用於維護流體輸導和容納系統的組合物和方法

2023-08-10 20:57:21 3

專利名稱：用於維護流體輸導和容納系統的組合物和方法
用於維護流體輸導和容納系統的組合物和方法本發明涉及潛在地可檢測的小分子或「標記」，用於監測流體輸導和容納系統中的 處理物質。更具體而言，本發明涉及含有所述處理物質所述標記的組合物，用於製備所述組 合物的方法，用於監測流體輸導和容納系統中的處理物質的方法和工具包，以及使用所述 組合物處理這類系統的方法。流體輸導和容納系統很容易由於組件部分的損壞而導致失效和生產能力下降。例 如，在石油和天然氣產業中，由於腐蝕、生鏽和生成水合物以及微生物生長的原因，每天要 損失數百萬桶潛在地油產量。所述系統包括例如油氣儲存裝置及其相關基礎設施(井、管 線、分離裝置等等)、石油化工加工設備、精煉廠、造紙廠、採礦廠、冷卻塔和鍋爐、水處理設 備和天然或人造的水系統(例如湖泊、水庫、河流和地熱田)。最終，保持設備和管道的正常是保證最大產量的最有效的途徑。必須持續地監測 這類系統中的流體輸導和容納部分，因為許多因素都可能降低流動效率，所述因素例如管 道的腐蝕和微生物的生長，以及汙垢、水合物、浙青質和蠟質等的不斷堆積。監測天然水系 統也是非常重要的，因為這能夠提供水流、微生物傳播和汙染等方面的信息。可以利用可檢 測的部分來監測流體流動的效率和系統中流體的特定成分。其應用包括研究滲漏、流速和 來自不同系統的流體如何混合。所述可檢測的部分可以與作為標記的處理物質或微生物相 關聯，從而可以監測整個系統中的處理物質或微生物。可以研究生物體在系統或天然環境 中的運動(例如藻花在海水中的運動)，從而提供與汙染趨勢或風險相關的信息。可以在系統中引入處理物質以儘量消除問題。所述術語「處理物質」並不限於本 專利申請提及的物質。這一術語可包括在石油和天然氣井，石油和天然氣管道、石化加工 廠、造紙廠、採礦廠、冷卻塔、鍋爐、水處理設施和天然河道中使用的阻垢劑(包括聚合物和 膦酸鹽)、緩蝕劑、水合物抑制劑、防蠟劑、防汙劑、浙青質抑制劑、硫化氫清除劑、PH值穩定 劑、流動添加劑、消泡劑、去汙劑和去乳化劑。必須對處理物質的濃度進行監測，以確保它們 在該流體輸導和容納系統中維持在有效濃度。頻繁的化學幹預會產生很高的成本。所述監測過程可能需要花費大量勞力和費用，特別是在某些情況下需要監測用於 離岸地點(例如石油井(生產井和注水井))的處理物質更是如此。對於這類情況而言，通 常進行樣品的上岸飛行測試，這樣特別昂貴和費時。對於成熟的地域，上岸飛行測試變得不 那麼頻繁，從而使得測試結果不夠全面。因此，增加了礦井報廢的風險，並且增加了對簡單 的離岸測試的需求。總而言之，需要有符合成本效益的、簡單方便的現場抽樣檢驗方法以及 用於這種方法的組合物，用以在流體輸導和容納系統自然水系(如河流中)監測處理物質 的濃度和分布、微生物的生長及流體流量。如果能夠監測處理物質的分布、微生物的生長及 流體流量，能夠將實現許多目標。可以維持處理物質的最小抑菌濃度，這將降低水管中的流 量保證問題的風險。因為只有會在需要加入處理物質時(即處理物質的濃度降低至低於最 低抑菌濃度時)才加入所述處理物質，從而可以改進處理物質的使用效率。可以提供關於 處理物質的使用的定量證據，從而有利於監測處理物質對環境的影響。而且還能夠早期檢 測到流量保證問題並實施預防措施，以儘量降低產量下降的風險，例如及早計劃擠壓處理。隨著礦井的老化，產生流體的組成由主要是烴類變為烴類/酸鹽水的混合物。這種鹽水混合物會使環境的腐蝕性更強，對於很多仍在生產的老化礦井而言，腐蝕是一個日 益嚴重的問題。使用緩蝕劑來防止腐蝕。通常用於油田管道的緩蝕劑為化學物質的混合物， 它們能夠牢固地吸附在金屬上，並在金屬表面上形成一個永久的保護膜以防止腐蝕。緩蝕 劑可含有無機陰離子，例如磷酸根、氯離子、硝酸根以及取代的胺類，或者其他的表面活性 劑。表面活性劑有助於在管道上形成保護層。出於很多原因，標記和監測緩蝕劑都是有意義的。首先，緩蝕劑的市場很大，而且 目前的趨勢是在緩蝕劑配方中使用通用的化合物。因此一種被標記的組分可能可以用於很 寬範圍的產品。其次，殘留的緩蝕劑是很難檢測的，目前沒有單獨一種方法能夠用於離岸用 途。已經開發了一些方法(例如使用ESI-MS)來測定組分的濃度。但是，殘留的緩蝕劑的 檢測，特別是離岸檢測仍然很困難。最後，由於這些化合物的分配性質很複雜，目前的「使用 排放相等(usage equals discharge) 」政策很難實際執行，因此，更好地進行日常監測是有 積極意義的。例如通過折射率、螢光、UV吸收、ICP-0ES、濁度，或者通過使用有色化合物與化學 基團反應(例如對於阻垢劑常用的季銨鹽測試)然後可以通過比色法檢測，可以直接檢測 某些處理物質。但是這些測試中可能會出現幹擾。幹擾可能來自樣品，例如鹽水可能干擾 季銨鹽測試；幹擾也可能來自背景螢光；或來自於存在的油和其他處理物質。或者，當來自 於不同管道的多種處理物質發生混合，而所用的分析方法又要求它們彼此區分時，也會出 現幹擾。由於它們會在螢光測試、比色法、ICP-0ES等測試方法中均產生相同的信號，因此上 述情況是可能的。對處理物質進行標記能夠有助於進行上述區分，在這種情況下，所述標記 起到「釣鉤」的作用，並可被用於從樣品中「釣出」特定的被標記化合物，從而排除對這種化 合物進行檢測時的幹擾。在這種情況下，可以直接或潛在地檢測所述標記本身，或者使用來 自所述處理物質的信號。例如，聚合物阻垢劑可以使用常規方法例如ICP-0ES或季銨鹽測 試法進行檢測，而緩蝕劑可以通過螢光或比色結合測試進行檢測。當所述標記為生物素時， 可以使用生物大分子(例如captavidin、鏈黴親和素和親和素)的表面來固定被生物素標 記的處理物質，然後再進行洗滌和檢測。處理物質處於最低抑制濃度(MIC)時是有效的。通過監測處理物質的濃度，可以 設計投料方案來維持最低抑制濃度，從而將降低水管中流量保證問題的風險。使用處理物 質進行幹預的頻率是一個重要的成本因素，因此，對與操作者而言，僅在絕對必要時(例如 當其質量濃度達到或下降至MIC之下時)才再次加入處理物質是具有極大的好處的。對於聚合物阻垢劑物質而言，傳統上一直採用間接測量的分析方法來測定濃度， 即測量一種化學性質(這通常不是目標化合物所特有的)。這些方法包括ICP-0ES和濁度 法(Hyamine 1622)。含有顯著百分比含量的磷的聚合物可以通過ICP進行分析，而那些 含有很少量磷或不含磷的聚合物通常是通過Hyamine 1622濁度反應進行分析。這兩種方 法都是行業內的常規方法，並且已經被證實在乾淨的水系統中是準確的，可以精確至幾ppm 聚合物的量級。然而，在來自實地的生產的水樣中，這兩種方法均具有缺陷，即這兩種方法 均不能特異性地針對實際所使用的聚合物種類。一個日益嚴重的問題是沒有有效的方法來檢測這類處理物質的低水平(即最低 抑制濃度)。特別是當來源於多個礦井的流體混合在一起並在同一個管道中流動時，會出現 混合流量分析的問題，即確定來源於各個井的特定化合物的濃度。這個問題常見於墨西哥灣和西非的深海油井；並且據認為，由於未來鋼鐵的使用量減少將導致更多的管道混合使 用，這個問題將會日益嚴重。基於這一原因，下述設置將是特別有利的設計一套被標記的 處理物質，其中每個標記涉及一種來源於某一特定礦井的特定化合物。特別地，考慮到到達 這些礦井的困難，每次處理的費用可能達到數百萬英鎊。用不同的標記來標記處理物質使 得能夠平行地監測來源於多井油氣生產系統的多個礦井。如上所述，可用於監測處理物質和微生物運動和/或流體流動的方法中使用了可 檢測的部分。所述可檢測的部分可被直接加入至流動的流體中或與處理物質或微生物相連 接而作為可被監測的標記。已有很多這樣的部分被用於這一目的，例如螢光標記、有色標記 或放射性示蹤物。所述部分的濃度可以在處於加入至流動的流體的加樣點下遊的採樣點處 進行檢測。這提供了關於流體流動或處理物質或微生物的分布方面的信息，可以用來幫助 流量管理操作。WO 2005/000747,US 6, 312, 644,US 5，621，995 和 US 5，171，450 描述了用 於阻垢劑或其他水處理物質的可檢測的螢光標記。然而，在這些系統中流動的流體(例如 緩蝕劑和油)本身經常具有很高的螢光性，因此該方法中的信噪比可能很低，必須要進行 複雜的數據處理工作才能夠測得被標記的物質或微生物的濃度。因此，最好有能夠解決上 述背景信號問題的可用於處理物質和微生物的檢測中的標記物。US 6，040，406描述了一種可聚合的潛在地可檢測部分，該部分可通過光激活劑轉 化為吸收波長為300至SOOnm的光的部分。換而言之，用於這種部分的檢測方法為比色法， 其中樣品中顏色變化表示了該部分的存在和濃度。比色法並不總是合適的檢測方法，例如， 當需要測量有色樣品或不透明樣品(例如油或被汙染的水)時，該方法就不適用。US 6，218，491和US 6，251，680描述了引入了末端胺-巰基基團以連接胺反應性 可檢測標記的水溶性聚合物。將所述可檢測標記加入到採集自流體的樣品中以分析所述水 溶性聚合物的濃度。合適的胺巰基末端基團為肽和多肽的各種衍生物。使用這些分子作為 處理物質的標記或作為監測流動的示蹤劑的問題為在油和水處理設備內的極端條件下， 基於胺基酸聚合物的分子不穩定。仍然需要對這些工業系統的苛刻環境穩定的本文所述的 潛在地可檢測示蹤劑。目前，已有三種主要的方法用於將標記與處理物質相連接，以用於石油、天然氣和 水工業。在一種方法中，所述處理物質在聚合後被標記，即聚合物是預先存在的。例如，美國 專利No. 5，128，419描述了如何通過對具有羰基型側鏈基團的預先存在的聚合物進行(反) 醯胺化衍生反應、從而在聚合物的側鏈上標記上螢光基團的方法。在這些方法中，所述標記 連接到的區域是沒有區別的，它們通過以一種統計學上的方式綴合至聚合物的非常相似的 基團上，所述基團代表所述聚合物的活性和功能，因此這樣可以影響所述處理物質的表現。在第二種方法中，通過使用乙烯型不飽和「活性」單體與特定百分比的「非活性」可 衍生單體(例如乙烯基苯基氯(VBC))進行共聚合以製備被標記的單體。所述標記可在聚 合後特異性地連接到VBC基團上。這一方法在國際專利申請公布NO.W0/2005/001241中有 述。在第三種方法中，可以通過共聚合過程將標記直接引入處理物質聚合物的主鏈， 在該過程中，本身帶有側鏈乙烯基官能團的標記物在存在其他「活性」單體的條件下通過該 官能團發生聚合。國際專利申請公布No. W001/44403.W001/81654和W098/54569描述了在 處理物質中引入螢光單體的過程。
所有上述方法均依賴於所述標記與所述聚合物的統計學方式的連接。換而言之， 一定量的可檢測標記加入至一定量的聚合物中，並且從統計學上可以預計聚合物的每個分 子上攜帶一定百分比的標記部分。但是這種預計具有許多問題。一些聚合物部分可能不帶 有標記，而另一些聚合物可能帶有高比例的標記。連接到聚合物時對於標記的位置和數量 沒有特異性。因此，檢測到的標記濃度不一定代表處理物質的分子的濃度。例如，如果某些 處理物質分子帶有多於一個的標記，並且所述標記被用作指示處理物質的存在的標記，那 麼可能顯示出的處理物質的含量可能比實際存在量高。當某些處理物質分子不帶有標記時 又會出現相反的情況。此外，當聚合物的分子量小於10，000時，僅僅檢測到被標記的分子 將不能夠真實反映被標記的和未被標記的處理物質的總量/濃度。這種性質的差異會帶來問題的一個實例是當所述聚合物應用於「油田擠壓處理」 時。在這一過程中，所述聚合物一開始吸附在形成的巖石上，並且隨時間從形成的巖石上緩 慢釋放。它們通過產生的水沿管線流回並被隨時間檢測，以檢查阻垢聚合物的水平是否仍 在推薦的MIC水平之上。如果某些聚合物上帶多於一個的標記、並且所用檢測方法測量到 的結果是與存在的標記量成比例的話，就會導致分析不夠精確；特別是當被標記的和未被 標記的分子對於形成的巖石的吸附作用有細微的差別使得聚合物從油井中分別回流時更 是如此。這種分析用於檢查重複的處理方案的設計。這樣，如果濃度測量的結果看起來比 其實際上存在於系統內的濃度低，操作人員將加入更多的處理物質，並將因此導致不必要 的成本。相反，如果處理物質的測量結果比其實際的濃度高，會在保護效果已經不好使給人 以保護效果仍很好的印象。這可能具有非常嚴重的流量保證後果並影響生產，例如由於形 成汙垢而導致礦井或管道堵塞。聚合物處理物質和標記的功能性會導致另外的問題。當使用上述的現有技術方法 時，因為不能夠控制標記的引入的位置，將會在聚合物的整個長度上引入所述標記。因此， 標記的可檢測程度可能較低或者不太可用於固定的目的；尤其在標記的屬性是由於從一種 混合物中提取整個聚合物時，由於聚合物可能捲曲並遮蓋所述標記，從而阻止其接近檢測 分子或固定表面。在這種情況下，由於檢測分子被阻止而無法與所述標記相互作用，因而即 使被標記的聚合物也可能檢測不到。這將導致處理物質的濃度讀數比其真正的濃度低。此外，聚合物上存在的標記越多，存在的標記影響所述聚合物的性能/功能的機 會就越大。例如，聚合物的處理效果可能降低，導致其最低抑制濃度(MIC)變高，使得需要 對礦井或管道提供相同保護效果所需要的處理物質更多，從而增加成本。另一個與成本有 關的問題是由於標記的性質各異，所述標記的成本要比用於製備聚合物處理物質的單體 更高，因此如果能夠使所述標記的使用量儘量小將會是具有成本效益的。此外，此外，從監 管的角度來，如果未被標記的聚合物已經過註冊，隨後被標記的聚合物中如果標記的含量 超過某一閾值，則還需要重新註冊，而如果其中標記的含量低於該閾值，則該被標記的聚合 物就不必再經過漫長而昂貴的重新註冊程序。基於這些原因，聚合物上帶有儘量少的標記 將會是有利的。不幸的是，通過統計學方法難以使最少量的標記連接至聚合物上。目前的方法僅 是簡單地使用一定百分比的標記和一定百分比的處理物質來獲得統計學上預計的較低的 標記/聚合物比例，優選地為每一聚合物分子一個標記。這種嘗試會在樣本中生成大量的 未標記的聚合物！這種結果的並發效果是由於未被標記的聚合物不會被檢測到，因而基於標記部分的檢測結果顯示出的聚合物含量會遠低於其實際含量。仍然需要能夠在流體輸導和容納系統中用於監測處理物質或微生物的標記。優選 地，所述標記以及任何將其與特定的處理物質或微生物相關聯的方法應對於處理物質的活 性或運動以及被監測的系統僅具有最小程度的不利影響。對於油氣產業的應用而言，需要 所述標記和關聯方法足夠穩定，以承受任何苛刻的環境條件，例如油井或氣井中的環境條 件，包括高溫，高壓，處理物質、油類和高離子強度溶液的存在。優選地，所述標記不會產生 例如低信噪比之類的問題。本發明的一個目的是提供試圖解決上述重點論述的問題的組合物。定義出於本說明書的目的，「標記」被定義為特異性地與相關聯的生物大分子相互作用 的基團。所述標記是潛在地可檢測的，在與所述相關聯的生物大分子相互作用時產生可檢 測的信號。所述標記也可以被稱為標籤。本說明書中使用的「潛在地可檢測」是指標記直到與生物大分子的識別位點相互 作用才能用選定的檢測方法檢測到。所述相互作用導致樣品中的變化，或生物大分子中的 變化，所述變化可為選定的檢測方法所檢測。出於本說明書的目的，「組合物」被定義為通過將處理物質與標記相關聯而得到的 可檢測的處理物質。所述關聯可能導致化學偶聯或其他穩定的關聯，例如靜電引力。出於本說明書的目的，「聚合物」被定義為包括重複單元的高分子鏈。所述單元可 為例如處理物質的單體單元。出於本說明書的目的，「共聚物」被定義為由至少兩種不同的重複單元組成的聚合 物。所述兩種不同的單元可為例如處理物質和標記。所述共聚物可以通過將所述處理物質 的單體單元進行標記並隨後進行被標記單元的聚合而產生。或者，所述共聚物可以通過將 標記和單體單元一起共聚合而產生。「流體輸導和容納系統」或「用於輸導和容納流體的系統」或「流體系統」是指任何 用於工業的這種系統。這可包括天然水系統。該術語也可指那些用於流動效率非常重要的 工業以實現高生產力或使效率最大化的系統。這一術語也可以指任何經過處理物質處理 的系統，其中所述處理物質被用於提高所述系統中的流動效率。本申請說明書中討論了這 類處理物質。可得益於本發明的這類流體輸導和容納系統包括油氣儲存裝置及其相關基 礎設施(井、管線、分離裝置等等)、石油化工加工設備、精煉廠、造紙廠、採礦廠、冷卻塔和 鍋爐、水處理設備和水系統，例如湖泊、水庫、河流和地熱田。如本領域技術人員所理解的那 樣，這類系統一般很大，但也包括小的部件，並且有些這類系統也可能較小，例如微流動裝 置。「單體」被定義為能夠發生聚合併由此構成大分子的基本結構的組成單元的分子。「活性」單體被定義為其官能團對於聚合物的性質有貢獻的單體。對於製備聚合物 阻垢劑的目的而言，具有有助於防止汙垢形成的性質的單體包括但不限於丙烯酸、乙烯基 磺酸、乙烯基磺酸鹽、乙烯基膦酸或乙烯基膦酸鹽、亞乙烯基二膦酸或其鹽、乙酸乙烯酯、甲 基丙烯酸、乙烯醇、對苯乙烯磺酸及其鹽、丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、羥基膦醯基乙 酸(ΗΡΑ)、次磷酸、丙烯醯胺、不飽和一元羧酸或二元羧酸或酸酐例如馬來酸酐、馬來酸、延 胡索酸、衣康酸、烏頭酸、甲基延胡索酸、檸康酸、巴豆酸、異巴豆酸、當歸酸和順芷酸。
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出於本說明書的目的，「聚合物」被定義為包括重複單元的高分子鏈。所述單元可 為例如處理物質的單體單元。出於本說明書的目的，「共聚物」被定義為由至少兩種不同的重複單元組成的聚合 物。所述兩種不同的單元可為例如處理物質和標記。所述共聚物可以通過將所述處理物質 的單體單元進行標記並隨後進行被標記單元的聚合而產生。或者，所述共聚物可以通過將 標記和單體單元一起共聚合而產生。聚合物的「 α，，端被定義為頭部端或聚合物鏈開始延伸的那一端。聚合物的「 ω，，端被定義為尾部端或聚合物鏈終結/停止的那一端。「封端」聚合物或「封端的」聚合物被定義為將一個官能團或標記連接至所述聚合 物的ω端或尾部端。對於本領域技術人員公知的是「受控的/活性」聚合，例如陽離子聚合、陰離子聚 合、氮氧化物介導的聚合、ATRP和RAFT均是用於設計聚合物結構的常用方法，通過這些方 法可以製備很多種經過精細設計的聚合物結構，包括末端官能化的聚合物。有許多種方法 可用於在聚合物末端進行標記。出於本說明書的目的，「生物大分子」被定義為包括小分子的特異性相互作用、結 合或取代的位點的生物大分子，表1中列出了所述生物大分子的若干非限制性實例。這種 相互作用可基於所述標記和/或所述生物大分子的構象或化學性質。這也可包括潛在地可 檢測的標記和已與關聯生物大分子相關聯的配體的結合或相互作用，例如所述配體被所述 標記所取代。所述生物大分子可被改變以在與所述示蹤物結合時產生信號，或者可因生物 大分子固有的、業已存在的性質而產生所述信號。這種信號可為化學的，例如過氧化氫的產 生，或所述信號可基於光。例如，可將螢光團連接在生物大分子例如鏈黴親和素上。或者， 所述生物大分子可因業已存在的性質而產生信號，例如其可為發光蛋白並發出光，或者其 可為酶並在與所述示蹤物相互作用時產生分子。本領域已知的任何通過這種識別或結合位 點與小分子特異性關聯的生物大分子都符合此定義。該術語可包括如下面並非窮舉地所列 出的許多天然存在的小分子-生物大分子配對表 權利要求
一種用於處理流體輸導和容納系統的組合物，所述組合物包括與一種標記相關聯的處理物質，所述處理物質與所述標記之間的關聯足夠穩定，以使得由於所述標記與生物大分子之間相互作用所產生的可檢測信號能夠代表所述處理物質的存在。
2.根據權利要求1的組合物，其中所述標記與所述處理物質相連接。
3.根據權利要求1或權利要求2的組合物，其中所述標記與所述處理物質的末端相連接。
4.根據權利要求1-3的組合物，其中所述標記與一種聚合引發劑相綴合。
5.根據權利要求1-3的組合物，其中所述標記與一種轉移試劑相綴合，從而生成一種 功能性轉移試劑。
6.根據權利要求1-3的組合物，其中所述標記與一種封端試劑相綴合。
7.根據前述權利要求任一項的組合物，其中所述生物大分子中含有與所述標記特異性 相互作用的位點。
8.根據前述權利要求任一項的組合物，其中所述生物大分子與所述標記相關聯而在性 質上成為分子信標複合物的一部分
9.根據前述權利要求任一項的組合物，其中所述由於所述標記與生物大分子之間相互 作用所產生的信號可為一種光學信號。
10.根據前述權利要求任一項的組合物，其中在向含有所述組合物和所述生物大分子 的樣品中加入一種第二分子時產生所述信號。
11.根據前述權利要求任一項的組合物，其中所述處理物質能夠維持所述系統中的流 動效率。
12.根據權利要求1或7的組合物，其中所述處理物質包括聚合物阻垢劑、膦酸鹽阻垢 劑、緩蝕劑、水合物抑制劑、防蠟劑、防汙劑、浙青質抑制劑、硫化氫清除劑、PH值穩定劑、流 動添加劑、消泡劑、去汙劑或去乳化劑。
13.根據前述權利要求任一項的組合物，其中所述標記為在性質上已知能夠與特定的 生物大分子相互作用的小分子。
14.根據權利要求1或權利要求13的組合物，其中所述標記選自維生素，包括生物 素、硒生物素或氧代生物素、硫胺素、核黃素、煙酸(nicotinic acid)、泛酸(pathothenic acid)、檸檬酸鹽、鈷胺素、葉酸、抗壞血酸、視黃醇、維生素C、維生素D、維生素E或維生素 K ；螢光素；腔腸素；甲殼素；胺基酸如組氨酸；或者單糖、多糖和碳水化合物，包括阿拉伯 糖、脫氧核糖、來蘇糖、核酮糖、木糖、木酮糖、麥芽糖、葡萄糖、果糖、核糖或海藻糖；咖啡因、 咪唑啉、類固醇激素、氯丙嗪和cAMP、皮質醇、6-酮前列腺素、甲狀腺素、三碘甲狀腺素、花 青素、膽固醇、L-古洛糖酸-1，4-內酯；膽酸鹽包括膽酸，鵝去氧膽酸，去氧膽酸和甘氨膽 酸鹽、類花生酸類(前列腺素、前列環素、凝血噁烷和白細胞三烯)，半乳糖及其衍生物，包 括2-N-乙醯半乳糖，1-甲基-β -D-半乳糖，1-辛基-β -D-半乳糖，黃嘌呤和次黃嘌呤； 兒茶酚胺類(catchetolamines)例如腎上腺素和去甲腎上腺素；核苷酸類例如單磷酸、二 磷酸和三磷酸形式的腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤、酪氨酸、尿嘧啶；並且因此與所述標記相關聯 的生物大分子選自親和素及其功能性類似物，例如鏈黴親和素、中性親和素和硝基親和素 (nitroavidin)；硫胺素結合蛋白；核黃素結合蛋白(黃素蛋白)；煙酸結合蛋白；泛酸結 合蛋白；檸檬酸鹽結合蛋白，鈷胺素結合蛋白；葉酸結合蛋白；抗壞血酸結合蛋白；視黃醇結合蛋白；維生素D結合蛋白例如組特異性蛋白(Ge)；維生素E結合蛋白；維生素K結合 蛋白；螢光素酶；腔腸動物螢光素酶，甲殼素結合蛋白，組氨酸轉運蛋白；阿拉伯糖結合蛋 白；脫氧核糖結合蛋白；來蘇糖結合蛋白；核酮糖結合蛋白；木糖結合蛋白；木酮糖結合蛋 白；麥芽糖結合蛋白；葡萄糖結合蛋白；果糖結合蛋白；核糖結合蛋白；海藻糖結合蛋白或 凝集素；咖啡因結合蛋白；咪唑啉結合蛋白；類固醇激素受體；氯丙嗪結合蛋白；cAMP結合 蛋白；皮質醇結合蛋白；6-酮-前列腺素抗體，包括標記的抗體例如水母螢光蛋白標記的 抗體或GFP標記的抗體；甲狀腺素結合蛋白包括甲狀腺素結合球蛋白，甲狀腺素轉運蛋白 和白蛋白；三碘甲狀腺素結合蛋白；穀胱甘肽-S-轉移酶，膽固醇結合蛋白例如VIP21/小 窩蛋白和膽固醇氧化酶；L-古洛糖酸-1，4-內酯結合蛋白，包括Rvl771、L-古洛糖酸-1， 4-內酯脫氫酶和L-古洛糖酸-1，4-內酯氧化酶；穀胱甘肽-S-轉移酶和膽酸結合蛋白，包 括迴腸膽酸結合蛋白和肝臟脂肪酸結合蛋白；前列腺素受體包括PPARg，前列環素受體包 括PTGIR，以及凝血噁烷受體例如TXA2 ；L-抗壞血酸鹽結合蛋白包括L-抗壞血酸鹽氧化 酶；受體蛋白、半乳糖結合蛋白包括半乳糖氧化酶、黃嘌呤氧化酶、黃嘌呤脫氫酶、磷酸核糖 轉移酶、黃嘌呤結合RNA、兒茶酚胺調節蛋白(CRP40)、兒茶酚胺結合蛋白、腎上腺素能受體 (α和β)、腎上腺素受體、去甲腎上腺素受體、核苷酸結合蛋白例如G蛋白和ATP結合蛋 白。
15.根據前述權利要求任一項的組合物，其中所述標記在與其相關聯的生物大分子的 存在下是可被檢測的，所述檢測可通過螢光檢測器、發光檢測儀、拉曼光譜檢測儀、光學顯 微鏡、CXD攝像頭、照相膠片、光纖裝置、光度檢測器、MEMS裝置、單光子探測器、分光光度 計、色譜系統或通過肉眼進行。
16.根據前述權利要求任一項的組合物，其中所述系統是需要高流動效率以獲得高生 產力的系統。
17.根據前述權利要求任一項的組合物，其中所述系統選自油氣儲存裝置及其相關基 礎設施(井、管線、分離設備等等)、石油化工加工設備、精煉廠、造紙廠、採礦廠、冷卻塔和 鍋爐、水處理設備和水系統，例如湖泊、水庫、河流和地熱田。
18.根據前述權利要求任一項的組合物，其中當存在所述生物大分子時，所述組合物在 所述流體中的可檢測濃度為至少lppb。
19.一種製備根據前述權利要求任一項的組合物的方法，包括下述步驟(a)將根據權利要求12的處理物質與根據權利要求14的標記相混合，以製得反應混合 物；以及(b)使所述處理物質和標記相關聯；其中在所述處理物質與所述標記之間形成的關聯足夠穩定，以使得由於所述標記與生 物大分子之間相互作用所產生的可檢測信號能夠代表所述處理物質的存在。
20.根據權利要求19的方法，其中所述處理物質和標記共同發生化學反應。
21.根據權利要求19或20的方法，其中所述處理物質和標記通過靜水力或靜電力相關聯。
22.根據權利要求19至21任一項的方法，還包括從反應混合物中除去游離的標記的步馬聚ο
23.根據權利要求19至22任一項的方法，其中在步驟(a)中提供處理物質的單體單3元，從而使得步驟(b)的關聯產物為被標記的單體單元。
24.根據權利要求19和權利要求23的方法，其中被標記的單體發生聚合以產生聚合的 被標記的組合物。
25.根據權利要求24的方法，其中所述被標記的單體單元的存在量為0.01至5摩爾百 分比。
26.根據權利要求19的方法，其中在步驟(a)中，將至少一種所述處理物質的單體單元 與至少一種所述標記的單體單元混合在一起，以使得它們在步驟(b)中發生共聚合，生成 聚合的被標記的組合物。
27.一種在流體輸導和容納系統中監測至少一種根據權利要求1的組合物的方法，包 括下述步驟a)在所述系統的一個第一位置，向流體中加入預定量的至少一種組合物；b)在所述系統的一個第二位置，向流體中加入一種生物大分子，所述第二位置位於所 述第一位置的下遊，其中所述在所述第一位置處的組合物的預定量足以使得所述組合物在 所述第二位置處的濃度高於其檢出限，並且所述生物大分子的濃度足以使得由於所述標記 和生物大分子的特異性相互作用而在流體中產生可檢測的變化；並且測量流體中的可檢測 的變化；c)測量流體中的可檢測的變化；d)分析任何測量的可檢測變化，以確定在第二位置處的標記濃度；e)在步驟(e)中使用所獲得的數據，以評估在第二位置處的組合物濃度。
28.根據權利要求27的方法，還包括如下步驟從所述系統中的第二位置處獲取流體 樣品，將所述生物大分子加入至所述樣品中。
29.根據權利要求28的方法，其中處理所獲取的樣品以改善對信號的檢測。
30.根據權利要求28或權利要求29的方法，其中所述樣品被濃縮、漂白、過濾或固定， 以在進行後續的方法步驟(b)至(e)之前改善對信號的檢測。
31.根據權利要求27至30任一項的方法，還包括如下步驟在向樣品中加入所述生物 大分子的同時或之後，再向所述樣品中加入一種第二檢測分子。
32.根據權利要求31的方法，其中所述第二檢測分子與所述標記和所述生物大分子之 間相互作用的化學產物發生反應。
33.根據權利要求32的方法，其中所述化學產物為過氧化氫。
34.根據權利要求31至33任一項的方法，其中所述第二檢測分子為在過氧化物酶存 在的情況下為Amplex Red ；在過氧化物酶存在的情況下為Phenol Red ；在二甲酚橙存在的 情況下為亞鐵離子；或者在過氧化物酶存在的情況下為環狀二醯基醯胼。
35.根據權利要求27的方法，其中監測多種處理物質，每種組合物中含有不同的處理 物質，每種處理物質標記有不同的標記，從而使得根據不同的信號可以區分每種不同的組 合物。
36.根據權利要求27至35任一項的方法，其中所述樣品中的可檢測的變化為一種光信號。
37.根據權利要求27至36任一項的方法，其中所述光信號可以通過螢光檢測器、發光 檢測儀、拉曼光譜檢測儀、光學顯微鏡、CCD攝像頭、照相膠片、光纖裝置、光度檢測器、MEMS裝置、單光子探測器、分光光度計、色譜系統或通過肉眼進行檢測。
38.根據權利要求27至38任一項的方法，其中所述方法離線(offline)進行。
39.根據權利要求27至38任一項的方法，其中所述方法在線內(inline)進行。
40.根據權利要求27至38任一項的方法，其中所述方法在線旁(atline)進行。
41.根據權利要求27至38任一項的方法，其中所述方法在線上(online)進行。
42.根據權利要求27至42任一項的方法，其中所述系統需要高流動效率以獲得高生產力。
43.根據權利要求27至42任一項的方法，其中所述系統選自油氣儲存裝置及其相關基 礎設施(井、管線、分離設備等等)、石油化工加工設備、精煉廠、造紙廠、採礦廠、冷卻塔和 鍋爐、水處理設備和水系統，例如湖泊、水庫、河流和地熱田。
44.一種處理流體輸導和容納系統的方法，包括下述步驟a)使用根據權利要求27的方法，測定根據權利要求1的組合物的濃度；b)投放所述至少一種組合物來保證所述組合物的有效濃度，以處理所述系統。
45.根據權利要求44的方法，其中所述被投放的處理物質能夠有效地維持流體輸導和 容納系統中的有效流動。
46.根據權利要求44至45的方法，其中所述處理物質選自聚合物阻垢劑、膦酸鹽阻 垢劑、緩蝕劑、水合物抑制劑、防蠟劑、防汙劑、浙青質抑制劑、硫化氫清除劑、PH值穩定劑、 流動添加劑、消泡劑、去汙劑和去乳化劑或微生物。
47.根據權利要求44的方法，其中所述系統需要高流動效率以獲得高生產力。
48.根據權利要求44至47的方法，其中所述系統選自油氣儲存裝置及其相關基礎設 施(井、管線、分離設備等等)、石油化工加工設備、精煉廠、造紙廠、採礦廠、冷卻塔和鍋爐、 水處理設備和水系統，例如湖泊、水庫、河流和地熱田。
49.一種用於在流體輸導和容納系統中監測至少一種根據權利要求1的組合物的工具 包，所述工具包包括a)至少一種根據權利要求1的組合物；以及b)根據所述組合物中含有的標記而選擇的一種生物大分子。
50.根據權利要求49的工具包，還包括用於從所述系統中取樣的工具。
51.根據權利要求49或50的工具包，還包括用於檢測一種化學信號的第二檢測分子。
52.根據權利要求49至51任一項的工具包，還包括用於檢測光信號的螢光檢測器， 發光檢測儀，拉曼光譜檢測儀，光學顯微鏡，CCD攝像頭，照相膠片，光纖裝置，光度檢測器， MEMS裝置，單光子探測器，分光光度計，色譜系統。
全文摘要
本發明涉及潛在地可檢測的小分子或「標記」，用於監測流體輸導和容納系統中的處理物質。更具體而言，本發明涉及含有所述處理物質和所述標記的組合物，用於製備所述組合物的方法，用於監測流體輸導和容納系統中的處理物質的方法和工具包，以及使用所述組合物處理這類系統的方法。
文檔編號G01N21/77GK101952455SQ200880126866
公開日2011年1月19日 申請日期2008年12月17日 優先權日2007年12月17日
發明者A·穆薩維, A-M·弗勒, C·羅利-維拉姆斯, C·麥肯辛, E·坡範科特, F·麥凱, V·麥格達倫克 申請人:盧克斯創新有限公司