(57)【要約】本出願は、コンデンセートバンキングを緩和するための方法およびシステムに関する。一部の実施形態では、方法およびシステムは、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の岩層の濡れ性を変化させることを含む。この方法は、岩層の化学的前処理と組み合わせた、粒子（例えば、ナノ粒子）を使用した岩層の形態学的改質を含み、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍でのコンデンセートバンキングを緩和し、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の岩層をポリマー溶液と接触させることを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍でのコンデンセートバンキングを緩和するための方法であって、
ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の岩層を、第１の正味電荷を持つ帯電ポリマーを含むポリマー溶液と接触させ、それによって、改質された岩層を形成すること、および
前記改質された岩層を、第２の正味電荷を持つ帯電粒子を含む粒子懸濁液と接触させることであり、前記第１および第２の正味電荷が反対であること
を含む方法。
【請求項２】
前記帯電ポリマーが、前記ポリマー溶液中で正に帯電し、前記帯電粒子が、前記粒子懸濁液中で負に帯電している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記帯電ポリマーが複数のアミン基を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記帯電ポリマーが複数の第四級アンモニウム基を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記帯電ポリマーが、ビニルイミダゾールとビニルもしくはアクリルまたは両方のモノマーと重合することによって調製された第四級化可能なポリマーである、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記帯電ポリマーがポリクオタニウムである、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記帯電ポリマーがポリエチレンイミンである、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記帯電ポリマーが、ポリエチレンイミンの官能化誘導体である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマー溶液が、約５から約１０の範囲のｐＨを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記帯電ポリマーが、約１２０から約８００，０００グラム毎モルの範囲の数平均分子量を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記帯電ポリマーが、約０．０１体積パーセントから約１０体積パーセントの範囲の量で前記ポリマー溶液中に存在する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記帯電粒子が、シリカ、ジルコニア、またはチタンナノ粒子を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記帯電粒子が、ポリスチレンまたはメタクリレートをベースにしたポリマーを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記帯電粒子がフッ素化される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記帯電粒子が、約３０ｎｍから約５００ｎｍの範囲の平均直径を有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記帯電粒子が、約０．０１重量パーセントから約１０重量パーセントの範囲の量で前記粒子懸濁液中に存在する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ポリマー溶液が、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記粒子懸濁液が、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ポリマー溶液および前記粒子懸濁液が、同じ溶媒または溶媒の組合せを含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記帯電ポリマーがポリエチレンイミンであり、前記帯電粒子がフッ素化シリカ粒子である、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記岩層が、前記ポリマー溶液と接触する前は負に帯電している、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記岩層が砂岩層である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記改質された岩層を、界面活性剤を含む界面活性剤溶液と接触させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記界面活性剤が、約０．１重量パーセントから約１０重量パーセントの範囲の量で前記界面活性剤溶液中に存在する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記界面活性剤溶液が、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍でのコンデンセートバンキングを緩和するためのシステムであって、
第１の正味電荷を持つ帯電ポリマーを含むポリマー溶液の第１の容器または供給源、
第２の正味電荷を持つ帯電粒子を含む粒子懸濁液の第２の容器または供給源であり、前記第１および第２の正味電荷が反対である、第２の容器または供給源、ならびに
前記ポリマー溶液および前記粒子懸濁液を、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の岩層に導入するためのコンジット
を含む、システム。
【請求項２７】
前記帯電ポリマーが、前記ポリマー溶液中で正に帯電し、前記帯電粒子が、前記粒子懸濁液中で負に帯電している、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記帯電ポリマーが複数のアミン基を含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記帯電ポリマーが複数の第四級アンモニウム基を含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３０】
前記帯電ポリマーが、ビニルイミダゾールとビニルもしくはアクリルまたは両方のモノマーと重合することによって調製された第四級化可能なポリマーである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３１】
前記帯電ポリマーがポリクオタニウムである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３２】
前記帯電ポリマーがポリエチレンイミンである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３３】
前記帯電ポリマーが、ポリエチレンイミンの官能化誘導体である、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記ポリマー溶液が、約５から約１０の範囲のｐＨを有する、請求項２６から３３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３５】
前記帯電ポリマーが、約１２０から約８００，０００グラム毎モルの範囲の数平均分子量を有する、請求項２６から３４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３６】
前記帯電ポリマーが、約０．０１体積パーセントから約１０体積パーセントの範囲の量で前記ポリマー溶液中に存在する、請求項２６から３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記帯電粒子が、シリカ、ジルコニア、またはチタンナノ粒子を含む、請求項２６から３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３８】
前記帯電粒子が、ポリスチレンまたはメタクリレートをベースにしたポリマーを含む、請求項２６から３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３９】
前記帯電粒子がフッ素化される、請求項２６から３８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４０】
前記帯電粒子が、約３０ｎｍから約５００ｎｍの範囲の平均直径を有する、請求項２６から３９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４１】
前記帯電粒子が、約０．０１重量パーセントから約１０重量パーセントの範囲の量で前記粒子懸濁液中に存在する、請求項２６から４０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４２】
前記ポリマー溶液が、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む、請求項２７から４１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４３】
前記粒子懸濁液が、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む、請求項２６から４２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４４】
前記ポリマー溶液および前記粒子懸濁液が、同じ溶媒または溶媒の組合せを含む、請求項２６から４３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４５】
前記帯電ポリマーがポリエチレンイミンであり、前記帯電粒子がフッ素化シリカ粒子である、請求項２６から４４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４６】
前記岩層が、前記ポリマー溶液と接触する前は負に帯電している、請求項２６から４５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４７】
前記岩層が砂岩層である、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
界面活性剤を含む界面活性剤溶液の第３の容器または供給源、および前記界面活性剤溶液を、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の前記岩層に導入するためのコンジットをさらに含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項４９】
前記界面活性剤が、約０．１重量パーセントから約１０重量パーセントの範囲の量で前記界面活性剤溶液中に存在する、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記界面活性剤溶液が、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５１】
請求項１から５０のいずれかに記載の方法を使用して調製された、化学的に処理された岩層。
【請求項５２】
オムニフォビックである、請求項５１に記載の化学的に処理された岩層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１７年７月２０日に出願された米国仮特許出願番号第６２／５３４，  ９２７号の利益を主張しており、その内容は、その全体が本明細書によって参考として本明細書中に援用される。
【０００２】
分野
本出願は、一般に、コンデンセートバンキングを緩和するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
ガスコンデンセート貯留層は、エネルギー資源に対する世界的な需要の高まりに極めて不可欠な、相当量のガスおよび液体コンデンセート埋蔵量を含有する。ガスコンデンセート貯留層において、初期貯留圧力は、通常、露点圧力よりも大きく、貯留層内にただ１つの相、即ちガス相が存在する。生産中、生産井の坑底圧は、最終的には、露点未満の値まで降下する。その結果、重炭化水素（例えば、重炭化水素は３０ｇ／ｍｏｌよりも大きい分子量を有する）は凝縮されて液相になる。この液相は一般に、坑井に近い領域の孔隙に蓄積され、その結果、「コンデンセートバンキング」として一般に公知のものになる。コンデンセートは毛管力によって捕捉され、または不十分な液体移動度の結果として岩石に保持される。坑井付近のこのコンデンセートの封鎖は、この坑井の生産性に、２分の１はまたはそれよりも多くの低減を引き起こす可能性がある。
【０００４】
コンデンセートバンキングを軽減させる試みにおいて、いくつかの技法が開発されてきた。ある技法は、貯留圧力を、リサイクルガスによって露点圧力よりも高く保つことを含む。しかし、リサイクル可能なガスの体積は制限され、この方法は、貯留圧力を常に十分高く保つことができない。その他の手法は、水平坑井を掘削すること、および水圧破砕を含む。これらの一時的な解決策は掘削装置を必要とするので、費用がかかる。したがって、コンデンセートバンキングを緩和するめの改善された方法およびシステムが、求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
要旨
本出願は、坑井の近傍のコンデンセートバンキングを緩和するための戦略を提供する。本出願の実施形態は、岩層の濡れ性を変化させるのに使用され、それによってコンデンセートバンキングが緩和される、方法およびシステムを含む。一部の実施形態では、方法は、岩層の化学的前処理と組み合わせた、粒子（例えば、ナノ粒子）を使用した岩層の形態学的改質を含む。
【０００６】
一態様では、本出願は、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍でのコンデンセートバンキングを緩和するための方法であって、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の岩層をポリマー溶液と接触させることを含む方法を提供する。一部の実施形態では、ポリマー溶液は、第１の正味電荷を持つ帯電ポリマーを含み、改質された岩層を形成し、改質された岩層を粒子懸濁液と接触させる。一部の実施形態では、粒子溶液は、第２の正味電荷を持つ帯電粒子を含み、第１および第２の正味電荷は反対である。
【０００７】
一部の実施形態では、帯電ポリマーは、ポリマー溶液中で正に帯電しており（カチオン性ポリマー）、帯電粒子は、粒子懸濁液中で負に帯電している（アニオン性粒子）。一部の実施形態では、帯電ポリマーは複数のアミン基を含む。一部の実施形態では、帯電ポリマーは複数の第四級アンモニウム基を含む。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、ビニルイミダゾールとビニルまたはアクリルとの、または両方のモノマーとの重合によって調製された、第四級化可能なポリマーである。一部の実施形態では、帯電ポリマーはポリクオタニウムである。一部の実施形態では、帯電ポリマーはポリエチレンイミンである（ポリエチレンイミンの官能性誘導体を含む）。一部の実施形態では、ポリマー溶液は、約５から約１０の範囲、例えば約７から約１０の範囲のｐＨを有する。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、例えば約１２０から約８００，０００グラム毎モルの範囲、約３００から約１０，０００グラム毎モルの範囲の数平均分子量を有する。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、約０．０１体積パーセントから約１０体積パーセントの範囲の量で、例えば約０．１体積パーセントから約５体積パーセントの範囲で、ポリマー溶液中に存在する。
【０００８】
一部の実施形態では、帯電粒子は、負に帯電した粒子、例えば負に帯電したシリカ、ジルコニア、またはチタンナノ粒子を含む。一部の実施形態では、帯電粒子は、フッ素含有基で部分的に修飾される。一部の実施形態では、帯電粒子は、約３０ナノメートル（ｎｍ）から約１，０００ｎｍの範囲、例えば約３０ｎｍから約５００ｎｍの範囲の平均直径を有する。一部の実施形態では、帯電粒子は、約０．０１重量パーセントから約１０重量パーセントの範囲の量で、例えば約０．０２重量パーセントから約１．０重量パーセントの範囲で粒子懸濁液中に存在する。
【０００９】
一部の実施形態では、ポリマー溶液は、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール（テルピネオール、ゲラニオール、シトロネロール、ネロール、メントール、ネロリドール、ターペンタイン、Ｄ−リモネン、およびファルネソールなど）、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒（エチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル）、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル（ジプロピレングリコールメチルエーテル）、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル（プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル）、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む。一部の実施形態では、粒子懸濁液は、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む。一部の実施形態では、第１および第２の粒子懸濁液は、同じ溶媒、または溶媒の組合せを含む。
【００１０】
一部の実施形態では、帯電ポリマーは、複数の正に帯電したアミン基を含み、例えばポリエチレンイミンであり、帯電粒子は負に帯電した粒子であり、例えばフッ素化シリカ粒子である。
【００１１】
一部の実施形態では、岩層は、ポリマー溶液と接触する前は負に帯電している。一部の実施形態では、岩層は砂岩層である。
【００１２】
一部の実施形態では、方法は、改質された岩層を、界面活性剤を含む界面活性剤溶液と接触させることをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、岩層を粒子懸濁液と接触させる前に、改質された岩層を、界面活性剤を含む界面活性剤溶液と接触させることをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、岩層を粒子懸濁液と接触させながら、改質された岩層を、界面活性剤を含む界面活性剤溶液と接触させることをさらに含む。一部の実施形態では、方法は、岩層を粒子懸濁液と接触させた後に、改質された岩層を、界面活性剤を含む界面活性剤溶液と接触させることをさらに含む。一部の実施形態では、界面活性剤は、約０．１重量パーセントから約１０重量パーセントの範囲の量で、界面活性剤溶液中に存在する。一部の実施形態では、界面活性剤溶液は、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む。
【００１３】
別の態様では、本出願は、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍でのコンデンセートバンキングを緩和するためのシステムであって、第１の正味電荷を持つ帯電ポリマーを含むポリマー溶液の第１の容器または供給源、および第２の正味電荷を持つ帯電粒子を含む粒子懸濁液の第２の容器または供給源を含むシステムを提供する。一部の実施形態では、第１および第２の正味電荷は反対であり、ポリマー溶液および粒子懸濁液を、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の同じ岩層に導入するためのコンジットがある。
【００１４】
一部の実施形態では、システムは、界面活性剤を含む界面活性剤溶液の第３の容器または供給源、およびガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の岩層に界面活性剤溶液を導入するためのコンジットをさらに含む。
【００１５】
別の態様では、本出願は、本出願で記述される方法を使用して調製された、化学的に処理された岩層を提供する。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、オムニフォビック（ｏｍｎｉｐｈｏｂｉｃ）である。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層よりも大きい、水および油の液滴移動度を有する。一部の実施形態では、化学的処理された岩層は、未処理の岩層よりも大きいガス相対浸透率（Ｋｒｇ）を有する。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層に対して最大で約５．０倍の、ガス相対浸透率の改善を有する。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層よりも大きい、液体コンデンセート相対浸透率（Ｋｒｏ）を有する。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層に対して最大で約５．０倍の、液体コンデンセート相対浸透率の改善を有する。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層の表面に対する脱イオン化水の接触角は、約６０から約１６０度の範囲にある。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層の表面に対する２重量％の塩化カリウム（ＫＣｌ）水溶液の接触角は、約６０から約１６０度の範囲にある。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層の表面に対するデカンの接触角は、約４０から約１６０度の範囲にある。
定義
【００１６】
本出願をより容易に理解するために、本出願で使用されるある特定の用語を、下記の通り定義する。下記の用語およびその他の用語に関する追加の定義は、本明細書の全体を通して記述され得る。
【００１７】
本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語およびその用語の変形、例えば「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、その他の添加物、成分、整数、またはステップを排除するものではない。本出願では、範囲が提示される場合、端点が含まれる。本出願では、「ａ」という用語は、他に文脈から明らかにされない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解され得る。
【００１８】
関連付けられた（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）：一部の実施形態では、２つまたはそれよりも多くの実体が、直接または間接的に相互作用する場合に、互いに物理的に「関連付けられ」、したがってそれらは互いに物理的に近位にありかつ／または近位にあるままである。一部の実施形態では、互いに物理的に関連付けられた２つまたはそれよりも多くの実体が互いに共有結合し；一部の実施形態では、互いに物理的に関連付けられた２つまたはそれよりも多くの実体は、互いに共有結合せずに、例えば水素結合、ファン・デル・ワールス相互作用、疎水的相互作用、静電的相互作用、およびこれらの組合せを用いて非共有的に関連付けられる。
【００１９】
坑井の近傍で（ｉｎ  ｔｈｅ  ｖｉｃｉｎｉｔｙ  ｏｆ  ａ  ｗｅｌｌｂｏｒｅ）：本出願で使用される場合、「坑井の近傍で」という用語は、坑井の内部または周囲の岩層の領域を指す。一部の実施形態では、「坑井の近傍で」は、コンデンセートバンキングが生じ得るまたは生じる可能性のある領域を指す。一部の実施形態では、「坑井の近傍で」は、坑井から約３５メートル（ｍ）未満（例えば、坑井から約３０未満、約２５未満、約２０未満、約１５未満、約１０未満、または約５メートル未満）の距離を指す。
【００２０】
ナノ粒子（ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）：本出願で使用される場合、「ナノ粒子」という用語は、平均断面、例えば最大で約１，０００ｎｍの平均直径を有する粒子を指す。一部の実施形態では、平均断面は、動的光散乱（ＤＬＳ）によって、例えば光子相関分光法によって測定された散乱強度分布に基づいて、測定される。一部の実施形態では、ナノ粒子は、３００ｎｍ未満の平均直径、例えば約１００ｎｍ未満の平均直径を有する。
【００２１】
オムニフォビック（ｏｍｎｉｐｈｏｂｉｃ）：本出願で使用される場合、「オムニフォビック」という用語は、水性ならびに油性または炭化水素相に濡れない表面を指す。一部の実施形態では、オムニフォビック表面は１つまたは複数の液相をはじき、それによって、ガス相対浸透率もしくは液体相対浸透率、またはガスおよび液体の両方の相対浸透率を改善する。
【００２２】
実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）：本明細書で使用される場合、「実質的に」という用語は目的の特徴または性質の全体またはほぼ全体の範囲もしくは程度を示す、定性的状態を指す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本出願の方法で処理されたガラス表面および砂岩表面に対する水およびデカンの接触角測定を示す。表面は、官能化ポリエチレンイミン（ｆＰＥＩ）および８５ｎｍナノ粒子で処理した。
【００２４】
【図２】図２は、本出願の方法で処理した砂岩表面に対するデカンの接触角測定を示す。表面は、１３５ｎｍナノ粒子または１８０ｎｍナノ粒子で処理した。
【００２５】
【図３】図３は、非フッ素化（「粗製」）およびフッ素化ナノ粒子の粒度分布を示すグラフである。
【００２６】
【図４】図４は、本出願により提供された化学処理の前後での、ガス圧入中の圧力降下を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
詳細な説明
方法が特定のステップを有し、含み（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、もしくは含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）と記述される、またはシステムが特定の構成要素を有し、含み（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、もしくは含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）と記述される、本記述の全体を通して、追加として、列挙された加工ステップから本質的になるまたはそれからなる本出願による方法があり、かつ列挙された構成要素から本質的になるまたはそれからなる本出願のシステムがあることが、企図される。
【００２８】
ステップの順序またはある特定の動作を行うための順序は、方法またはシステムが動作可能なままである限り重要ではないことを理解されるべきである。さらに、２つまたはそれよりも多くのステップまたは動作は、同時に実行してもよい。
【００２９】
本出願における、例えば背景技術のセクションにおける任意の刊行物への言及は、その刊行物が、特許請求の範囲のいずれかに対する従来技術として働くことを認めたものではない。背景技術のセクションは、単に明瞭化の目的で提示され、任意の特許請求の範囲に対する従来技術の記述とするものではない。
【００３０】
本出願は、坑井の近傍の岩層のある特定の化学処理が、ガス生成中の圧力降下を低減させることによって、貯留層からのガスおよびコンデンセートの生産性を高めるのに使用され得るという洞察を包含する。さらに、一部の実施形態では、本出願は、独自の物理化学的性質を有するある特定の岩層（例えば、砂岩層）の、改善された化学処理を可能にする洞察を提供する。一部の実施形態では、本出願で提供される化学処理は、岩層の濡れ性を変化させる。例えば、ある特定の実施形態では、本出願の化学処理は、水または油に対する岩層の濡れ性を低減させる。一部の実施形態では、水または油に対する岩層の濡れ性は、岩層に表面粗さを提供することによって低減される。あるいは、または追加として、水または油に対する岩層の濡れ性は、岩層の表面自由エネルギーを低減させることによって、低減させてもよい。
【００３１】
一部の実施形態では、本出願の方法による化学処理に供された岩層は、正味電荷（例えば、負電荷）を保有する。一部の実施形態では、岩層は砂岩層である。一部の実施形態では、砂岩層は、石英、長石、またはクレイを含む。
岩層を改質するための方法
【００３２】
ある特定の実施形態では、本出願により提供される方法は、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の岩層を改質するのに、ポリマー溶液を使用する。一部の実施形態では、ポリマー溶液は、帯電ポリマー、例えば正に帯電したポリマー（カチオン性ポリマー）を含む。
【００３３】
一部の実施形態では、帯電ポリマーは、複数のアミン基を含む。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、複数の第四級アンモニウム基を含む。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、ビニルイミダゾールとビニルもしくアクリル、または両方のモノマーとの重合によって調製された第四級化可能なポリマーである。一部の実施形態では、帯電ポリマーはポリクオタニウムである。一部の実施形態では、帯電ポリマーはポリエチレンイミン（ポリエチレンイミンの官能化誘導体を含む）である。一部の実施形態では、帯電ポリマー（例えば、ポリエチレンイミンの官能化誘導体）は、岩層と共有結合を形成することができる官能基を含む。
【００３４】
一部の実施形態では、ポリマー溶液は、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール（テルピネオール、ゲラニオール、シトロネロール、ネロール、メントール、ネロリドール、ターペンタイン、Ｄ−リモネン、およびファルネソールなど）、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒（エチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル）、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル（ジプロピレングリコールメチルエーテル）、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル（プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル）、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む。
【００３５】
一部の実施形態では、帯電ポリマーは、約０．０１から約１０体積パーセントの範囲の量でポリマー溶液中に存在する。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、約０．１から約１０体積パーセントの範囲の量で、ポリマー溶液中に存在する。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、約１から約１０体積パーセントの範囲の量でポリマー溶液中に存在する。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、約０．０１から約５体積パーセントの範囲の量で、ポリマー溶液中に存在する。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、約０．１から約５体積パーセントの範囲の量でポリマー溶液中に存在する。一部の実施形態では、帯電ポリマーは、約１から約５体積パーセントの範囲の量で、ポリマー溶液中に存在する。いかなる特定の理論にも拘泥するものではないが、使用される特定の濃度は、岩層の浸透率に依存し得る。
【００３６】
一部の実施形態では、ポリマー溶液は、約５から約１０の範囲内のｐＨを有する。一部の実施形態では、ポリマー溶液は、約７から約１０の範囲内の、例えば約８から約１０のまたは約８から約９．５の範囲内のｐＨを有する。一部の実施形態では、ｐＨ調節剤（例えば、ＨＣｌ）をポリマー溶液に添加して、ポリマー溶液のｐＨを調節する。
【００３７】
一部の実施形態では、帯電ポリマーは、例えば約１２０から約８００，０００グラム毎モルの範囲内の、約３００から約１０，０００グラム毎モルの範囲内の数平均分子量を有する。
改質された岩層をテクスチャ化するための方法
【００３８】
ある特定の実施形態では、本出願により提供される方法は、粒子、例えばナノ粒子を使用して、粗さまたは低表面エネルギーを、改質された岩層に提供する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、改質された岩層に関連付けられてもよい。一部の実施形態では、ナノ粒子は、改質された岩層に接触する粒子懸濁液中で帯電する。例えばナノ粒子は、粒子懸濁液中で正に帯電する。
【００３９】
一部の実施形態では、ナノ粒子は、ある特定の溶媒（単数または複数）または溶液（単数または複数）中で正味電荷を含む。一部の実施形態では、ナノ粒子の正味電荷は負である。一部の実施形態では、ナノ粒子の正味電荷は、ポリマーの正味電荷と反対である。
【００４０】
一部の実施形態では、ナノ粒子は、金属、半金属（伝導帯の底部と価電子帯の上部との間の非常に小さい重なり合いを持つ材料）、非金属、金属、半金属、または非金属の酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物、および窒化物、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される材料であり、またはこれらを含む。一部の実施形態では、ナノ粒子は金属酸化物でありまたは金属酸化物を含む。一部の実施形態では、ナノ粒子は、シリカ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、アルミナ、五酸化タンタル、酸化亜鉛、もしくはこれらの組合せであり、またはこれらを含む。一部の実施形態では、ナノ粒子はシリカであり、またはシリカを含む。一部の実施形態では、ナノ粒子はポリマーであり、またはポリマーを含む。例えば、一部の実施形態では、ナノ粒子はポリスチレンまたはメタクリレートをベースにしたポリマーであり、またはこれらを含む。
【００４１】
一部の実施形態では、ナノ粒子の表面はフッ素化される。一部の実施形態では、ナノ粒子は、フッ素化されたシリカナノ粒子である。一部の実施形態では、ナノ粒子は、フッ素化されたポリマー材料、例えばフッ素化ポリスチレンもしくはメタクリレートをベースにしたポリマーであり、またはこれらを含む。
【００４２】
一部の実施形態では、ナノ粒子は、約３０ｎｍから約５００ｎｍの範囲の平均直径を有する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、約１００ｎｍから約５００ｎｍの範囲の平均直径を有する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、約１００ｎｍから約４００ｎｍの範囲の平均直径を有する。
【００４３】
一部の実施形態では、ナノ粒子懸濁液を、改質された岩層と接触させる。一部の実施形態では、ナノ粒子は、約０．０１から約１０重量パーセントの範囲の量で懸濁液中に存在する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、約０．０１から約５重量パーセントの範囲の量で懸濁液中に存在する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、約０．０１から約１重量パーセントの範囲の量で懸濁液中に存在する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、約０．０１から約０．５重量パーセントの範囲の量で懸濁液中に存在する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、約０．０５から約０．５重量パーセントの範囲の量で懸濁液中に存在する。
【００４４】
一部の実施形態では、ナノ粒子懸濁液は、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール（テルピネオール、ゲラニオール、シトロネロール、ネロール、メントール、ネロリドール、ターペンタイン、Ｄ−リモネン、およびファルネソールなど）、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒（エチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル）、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル（ジプロピレングリコールメチルエーテル）、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル（プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル）、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む。
【００４５】
一部の実施形態では、本出願によって提供される方法は、界面活性剤を含む界面活性剤溶液を岩層と接触させることを含む。一部の実施形態では、界面活性剤を含む溶液は、ナノ粒子を改質された岩層に関連付ける前に、付与してもよい。一部の実施形態では、界面活性剤を含む溶液は、ナノ粒子を改質された岩層に関連付けた後に、付与してもよい。一部の実施形態では、ナノ粒子懸濁液および界面活性剤溶液は、同時に岩層に付与してもよい。一部の実施形態では、界面活性剤は、岩層に付与されるとき、ナノ粒子懸濁液に含まれる。
【００４６】
一部の実施形態では、界面活性剤は、岩層の表面を変化させる。一部の実施形態では、界面活性剤は、ポリマー、ナノ粒子、または両方の、岩層の表面への接着を強化する。一部の実施形態では、界面活性剤は、岩層の表面上でポリマー、ナノ粒子、または両方を安定化させる。
【００４７】
一部の実施形態では、界面活性剤は、岩層に関連付けられる。例えば、界面活性剤は、岩層の表面のヒドロキシル基と相互作用し得る。一部の実施形態では、界面活性剤は、ヒドロキシル基と関連付けられてもよい。さらに、または代替として界面活性剤は、ナノ粒子と共に追加のオムニフォビシティ（ｏｍｎｉｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）を提供し得る。一部の実施形態では、界面活性剤は、岩層の改質のために付与された帯電ポリマーに関連付けられる。一部の実施形態では、界面活性剤は、ナノ粒子を関連付けるための追加の正電荷を提供する。一部の実施形態では、界面活性剤は、ポリマーと岩層との関連付けを支援する。
【００４８】
一部の実施形態では、界面活性剤は、カチオン性、非イオン性、または両性であってもよい。一部の実施形態では、界面活性剤は、フッ素化界面活性剤、ポリマー界面活性剤、フッ素化ポリマー界面活性剤、またはこれらの組合せを含む。一部の実施形態では、界面活性剤は、オクテニジン二塩酸塩、臭化セトリモニウム（ＣＴＡＢ）、塩化セチルピリジニウム（ＣＰＣ）、塩化ベンザルコニウム（ＢＡＣ）、塩化ベンゼトニウム（ＢＺＴ）、塩化ジメチルジオクタデシルアンモニウム、臭化ジオクタデシルジメチルアンモニウム（ＤＯＤＡＢ）、アルキルフェノールエトキシレート、脂肪族アルコールエトキシレート、脂肪族アルキルアミンエトキシレート、ソルビタンエステルおよびそれらのエトキシレート、ヒマシ油エトキシレート、エチレンオキシド／プロピレンオキシドコポリマー、パーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）、パーフルオロオクタンスルホネート（ＰＦＯＳ）、パーフルオロヘキサンスルホン酸（ＰＦＨｘＳ）、パーフルオロノナン酸（ＰＦＮＡ）、パーフルオロデカン酸（ＰＦＤＡ）、コカミドプロピルベタイン、コカミドプロピルスルタイン（ｃｏｃｏａｍｉｄｏｐｒｏｐｙｌ  ｓｕｌｔａｉｎｅ）、アミドスルホベタイン、ラウロアンホグリシネート（ａｕｒｏａｍｐｈｏｇｌｙｃｉｎａｔｅ）、ジヒドロキシエチル獣脂グリシネート、イソステアロアムフォプロピオネート、アウリル−Ｎ，Ｎ−（ジメチルアンモニオ）ブチレート、ラウリル−Ｎ，Ｎ−（ジメチル）−グリシンベタイン、３−［（３−コラミドプロピル）ジメチルアンモニオ］−１−プロパンスルホネート、３−（［３−コラミドプロピル］ジメチルアンモニオ）−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホネート、アウリル−Ｎ，Ｎ−（ジメチル）−プロパンスルホネート、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチル−１−ピリジニオ）−１−プロパンスルホネート、３−（１−ピリジニオ）−１−プロパンスルホネート、３−（ベンジル−ジメチルアンモニオ）プロパンスルホネート、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００４９】
一部の実施形態では、界面活性剤は、約０．１から約１０重量パーセントの範囲の量で溶液中に存在する。一部の実施形態では、界面活性剤は、約０．５から約１０重量パーセントの範囲の量で溶液中に存在する。一部の実施形態では、界面活性剤は、約１から約１０重量パーセントの範囲の量で溶液中に存在する。一部の実施形態では、界面活性剤は、約５から約１０重量パーセントの範囲の量で溶液中に存在する。一部の実施形態では、界面活性剤は、約０．１から約５重量パーセントの範囲の量で溶液中に存在する。一部の実施形態では、界面活性剤は、約０．１から約３重量パーセントの範囲の量で溶液中に存在する。一部の実施形態では、界面活性剤は、約０．１から約１重量パーセントの範囲の量で溶液中に存在する。
【００５０】
一部の実施形態では、界面活性剤溶液は、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ブタノール、２−ブトキシエタノール、ブチルカルビトール、ペンタノール、ヘキサノール、テルペンアルコール（テルピネオール、ゲラニオール、シトロネロール、ネロール、メントール、ネロリドール、ターペンタイン、Ｄ−リモネン、およびファルネソールなど）、ＰＲＯＰＹＬ  ＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（商標）溶媒（エチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル）、ＭＥＴＨＹＬ  ＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）溶媒（ジエチレングリコールモノエチルエーテル）、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル（ジプロピレングリコールメチルエーテル）、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰｎＰグリコールエーテル（プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル）、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む。
化学的に処理された岩層の性質
【００５１】
一部の実施形態では、ポリマー溶液で改質されかつ粒子懸濁液でテクスチャ化された岩層（「化学的に処理された岩層」）は、ある特定の性質によって特徴付けられる。
【００５２】
一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、オムニフォビックである。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層に比べて大きい液滴移動度（水滴および油滴の両方、例えば水の液滴およびデカンの液滴）を有する。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層の表面は、エネルギー的に水または油よりもガスを好む可能性があり、それによって、圧力降下、孔隙内での液相の捕捉または蓄積が低減される。
【００５３】
一部の実施形態では、液体コンデンセート相対浸透率（Ｋｒｏ）、ガス相対浸透率（Ｋｒｇ）、または両方は、処理の有効性を決定するのに有用である。相対浸透率（Ｋｒ）は、多相流中の特定の流体の有効浸透率（Ｋｅ）の、絶対浸透率（Ｋａ）に対する比である。絶対浸透率は多孔質媒体の性質であり、単相流体で飽和させた媒体の浸透率を測定することによって、その媒体が流体を移送する能力を表す。
【００５４】
一部の実施形態では、単相流体は、１つの相（例えば、ガスまたは液体）を有する任意の流体であってもよい。一部の実施形態では、単相流体は、窒素、水、炭化水素、または２重量パーセントのＫＣｌ水溶液であってもよい。一部の実施形態では、絶対浸透率は、下記の通り、ダルシーの式から計算され得る：
【数１】
2020527626.tif 000002
式中、Ｑｓは、単相流体の流量（分当たりの立方センチメートル（ｃｍ３／分））であり、μｓは、単相流体の粘度（センチポアズ（ｃＰ））であり、Ｌは、コア試料の長さ（ｃｍ）であり、Ａは、コア試料の断面（平方センチメートル（ｃｍ２））であり、ΔＰは、コア試料の端から端までの圧力降下（大気）である。
【００５５】
一部の実施形態では、定常状態条件下で、コア試料中の液体コンデンセートの有効浸透率（Ｋｅｏ）およびガスの有効浸透率（Ｋｅｇ）は、下記の通りダルシーの式から計算され得る：
【数２】
2020527626.tif 000003
式中、Ｑｏは、液体コンデンセートの流量（ｃｍ３／分）であり、Ｑｇは、ガスの流量（ｃｍ３／分）であり、μｏは、液体コンデンセートの粘度（ｃＰ）であり、μｇは、ガスの粘度（ｃＰ）である。一部の実施形態では、化学処理の前後での液体コンデンセート（またはガス）の相対浸透率の比を使用して、相対浸透率改善度を計算し、処理の成功を決定する。
【００５６】
一部の実施形態では、液体コンデンセートおよびガスの相対浸透率は、実施例３に記述される手順により測定され得る。
【００５７】
一部の実施形態では、炭化水素の混合物は、液体コンデンセートおよびガスの相対浸透率の測定のために使用され得る。一部の実施形態では、混合物は、１種または複数の飽和炭化水素を含む。一部の実施形態では、飽和炭化水素の炭素数は、１から４０個の範囲である。一部の実施形態では、混合物は、メタン、エタン、プロパン、ブタン（単数または複数）、ヘキサン（単数または複数）、ヘプタン（単数または複数）、オクタン（単数または複数）、ノナン（単数または複数）、デカン（単数または複数）、ウンデカン（単数または複数）、およびドデカン（単数または複数）を含む。例えば、実施例３の表４は、液体コンデンセートおよびガスの相対浸透率を測定するための、炭化水素混合物の例示的な組成を示す。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層よりも大きいガス相対浸透率（Ｋｒｇ）を有する。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層に対して最大で約５．０倍、最大で約４．５倍、最大で約４．０倍、最大で約３．５倍、最大で約３．０倍、最大で約２．５倍、最大で約２．０倍、最大で約１．９倍、最大で約１．８倍、最大で約１．７倍、最大で約１．６倍、最大で約１．５倍、最大で約１．４倍、最大で約１．３倍、最大で約１．２倍、または最大で約１．１倍の、ガス相対浸透率の改善を有する。
【００５８】
一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層よりも大きい液体コンデンセート相対浸透率（Ｋｒｏ）を有する。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、未処理の岩層に対して最大で約５．０倍、最大で約４．５倍、最大で約４．０倍、最大で約３．５倍、最大で約３．０倍、最大で約２．５倍、最大で約２．０倍、最大で約１．９倍、最大で約１．８倍、最大で約１．７倍、最大で約１．６倍、最大で約１．５倍、最大で約１．４倍、最大で約１．３倍、最大で約１．２倍、または最大で約１．１倍の、液体コンデンセート相対浸透率の改善を有する。
【００５９】
一部の実施形態では、化学的に処理された岩層の表面に対する脱イオン水の接触角は、約６０から約１６０度、約９０から約１６０度、または約１２０から約１６０度の範囲にある。
【００６０】
一部の実施形態では、２重量％の塩化カリウム（ＫＣｌ）水溶液の、化学的に処理された岩層の表面に対する接触角は、約６０から約１６０度、約９０から約１６０度、または約１２０から約１６０度の範囲にある。
【００６１】
一部の実施形態では、化学的に処理された岩層の表面に対する、デカンの接触角は、約４０から約１６０度、約４５から約１６０度、または約５０から約１６０度の範囲にある。
【００６２】
一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、階層的粗さを示す。一部の実施形態では、化学的に処理された岩層は、第１の特徴的長さ（例えばミクロン規模での、例えば岩層の固有の表面粗さまたは孔径）、および第２の特徴的長さ（例えばナノメートル規模での、例えばナノ粒子の平均直径）を有し、第１の特徴的長さおよび第２の特徴的長さは実質的に異なり、階層的粗さを創出する。
岩層の化学処理のためのシステム
【００６３】
一部の実施形態では、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍でのコンデンセートバンキングを緩和するためのシステムは、ポリマー溶液（例えば、第１の正味電荷を持つ帯電ポリマーを含む）の第１の容器または供給源、粒子懸濁液（例えば、第２の正味電荷を持つ帯電粒子を含む）の第２の容器または供給源、ならびにポリマー溶液および粒子懸濁液を、ガスコンデンセート貯留層用の坑井の近傍の同じ岩層に導入するためのコンジットを含む。
【００６４】
一部の実施形態では、坑井の近傍でのコンデンセートバンキングを緩和するためのシステムは、ポリマー溶液を岩層に導入する。一部の実施形態では、流量は、改質された岩層を形成するために、ポリマー溶液中のポリマーが岩層に関連付けられるのに十分な時間を提供するよう調節される。
【００６５】
一部の実施形態では、坑井の近傍でのコンデンセートバンキングを緩和するためのシステムは、粒子懸濁液を岩層に導入する。一部の実施形態では、流量は、化学的に処理された岩層を創出するために、粒子懸濁液中の粒子（例えば、ナノ粒子）を、改質された岩層に関連付けるのに十分な時間を提供するよう調節される。
【００６６】
一部の実施形態では、システムは、ポリマー溶液および粒子懸濁液を坑井に導入することによって、またはそれらを坑井の周りの領域に圧入することによって、それらを坑井の近傍の岩層に導入する。一部の実施形態では、ポリマー溶液および粒子懸濁液は、坑井を経て岩層に流れてもよく、例えば坑井と岩層との間の圧力差に起因して、岩層自体の孔隙を経て流れてもよい。一部の実施形態では、ポリマー溶液および粒子懸濁液は、坑井を経て圧入されてもよく、次いでポリマー溶液および粒子懸濁液は、坑井の周りの領域に移送されてもよい。
【００６７】
一部の実施形態では、ポリマー溶液および粒子懸濁液は、コイルドチュービング、またはプロダクションチュービングストリングのブルヘッディングを介して、圧入されてもよい。一部の実施形態では、ポリマー溶液および粒子懸濁液は、別々の段階で圧入されてもよく、同じまたは異なるコンジットを使用してもよい。
【実施例】
【００６８】
本出願をより十分に理解できるようにするために、下記の実施例について記述する。これらの実施例は単なる例示を目的とし、如何様にも限定すると解釈されるものではないことを、理解されるべきである。
（実施例１）
砂岩の表面改質
【００６９】
本実施例は、本出願のある特定の実施形態による砂岩表面の改質について記述する。例示的なプロセスを提示する。
フッ素化シリカナノ粒子（Ｆ−シリカナノ粒子）の合成
【００７０】
ストーバー法を、シリカナノ粒子の調製に採用した。シリカナノ粒子を、触媒として水酸化アンモニウムを用いてアルコール溶媒中で合成した。８５ｎｍ、１３５ｎｍ、１８０ｎｍ、および３７５ｎｍの平均直径を有する４バッチのシリカナノ粒子を合成した。１００マイクロリットル（μＬ）の１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチルトリエトキシシラン、９７％を、表面改質用に２０ミリリットル（ｍＬ）の粗製ナノ粒子懸濁液に添加した。粗製シリカナノ粒子は、ナノ粒子のサイズに応じて、ミリリットル当たり約５ミリグラム（ｍｇ／ｍＬ）から約１３ｍｇ／ｍＬの濃度範囲にあった。表面フッ素化反応を、室温で８時間実施した。
【００７１】
Ｆ−シリカナノ粒子を、２０分間、分当たり９０００回転（ＲＰＭ）での遠心分離によって２回洗浄し、エタノール中に再懸濁し、Ｆ−シリカナノ粒子懸濁液を形成した。
砂岩の表面改質
【００７２】
砂岩の断片を、大きい一片から破砕することによって得た。これらの砂岩断片を脱イオン水で１回濯いで、あらゆる破片を除去し、その後、エタノール５０ｍＬを含有する１００ｍＬのビーカーに入れた。５００μＬのトリメトキシシリルプロピルで改質したポリエチレンイミン、イソプロパノール中５０％を、溶液に添加した。この表面改質手順を、撹拌せずに室温で一晩進行させた。溶液を、翌日デカント除去し、石の断片をエタノールおよび水で順次洗浄し、乾燥させた。砂岩表面は、典型的には負電荷を有し、ｆＰＥＩはその表面に正電荷を有するので、砂岩表面へのｆＰＥＩの吸着は、共有結合力に起因するようである。
ナノテクスチャ化表面改質
【００７３】
階層的に粗くなった砂岩表面を得るために、官能化ポリエチレンイミン（ｆＰＥＩ）で改質された石の断片を、Ｆ−シリカナノ粒子懸濁液（約１．３重量パーセント）と２つの手法で接触させた。第１の方法は、Ｆ−シリカナノ粒子懸濁液の液滴を、乾燥した表面に直接付与し、懸濁液を石の断片に吸収させることを含んだ。第２の方法は、石の断片を、Ｆ−シリカナノ粒子懸濁液に１０分間浸漬し、石の断片を懸濁液から取り出し、その後、洗浄し（エタノールで、その次に水で、それぞれ１回）、乾燥させることを含んだ。Ｆ−シリカナノ粒子は負電荷を有するので、ｆＰＥＩで改質された砂岩表面と相互作用する。
（実施例２）
特徴付け
【００７４】
本実施例は、本出願のある特定の実施形態により、表面改質された砂岩およびシリカナノ粒子を特徴付けるために行った実験について記述する。
接触角測定
【００７５】
接触角を、レームハート精密接触角ゴニオメーターを使用することにより、室温および圧力で測定した。
【００７６】
液体（水またはデカン）の液滴を、ガラスおよび砂岩表面に置き、そのそれぞれをｆＰＥＩおよびＦ−シリカナノ粒子懸濁液で処理した。接触角を、その輪郭を追跡する液相から測定した。図１に示されるように、破砕したままの砂岩表面は、ｆＰＥＩおよびＦ−シリカナノ粒子で処理する前に、いかなるやすり処理にも研磨にもかけなかった。接触角の測定の誤差を最小限に抑えるために、平面性を最適化できるように、処理された砂岩を砂床上に置いた。図１では、８５ｎｍの平均直径を有するＦ−シリカナノ粒子を利用した。図２で報告されたデータの場合、破砕された砂岩の表面をやすり処理して平坦な表面を発生させ、その後、デカン液滴を、処理された表面に置いた。
シリカ粒度分布
【００７７】
３７５ｎｍのシリカナノ粒子の試料を、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）中、ストーバーのシリカ合成を使用して調製した。次いで試料を、ロータリーエバポレータを介してｎ−ブタノールに交換し、ナノ粒子のサイズを、動的光散乱（ＤＬＳ）によって特徴付けた。ＤＬＳ測定は、粗製ナノ粒子を脱イオン水中に、１：１００の希釈倍率で希釈し、Ｆ−シリカナノ粒子をｎ−ブタノールに、１：１００の希釈倍率で同様に希釈することによって行った。一例では、粗製ナノ粒子は、３８２．５０ｎｍの平均直径（光子相関分光法によって測定された散乱強度分布から誘導された）、１．９９ｎｍの標準誤差、および３．４５ｎｍの標準偏差を有していた（表１および図３参照）。フッ素化ナノ粒子は、４０２．０６ｎｍの平均直径、２．８ｎｍの標準誤差、および４．８５ｎｍの標準偏差を有していた（表２および図３参照）。
【表１】
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【表２】
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（実施例３）
コアフラッド実験
【００７８】
本実施例は、本出願による処理後の、コア砂岩試料の端から端までの圧力降下の低減を実証する結果を提供する。
【００７９】
この実施例で使用される円筒状コア砂岩試料は、岩層を穿孔することによって、テキサスのガスコンデンセート貯留層用の坑井から得た。コア砂岩試料の直径は１．５インチであり、コア砂岩試料の長さは６インチであった。測定前に、試料を、１５０℃（３０２°Ｆ）の温度の炉内で、試料が完全に乾燥するまで２日間乾燥した。試料を、デジタル天秤を使用して計量して、試料の乾燥重量を得た。乾燥試料に、真空下で２重量パーセントのＫＣｌ水溶液を２４時間飽和させた。
【００８０】
処理の前後での圧力降下の低減を測定するのに使用したプロセスは、下記の通りであった：
１．  ２重量パーセントのＫＣｌ水溶液を、種々の流量（Ｑ）で砂岩コア試料に圧入した。各流量ごとに、安定化後の圧力降下（ΔＰ）を、表３に示すように記録した。コア試料の端から端まで圧力降下、ならびにコア砂岩試料の流量、粘度、断面積、および長さなどのその他のパラメータを、ダルシーの式に適用して、試料の絶対浸透率を計算した。Ｑ／ＡおよびΔＰ／Ｌを計算し、Ｑ／Ａ対ΔＰ／Ｌをプロットした。グラフの勾配（Ｋａ／μｓ）は、０．０１４５であった。μｓが０．８９３ｃＰのとき、Ｋａは１３．０であった。
【表３】
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２．  コア試料を、窒素圧入下に一晩置いて、水を変位させ、間隙水飽和を創出し、ガスコンデンセート貯留層条件を模倣した。条件は、典型的には圧力および温度の貯留層ダウンホール条件である実験条件に類似していてよい（例えば、温度は約３００°Ｆであり、圧力は約３０００ｐｓｉから６０００ｐｓｉである）。
３．  次いで炭化水素ガス混合物流（分当たり５ｍＬ）をコア試料に圧入して、処理前の圧力降下曲線を得た。この実施例で使用される炭化水素ガス混合物の組成を、表４にまとめる。ガス混合物の組成は、コア試料内の炭化水素液体を凝縮させ、多孔質媒体中のガスおよび液体コンデンセートの２相流を模倣させる。
【表４】
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４．  次いで１００ｍＬ（または３細孔容積であり、「細孔容積」は、１つのコア試料内の孔隙の全容積である）のトリメトキシシリルプロピルで改質されたポリエチレンイミン溶液（分当たり２ｍＬで、ブタノール中２体積パーセント）を、コア試料に圧入した。コア試料を、１００ｍＬの圧入が終了した後に一晩放置した。過剰な体積を、コア試料の「底」から流出させた。
５．  実施例１の方法により調製した１００ｍＬ（または３細孔容積）のＦ−シリカナノ粒子懸濁液（分当たり１ｍＬで、ブタノール中０．０６５重量パーセント）を、官能化ＰＥＩで改質されたコア試料に圧入した。懸濁液中のＦ−シリカナノ粒子は、３７５ｎｍの平均直径を有していた。表面改質手順を一晩進行させた。
６．  ステップ３で使用したものと同じ炭化水素ガス混合物流（分当たり５ｍＬ）をコア試料に圧入して、圧力降下曲線、ならびに処理後のガスおよび液体コンデンセートの相対浸透率を得た。
７．  処理前後の圧力降下曲線を比較した。
【００８１】
圧力降下曲線を図４に示す。処理前のガス圧入中の圧力降下は、平均すると、平方インチ当たり約４８ポンドの力（ｐｓｉ）であった。処理後のガス圧入中の圧力降下は、平均すると約３４．４ｐｓｉであった（処理前の圧力降下と比較すると、２８．３パーセントの低減）。
【００８２】
処理は、１．４倍のガス相対浸透率の改善、および１．４倍の液体コンデンセート相体浸透率の改善を実現することもできた。化学的に処理された岩層の性質のセクションで記述したように、相対浸透率は、炭化水素混合物中のガスまたは液体コンデンセートの有効浸透率の、絶対浸透率に対する比である。有効浸透率は、ステップ１で論じた絶対浸透率と同様にダルシーの式から計算した。
（実施例４）
ｐＨの効果
【００８３】
本実施例は、本出願のある特定の実施形態で、官能化ＰＥＩ溶液のｐＨを調節する効果を示す。
【００８４】
ｆＰＥＩ溶液のｐＨを、１．０ＭのＨＣｌで調節した。０から１００μＬの、１．０ＭのＨＣｌ溶液を、１０ｍＬのｆＰＥＩのブタノール溶液に添加し、次いで約７から約９の範囲にあるｐＨ値を記録した。次いで得られた溶液の濁度を、Ｆ−シリカ粒子の添加直後および６時間後に観察した。一部の実施形態では、増大した濁度が、より低いｐＨで観察されたが、これはｆＰＥＩとＦ−シリカナノ粒子との間で増大した相互作用に起因する可能性がある。限定するものではないが、Ｆ−シリカナノ粒子は、表面電荷の増大により、ｐＨが低下したときにｆＰＥＩに、より強力に接着し得る。事実、非塩基性ｐＨでは、ｆＰＥＩは高度に正に帯電し、シリカ粒子は高度に負に帯電する。
その他の実施形態
【００８５】
本出願のある特定の実施形態については既に記述した。しかし本出願はそれらの実施形態に限定されず、むしろ、本出願に明らかに記述された内容への付加および変更も本出願の範囲内に含まれるとすることに、明らかに留意されたい。さらに、本出願に記述される様々な実施形態の特徴は、相互に排他的ではなく、様々な組合せおよび順列が説明されていない場合であっても、本出願の精神および範囲から逸脱することなく、そのような組合せおよび順列で存在できることを理解されたい。コンデンセートバンキングを緩和する方法のある特定の実現例について記述してきたが、本出願の概念を組み込むその他の実現例を使用し得ることがここで当業者に明らかにされよう。したがって、本出願は、ある特定の実現例に限定されるべきではなく、むしろ以下の特許請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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