NO20140810A1 - Nedihulls fluidsepparasjonssystem og fremgangsmåte - Google Patents

Abstract

Et system for separering av fluider i en fluidblanding, innbefattende et filterelement operativt innrettet for å la en første komponent i en fluidblanding strømme derigjennom mens det hindrer strømning av minst en andre fluidkomponent i fluidblandingen. Et tilsatsstoff er utformet for å forbedre en første affinitet for filterelementet til den første komponenten i forhold til en andre affinitet for filterelementet til den minst ene andre fluidkomponenten i fluidblandingen. En fremgangsmåte ved separering av fluider er også inkludert.

Description

KRYSSREFERANSE TIL BESLEKTEDE SØKNADER

[0001] Denne søknaden tar prioritet fra US-søknaden 13/350053, innlevert 13. januar 2012, som inntas her som referanse i sin helhet.

BAKGRUNN

[0002] Separering avfluidkomponenter, f.eks. gass fra væskekomponenter i en brønnfluidblanding, er noen ganger ønsket i brønnborings- og kompletteringsindustrien. Fluider kan bli separert fra fluidblandingen straks den er produsert, men dette krever selvfølgelig produksjon av hele fluidblandingen, noe som ikke alltid er ønsket. Et antall systemer er kjent og blir anvendt innen teknikken for nedihulls fluidseparasjon, men kan ikke spesialtilpasses for å maksimere effektiviten i fluidseparasjonsprosessen med henblikk på bestemte brønnfluidblandinger (f.eks. høyt vann- eller oljeinnhold etc.) eller nedihullsforhold (f.eks. temperatur, trykk etc). I lys av det ovennevnte vil bransjen ta godt imot fremskritt og alternativer innen teknologien for nedihulls fluidseparasjon.

KORT BESKRIVELSE

[0003] Et system for å separere fluider i en fluidblanding, innbefattende et filterelement operativt innrettet for å la en første komponent i en fluidblanding strømme derigjennom mens det hindrer strømning av minst én annen fluidkomponent i fluidblandingen og et tilsatsstoff utformet for å forbedre en første affinitet for filterelementet til den første komponenten i forhold til en andre affinitet for filterelementet til den minst ene andre fluidkomponenten i fluidblandingen.

[0004] En fremgangsmåte for å separere fluider, innbefattende å anbringe et filterelement i en brønnfluidblanding som inkluderer en første komponent og minst én andre fluidkomponent, modifisere en relativ forskjell mellom en første affinitet for filterelementet til den første komponenten og en andre affinitet for filterelementet til den minst ene andre fluidkomponenten, og føre den første komponenten gjennom filterelementet mens gjennomgang av den minst ene andre fluidkomponenten derigjennom hindres, for å separere den første komponenten fra fluidblandingen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0005] Beskrivelsene som følger er ikke å anse som begrensende på noen som helst måte. I de vedlagte tegningene er like elementer gitt like henvisningstall:

[0006] Figur 1 illustrerer skjematisk et gasseparasjonssystem;

[0007] Figur 2 viser et tverrsnitt gjennom et åpencellet skum; og

[0008] Figurene 3A-3C viser tverrsnitt gjennom åpencellede skum som har nanopartikler deri.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0009] En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bli gitt her som en illustrasjon, og ikke en begrensning, med støtte i figurene.

[0010] Figur 1 illustrerer et fluidseparasjonssystem 10. Systemet 10 innbefatter f.eks. en streng 12 kjørt inn i et borehull 14. I den illustrerte utførelsesformen innbefatter strengen 12 et par av pakninger eller andre elementer for å tette av og/eller isolere en sone 18 gjennom hvilken borehullet 14 er dannet. Sonen 18 kan for eksempel være en produksjonssone som inneholder en fluidblanding som har minst én komponent som en ønsker å produsere. I én utførelsesform er den ønskede komponenten gassformig, f.eks. naturgass.

[0011] For å separere den ønskelige komponenten fra de andre fluidkomponentene i fluidblandingen i sonen 18, innbefatter strengen 12 et filterelement 20. Filterelementet 20 er innrettet for preferensielt å la den ønskelige komponenten strømme derigjennom mens den hindrer strømning av de andre fluidkomponentene. Filterelementet 20 kan for eksempel være et skum eller et porøst medium. Fluidblandingen, som angitt av et sett av piler 22, vil strømme inn i et ringrom 24 mellom filterelementet 20 og borehullet 14. Når den kommer i kontakt med filterelementet 20, som følge av egenskapene til filterelementet 20, som vil bli beskrevet nærmere nedenfor, vil den ønskelige komponenten (angitt av en pil 26) strømme inn i en kanal 28 i strengen 12, hvor den f.eks. kan bli produsert eller ført oppihulls til en overflate av borehullet 14. For eksempel kan i én utførelsesform strengen 12 omfatte produksjonsrør og inkludere en gassløftepumpe og/eller trykkreguleringsenhet 30 for å bistå produksjon av en gasskomponent.

[0012] Filterelementet 20 er fortrinnsvis valgt slik at det har en høyere affinitet til den ønskelige komponenten enn de andre fluidkomponentene i fluidblandingen. Med affinitet menes at den ønskelige komponenten strømmer lettere gjennom filteret enn de andre fluidkomponentene under et gitt sett av betingelser (f.eks. temperatur, trykk etc). Generelt kan produksjon av et hydrokarbon fra en i det minste delvis vandig blanding oppnås dersom materialet i filterelementet 20 velges slik at det er hydrofobt, og vise versa. I én utførelsesform oppnås gasseparasjon fra en fluidblanding ved å velge et materiale for filterelementet 20 som har en passende relativ forskjell mellom affiniteter til gass- og væskefaser. Dersom for eksempel filterelementet 20 blir anvendt i en sone som inneholder en hydrokarbonfluidblanding med både gass- og væskefaser, kan gasskomponenten bli separert fra væskekomponenten ved å gjøre filterelementet 20 sterkt oleofobt, ettersom gasser, også hydrokarbongasser, lettere vil strømme gjennom et oleofobt filter enn væskeformige hydrokarboner. Tilsvarende kan vandige væskekomponenter hindres mens gassformige komponenter produseres ved å gi filterelementet 20 høy hydrofobitet. Polytetrafluoroetylen (PTFE) og andre fluoropolymerskum fremviser god hydrofobitet som følge av deres ekstremt lave overflateenergier og kan modifiseres til å bli oleofobe, og er således egnede kandidater for materialet i filterelementet 20 i en rekke forskjellige nedihullsanvendelser.

[0013] I tillegg eller alternativt kan overflateegenskapene til filterelementet 20 ønskelig for gasseparasjon (f.eks. oleofobositet, hydrofobisitet etc.) skreddersys eller finjusteres for å bedre ytelsen i forskjellige nedihullsmiljøer. For eksempel påvirkes ytelsen også til PTFE og andre skum med veldig lav overflateenergi til å separere forskjellige fluidkomponenter effektivt negativt når de er under høyt trykk. Sagt på en annen mate vil affiniteten for filterelementet 20 til den ønskelige komponenten forbedres eller økes i forhold til dens affinitet til de andre fluidkomponentene. For eksempel kan affiniteten til den ønskelige komponenten økes, affiniteten til de andre fluidkomponentene reduseres, eller kombinasjoner av dette. Spesifikt innlemmes ifølge foreliggende oppfinnelse et tilsatsstoff som gjør det mulig å skreddersy eller tilpasse overflateegenskapene til filterelementet 20 og/eller fluidblandingen for å forbedre affiniteten for filterelementet 20 til den ønskelige komponenten i forhold til dets affinitet til de andre fluidkomponentene.

[0014] I én utførelsesform kommer tilsatsstoffet i form av én eller flere kjemiske substanser som blir injisert inn i fluidblandingen. For eksempel er i figur 1 en injeksjonsledning 32 innlemmet med strengen 12 for å sprøyte inn kjemikalier i ringrommet 24 for å endre fluidblandingens egenskaper og/eller overflaten av filterelementet 20 og gjøre betingelsene mer gunstige for fluidseparasjon. For eksempel blir i én utførelsesform de kjemiske tilsatsstoffene sprøytet inn for å øke overflatespenningen til fluidblandingen eller uønskede komponenter i denne. Ved å øke overflatespenningen til uønskede væskekomponenter, for eksempel, økes kontaktvinkelen væskekomponentene danner i forhold til filterelementet 20, og påvirker med det negativt væskekomponentenes evne til å passere gjennom filterelementet 20. For eksempel vil kjemikalier som vil øke overflatespenningen til vann inkludere salter og andre uorganiske oppløsniger, mens overflateaktive midler og alkoholer i alminnelighet har motsatt virkning. Overflatespenningen til mange væsker vil også øke etter hvert som temperaturen avtar. Påvirkning av et kjemisk tilsatsstoff kan forårsake en endoterm reaksjon i ringrommet 24, som vil lette gass/væske-separasjonen (f.eks. tilsette kaliumklorid til en i hvert fall delvis vandig brønnfluidblanding). Følgelig vil tilsetting av disse og andre kjemiske tilsatsstoffer gjøre det vanskeligere for væskekomponentene å komme seg gjennom filterelementet 20, og affiniteten for filterelementet 20 til komponenten vil derfor forbedres, relativt sett.

[0015] I en annen utførelsesform kan filterelementet 20 eller deler av dette bli modifisert av et tilsatsstoff. For eksempel kan i én utførelsesform Nafion bli anvendt for kjemisk å modifisere, f.eks. redusere, overflatespenningen til filterelementet 20 for å gjøre det vanskeligere for væskekomponenter å strømme derigjennom. I en annen utførelsesform omfatter filterelementet 20 nanopartikler eller fyllstoffpartikler for å skreddersy overflateegenskapene til filterelementet 20, f.eks. hydrofobitet, oleofobitet, overflateareal etc. for å øke affiniteten for filterelementet 20 til den ønskelige komponenten og/eller redusere affiniteten til de andre fluidkomponentene.

[0016] Ifølge en utførelsesform innbefatter filterelementet 20 et åpencellet skumlegeme og nanopartikler anbragt i det åpencellede skummet. Nanopartiklene kan være blottlagt inne i porer i det åpencellede skummet. I tillegg kan nanopartiklene være anbragt blant kjedene i en polymer inneholdt i det åpencellede skummet slik at de ikke er blottlagt i porene i de åpne cellene. Det åpencellede skummet inkluderer en basispolymer og nanopartikler. Nanopartiklene kan være ikke-derivatisert eller derivatisert til å inkludere kjemisk funksjonelle grupper for å fremme fuktbarhet (f.eks. hydrofobitet, hydrofilitet etc), dispergeringsevne, reaktivitet, overflateegenskaper, kompabilitet og andre ønskelige egenskaper. Kombinasjoner omfattende derivatiserte og ikke-derivatiserte nanopartikler kan også bli anvendt.

[0017] I en utførelsesform er nanopartiklene ikke-derivatiserte, derivatisert med funksjonelle grupper eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte. Nanopartikler, fra hvilke de derivatiserte nanopartiklene er dannet, er i alminnelighet partikler som har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse, i minst én dimensjon, som er mindre enn én mikrometer (um). Med "gjennomsnittlig partikkelstørrelse" menes her den antallmidlede partikkelstørrelsen basert på partikkelens største lineære dimensjon (noen ganger omtalt som "diameter"). Partikkelstørrelse, inkludert gjennomsnittlig, største og minste partikkelstørrelse, kan bestemmes med en passende metode for måling av partikler, som for eksempel statisk eller dynamisk lysspredning (SLS eller DLS) ved hjelp av en laserlyskilde. Nanopartikler kan inkludere både partikler som har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 250 nanometer (nm) eller mindre, og partikler som har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse fra over 250 nm til under 1 um (noen ganger omtalt innen teknikken som "submikronpartikler"). I en utførelsesform kan en nanopartikkel ha en gjennomsnittlig partikkelstørrelse fra omtrent 0,5 nm til omtrent 500 nm, spesielt omtrent 0,5 nm til omtrent 250 nm, mer spesielt omtrent 0,5 nm til omtrent 150 nm, enda mer spesielt omtrent 0,5 nm til omtrent 125 nm, og enda mer spesielt omtrent 1 nm til omtrent 75 nm. Nanopartiklene kan være monodisperse, hvor alle partikler har samme størrelse med liten variasjon, eller polydisperse, hvor partiklene har et område av størrelser og midles. Normalt anvendes polydisperse nanopartikler. Nanopartikler med forskjellige gjennomsnittlige partikkelstørrelser kan bli anvendt, og på denne måten kan nanopartiklenes partikkelstørrelsesfordeling være unimodal (fremvise én enkelt fordeling), bimodal (fremvise to fordelinger) eller multimodal (fremvise flere enn én partikkelstørrelsesfordeling).

[0018] Minimum partikkelstørrelse for de minste 5 prosentene av nanopartiklene kan være mindre enn 1 nm, spesielt mindre enn eller lik 0,8 nm, og mer spesielt mindre enn eller lik 0,7 nm. Tilsvarende er den maksimale partikkelstørrelsen for 95% av nanopartiklene større enn eller lik 900 nm, spesielt større enn eller lik 750 nm og mer spesielt større enn eller lik 500 nm.

[0019] Nanopartiklene har et stort overflateareal som er større enn 300 m<2>/g, og i en konkret utførelsesform fra 300 m<2>/g til 1800 m<2>/g, spesielt 500 m<2>/g til 1500m2/g.

[0020] Nanopartiklene som omtales her omfatter en fulleren, et nanorør, nanografitt, nanografen, grafenfiber, nanodiamanter, polysilseskvioksaner, silika-nanopartikler, nanoleire, metallpartikler, keramiske partikler eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte.

[0021] Fullerener, som omtalt her, kan inkludere hvilke som helst av de kjente burliknende, hule allotrope formene av karbon som besitter en polyedrisk struktur. Fullerener kan for eksempel inkludere fra omtrent 20 til omtrent 100 karbonatomer. For eksempel er C6o en fulleren som har 60 karbonatomer og høy symmetri (Dsh), og er en forholdsvis vanlig, alminnelig tilgjengelig fulleren. Eksempler på fullerener kan inkludere C30, C32, C34, C38, C40, C42, C44, C46, C48, C50, C52, C60, C70, C76og liknende.

[0022] Nanorør kan inkludere karbon-nanorør, uorganiske nanorør, metalliserte nanorør, eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte. Karbon-nanorør er rørformede fullerenstrukturer som har åpne eller lukkede ender, kan være uorganiske eller dannet helt eller delvis av karbon, og kan inkludere andre komponenter så som metaller eller metalloider. Nanorør, inkludert karbon-nanorør, kan være enkeltveggede nanorør (SWNPer) eller flerveggede nanorør (MWNPer).

[0023] Nanografitt er en gruppe av plateliknende ark av grafitt, der en stablet struktur av ett eller flere grafittlag, som har en plateliknende todimensjonal struktur av sammensmeltede sekskantede ringer med et utvidet delokalisert tt-elektronsystem, er lagt i lag og svakt bundet til hverandre gjennom tt-tt-stablingsvekselvirkning. Nanografitt har dimensjoner på både mikro- og nanoskala, for eksempel en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 1 til 20 um, spesielt 1 til 15 um; og en gjennomsnittlig tykkelsesdimensjon (minste dimensjon) med nanoskaladimensjoner som er mindre enn 1 um, spesielt mindre enn eller lik 700 nm og enda mer spesielt mindre enn eller lik 500 nm.

[0024] I en utførelsesform er nanopartikkelen et grafen innbefattende nanografen og grafenfibre (dvs. grafenpartikler med en største gjennomsnittsdimensjon som er større enn 1 mm og et høyde/bredde-forhold på over 10, hvor grafenpartiklene danner en sammenbundet kjede). Grafen og nanografen, som de omtales her, er i praksis todimensjonale partikler med en nominell tykkelse, som har ett eller flere lag av sammensmeltede sekskantede ringer med et utvidet delokalisert tt-elektronsystem, lagt i lag og svakt bundet til hverandre gjennom tt-tt-stablingsvekselvirkning. Grafen generelt, og herunder nanografen, kan være ett enkelt ark eller en stabel av flere ark med både mikro- og nanoskaladimensjoner, for eksempel i noen utførelsesformer en gjennomsnittlig partikkelstørrelse fra 1 til 20 um, spesielt 1 til 15 um, og en gjennomsnittlig tykkelsesdimensjon (minste dimensjon) av nanoskalastørrelse som er mindre enn eller lik 50 nm, spesielt mindre enn eller lik 25 nm og mer spesielt mindre enn eller lik 10 nm. Et eksempel på nanografen kan ha en gjennomsnittlig partikkelstørrelse fra 1 til 5 um, og spesielt 2 til 4 um. I tillegg kan mindre nanopartikler eller submikronpartikler, som definert over, kombineres med nanopartikler med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse som er større enn eller lik 1 um. I en konkret utførelsesform er den derivatiserte nanopartikkelen et derivatisert nanografen.

[0025] Grafen, inkludert nanografen, kan fremstilles gjennom eksfoliering (avskalling) av nanografitt eller gjennom en syntetisk prosedyre ved å "snitte opp" et nanorør for å danne et nanografenbånd, etterfulgt av derivatisering av nanografenet for å fremstille, foreksempel, nanografenoksid.

[0026] Eksfoliering for å danne grafen eller nanografen kan utføres gjennom eksfoliering av en grafittkilde så som grafitt, interkalert grafitt og nanografitt. Eksempler på eksfolieringsmetoder inkluderer, men er ikke begrenset til de som praktiseres innen teknikken, så som fluorinering, syreinterkalasjon, syreinterkalasjon fulgt av termisk sjokkbehandling og liknende, eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte. Eksfoliering av nanografitten resulterer i et nanografen som har færre lag enn ikke-eksfoliert nanografitt. Det vil forstås at eksfoliering av nanografitt kan gi nanografenet som ett enkelt ark som er bare ett molekyl tykt, eller som en lagdelt stabel av forholdsvis få ark. I en utførelsesform har eksfoliert nanografen færre enn 50 enkeltarklag, spesielt færre enn 20 enkeltarklag, spesielt færre enn 10 enkeltarklag og mer spesielt færre enn 5 enkeltarklag.

[0027] Polysilseskvioksaner, også omtalt som polyorganosilseskvioksaner eller polyedriske oligomere silseskvioksan-(POSS)-derivater, er

polyorganosilisiumoksid-forbindelser med den generelle formelen RSiOi.s (hvor R er en organisk gruppe så som metyl) med definerte lukkede eller åpne burstrukturer (closo- eller nido-strukturer). Polysilseskvioksaner, herunder POSS-strukturer, kan fremstilles gjennom syre- og/eller basekatalysert kondensering av funksjonaliserte silisiumholdige monomerer, så som tetraalkoksysilaner, inkludert tetrametoksysilan og tetraetoksysilan, og alkyltrialkoksysilaner, så som metyltrimetoksysilan og metyltrimetoksysilan.

[0028] Nanoleirer kan bli anvendt i det åpencellede skummet. Nanoleirer kan være vannholdige eller vannfrie silikatmineraler med en lagdelt struktur, og kan inkludere, for eksempel, aluminosilikatleirer, så som kaoliner, inkludert halloysitt, smektitter, inkludert montmorillonitt, illitt og liknende. Eksempler på nanoleirer inkluderer de som selges under varenavnet CLOISITE®, markedsført av Southern Clay Products, Inc. Som et annet eksempel kan nanoleirene være funksjonalisert, f.eks. av kvarternært ammoniumsalt, for å justere hydrofobisiteten (for å redusere hydrofobisiteten i tilfellet med kvaternært ammoniumsalt). CLOISITE® 15A er et eksmpel på en naturlig montmorillonitt modifisert med et kvaternært ammoniumsalt og er også alminnelig tilgjengelig fra Southern Clay Products, Inc. Nanoleirer kan være eksfoliert for å skille enkeltark, kan være ikke-eksfoliert, og kan videre være dehydratisert eller innlemmet som hydratiserte mineraler. Andre mineralske fyllstoffer av nanostørrelse med tilsvarende struktur kan også innlemmes, så som, foreksempel, talkum, mica, inkludert muskovitt, flogopitt eller fengitt, eller liknende.

[0029] Uorganiske nanopartikler, så som keramiske partikler, kan også innlemmes i det åpencellede skummet. Eksempler på uorganiske nanopartikler kan inkludere et metallisk eller metalloid karbid så som wolframkarbid, silisiumkarbid, borkarbid eller liknende; et metall av metalloid oksid så som alumina, silika, titania, zirkoniumoksid eller liknende; et metallisk eller metalloid nitrid så som titannitrid, bornitrid, silisiumnitrid eller liknende; og/eller en metallisk nanopartikkel for eksempel av jern, tinn, titan, platina, palladium, kobolt, nikkel, vanadium, legeringer derav, eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte.

[0030] En nanodiamant er en diamantpartikkel med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse som er mindre enn 1 um. Nanodiamanter kommer fra en naturlig forekommende kilde, så som et biprodukt av fresing eller annen behandling av naturdiamanter, eller er syntetiske og fremstilt med en hvilken som helst passende metode, så som kommersielle metoder som involverer detonasjonssyntese av nitrogenholdige karbonforbindelser (f.eks. en kombinasjon av trinitrotoluen (TNT) og syklotrimetylentrinitramin (RDX)).

[0031] Nanopartiklene som anvendes her kan være derivatisert til å inkludere funksjonelle grupper, som foreksempel karboksy (f.eks. karboksylsyregrupper), epoksy, eter, keton, amin, hydroksy, alkoksy, alkyl, aryl, aralkyl, alkaryl, lakton, funksjonaliserte polymere eller oligomere grupper, eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte funksjonelle grupper. Nanopartiklene, inkludert nanografen etter eksfoliering, blir derivatisert for å innføre kjemisk funksjonalitet i nanopartikkelen. Foreksempel, for nanografen, blir overflaten og/eller sidekantene av nanografenarket derivatisert for å øke dispergeringsevnen i og vekselvirkningen med polymermatrisen. I en utførelsesform kan den derivatiserte nanopartikkelen være hydrofil, hydrofob, oleofil, oleofob, oksofil, lipofil eller kan besitte en kombinasjon av disse egenskapene, for å gi en balanse av ønskelige nettoegenskaper, gjennom bruk av forskjellige funksjonelle grupper.

[0032] I en utførelsesform blir nanopartikkelen derivatisert, for eksempel gjennom aminering, til å inkludere amingrupper, hvor aminering kan oppnås gjennom nitrering etterfulgt av reduksjon, eller gjennom nukleofil substitusjon av en utgående gruppe av en amin, substituert amin eller beskyttet amin, etterfulgt av avbeskytting som nødvendig. I en annen utførelsesform kan nanografenet bli derivatisert gjennom oksidative metoder for å fremstille en epoksy, hydroksygruppe eller glykolgruppe ved anvendelse av en peroksid, eller gjennom spaltning av en dobbelbinding for eksempel gjennom en metallmediert oksidasjon, så som en permanganatoksidasjon, for å danne funksjonelle keton-, aldehyd- eller karboksylsyregrupper.

[0033] Dersom de funksjonelle gruppene for de derivatiserte nanopartiklene er alkyl, aryl, aralkyl, alkaryl, funksjonaliserte polymere eller oligomere grupper, eller en kombinasjon av disse gruppene, kan de funksjonelle gruppene knyttes (a) direkte til den derivatiserte nanopartikkelen av en karbon-karbon-binding uten mellomliggende heteroatomer, for å gi bedre termisk og/eller kjemisk stabilitet for den derivatiserte nanopartikkelen samt en mer effektiv syntetisk prosess som krever færre trinn; (b) av en karbon-oksygen-binding (hvor nanopartikkelen inneholder en oksygenholdig funksjonell gruppe så som hydroksy- eller karboksylsyre); eller (c) av en karbon-nitrogen-binding (hvor nanopartikkelen inneholder en nitrogenholdig funksjonell gruppe så som amin eller amid). I en utførelsesform kan nanopartikkelen bli derivatisert gjennom en metallmediert reaksjon med en C6-3o-aryl eller C7-3o-aralkylhalid (F, Cl, Br, I) i et trinn for å danne en karbon-karbon-binding, for eksempel gjennom en palladium-mediert reaksjon så som Stille-reaksjonen, Suzuki-koblingen eller diazo-koblingen, eller gjennom en organokobber-koblingsreaksjon. I en annen utførelsesform kan en nanopartikkel, så som et fulleren, nanorør, nanodiamant eller nanografen, bli metallisert direkte gjennom reaksjon med f.eks. et alkalimetall så som litium, natrium eller kalium, etterfulgt av reaksjon med en C1-30-alkyl- eller C7-3o-alkarylforbindelse med en utgående gruppe så som et halid (Cl, Br, I) eller annen utgående gruppe (f.eks. tosylat, mesylat etc.) i et trinn for å danne en karbon-karbon-binding. Aryl- eller aralkylhalidet, eller alkyl- eller alkarylforbindelsen, kan være substituert med en funksjonell gruppe så som hydroksy, karboksy, eter eller liknende. Eksempler på grupper inkluderer for eksempel hydroksygrupper, karboksylsyregrupper, alkylgrupper, så som metyl, etyl, propyl, butyl, pentyl, heksyl, oktyl, dodekyl, oktadekyl, og liknende; arylgrupper, inkludert fenyl og hydroksyfenyl; aralkylgrupper så som benzylgrupper tilknyttet via arylandelen, så som i en 4-metylfenyl-, 4-hydroksymetylfenyl- eller 4-(2-hydroksyetyl)fenyl-(også omtalt som en fenetylalkohol)-gruppe, eller liknende, eller aralkylgrupper tilknyttet ved benzyl-(alkyl)-posisjonen, så som finnes i en fenylmetyl- eller 4-hydroksyfenylmetylgruppe, i 2-posisjonen i en fenetyl- eller 4-hydroksyfenetylgruppe, eller liknende. I et eksempel på utførelse er den derivatiserte nanopartikkelen nanografen substituert med en benzyl-, 4-hydroksybenzyl-, fenetyl-, 4-hydroksyfenetyl-, 4-hydroksymetylfenyl- eller 4-(2 - hydro-xyetyl)fenylgruppe, eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte grupper.

[0034] I en annen utførelsesform kan nanopartikkelen derivatiseres ytterligere ved å pode bestemte polymerkjeder til de funksjonelle gruppene. Foreksempel kan polymerkjeder, så som akrylkjeder med funksjonelle karboksylsyregrupper, funksjonelle hydroksygrupper og/eller funksjonelle amingrupper; polyaminerså som polyetylenamin eller polyetylenimin; og poly(alkylenglykoler) så som poly(etylenglykol) og poly(propylenglykol), innlemmes gjennom reaksjon med funksjonelle grupper.

[0035] De funksjonelle gruppene i den derivatiserte nanopartikkelen kan reagere direkte med andre komponenter i det åpencellede skummet, inkludert reaktive funksjonelle grupper som kan forefinnes i basispolymeren, andre polymerer (hvis tilstede) eller monomere bestanddeler, noe som fører til forbedret binding/reaksjon av den derivatiserte nanopartikkelen med polymermatrisen. Dersom nanopartikkelen er en karbonbasert nanopartikkel, så som nanografen, et karbonnanorør, nanodiamant eller liknende, kan graden av derivatisering for nanopartiklene variere fra 1 funksjonell gruppe for hvert 5. karbonsentrum til 1 funksjonell gruppe for hvert 100. karbonsentrum, avhengig av den funksjonelle gruppen.

[0036] I en utførelsesform, i tillegg til nanopartiklene, kan det åpencellede skummet inkludere fyllstoffpartikler så som sot, mica, leire, så som f.eks. montmorillonitleire, silikater, glassfiber, karbonfiber og liknende, og kombinasjoner omfattende minst ett av de ovennevnte fyllstoffer.

[0037] Eksempler på basispolymerer inkluderer fluoropolymerer, som for eksempel fluoroelastomere gummier med høyt fluorininnhold, så som etylentetrafluoroetylen (ETFE, tilgjengelig under varenavnet Teflon® ETFE), fluorinert etylenpropylen (FEP, tilgjengelig under varenavnet Teflon® FEP fra DuPont), perfluoroalkoksy (PFA, tilgjengelig under varenavnet Teflon® PFAfra DuPont), polyvinylidenfluorid (PVDF, tilgjengelig under varenavnet Hylar fra Solvay Solexis S.p.A.), polyklorotrifluoroetylen (tilgjengelig under varenavnet Neoflon® fra Daikin Industries, Ltd.), etylenklorotrifluoroetylen (ECTFE, tilgjengelig under varenavnet Halar ECTFE fra Solvay Solexis S.p.A.), og de i FKM-familien som selges under varenavnet VITON® (tilgjengelig fra FKM-lndustries); og perfluoroelastomerer så som polytetrafluoroetylen (PTFE, tilgjengelig under varenavnet Teflon® fra DuPont), FFKM (også tilgjengelig fra FKM-lndustries) og også solgt under varenavnet KALREZ® perfluoroelastomerer (tilgjengelig fra DuPont), og VECTOR® vedheftingsmidler (tilgjengelig fra Dexco LP). Fagmannen vil gjenkjenne at en lang rekke andre polymerer kan modifiseres på tilsvarende mate med nanopartikler i samsvar med foreliggende oppfinnelse, inkludert, men ikke begrenset til polyuretan; fenolharpikser, så som de fremstilt fra fenol, resorcinol, o-, m- og p-xylenol, o-, m- eller p-cresol og liknende, og aldehyder, så som formaldehyd, acetaldehyd, propionaldehyd, butyraldehyd, heksanal, oktanal, dodekanal, benzaldehyd, salicylaldehyd, hvor eksempler på fenolharpikser inkluderer fenol-formaldehydharpikser; epoksyharpikser, så som de fremstilt fra bisfenol A-diepoksid, polyeter-eter-ketoner (PEEK), bismaleimider (BMI), nylon, så som nylon-6 og nylon 6,6, polykarbonater så som bisfenol A-polykarbonat, nitril-butyl-gummi (NBR), hydrert nitril-butyl-gummi (HNBR); organopolysiloksaner, så som funksjonaliserte eller ufunksjonaliserte polydimetylsiloksaner (PDMS); elastomere tetrafluoroetylen-propylen-kopolymerer, så som de som markedsføres under varenavnet AFLAS® og selges av Asahi Glass Co.; etylen-propylen-dien-monomer-(EPDM)-gummier; polyetylen; polyvinylalkohol (PVA); og liknende. Kombinasjoner av disse polymerene kan også bli anvendt.

[0038] I en utførelsesform inkluderer det åpencellede skummet (i tillegg til basispolymeren, f.eks. PTFE eller én av fluoropolymerene omtalt over) en ytterligere polymer for å oppnå mekaniske og/eller kjemiske egenskaper som er hensiktsmessige for bruk av det åpencellede skummet nedihulls, dvs. at den ytterligere polymeren kan være en hvilken som helst polymer anvendelig for å danne et nanokompositt for nedihullsbruk. Den ytterligere polymeren kan gi en hydrofob eller hydrofil egenskap til det åpencellede skummet samt sørge for elastisitet eller stivhet ved en bestemt temperatur. For eksempel kan den ytterligere polymeren omfatte polyfenylensulfid (PPS), polyfenylsulfon (PPSU), polyeter-eter-ketoner (PEEK), elastomerisk tetrafluoro-etylen-propylen-kopolymer, polyimid, en fluoroelastomer, perfluoroelastomer, hydrert nitrilbutylgummi, etylen-propylen-dien-monomer-(EPDM)-gummi, silikon, epoksy, polyetereterketon, bismaleimid, polyetylen, polyvinylalkohol, fenolharpiks, nylon, polykarbonat, polyester eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte polymerer. Disse er naturligvis bare eksempler, og andre polymerer kjent for fagmannen vil også kunne anvendes for å tilpasse hydrofobiteten eller andre egenskaper hos skummet.

[0039] Nanopartiklene kan bli formulert som en løsning eller dispersjon og formet eller belagt, eller kan bli mekanisk dispergert i en polymer harpiksmatrise. Blanding og dispergering av nanopartiklene og den polymere harpiksen kan bli utført med metoder som, for eksempel, ekstrudering, blanding med høyt skjær, rotasjonsblanding, trevalse-oppmaling og liknende.

[0040] Blanding av nanopartikkelen, som kan være derivatisert, med en reaktiv monomer av basispolymeren kan oppnås gjennom rotasjonsblanding, eller gjennom en reaktiv prosess av sprøytestøpingstypen ved anvendelse av to eller flere kontinuerlige matestrømmer, der nanopartiklene kan være innlemmet som en komponent i én av matestrømmene. Blanding i slike kontinuerlige matesystemer oppnås gjennom strømningen inne i blandesonen ved tilførselspunktetfor komponentene. Nanopartiklene kan bli blandet med de reaktive monomerene før en dobling av viskositeten til den reaktive monomerblandingen, idet innlemmelse av nanopartiklene før viskositetsøkningen sikrer en uniform dispergering av nanopartiklene.

[0041] Egenskapene til det åpencellede skummet kan justeres gjennom valget av nanopartiklene; for eksempel kan plateliknende derivatisert nanografen anordnes eller settes sammen med basispolymeren ved å utnytte de naturlige overflateegenskapene til nanografenet etter eksfoliering, i tillegg til de funksjonelle gruppene innført gjennom derivatisering.

[0042] I det åpencellede skummet kan nanopartikler forefinnes i en mengde fra omtrent 0,01 vekt% til omtrent 30 vekt%, spesielt omtrent 0,05 vekt% til omtrent 27 vekt%, mer spesielt omtrent 0,1 vekt% til omtrent 25 vekt%, enda mer spesielt omtrent 0,25 vekt% til omtrent 22 vekt%, og enda mer spesielt omtrent 0,5 vekt% til omtrent 20 vekt%, basert på totalvekten til det åpencellede skummet.

[0043] I en konkret utførelsesform inkluderer det åpencellede skummet en PTFE-harpiks og fra 0,05 vekt% til 20 vekt% av en nanopartikkel basert på totalvekten til det åpencellede skummet. I en annen konkret utførelsesform inkluderer det åpencellede skummet en PTFE-harpiks og fra 0,05 til 20 vekt% av en derivatisert nanodiamant basert på totalvekten til det åpencellede skummet, der den derivatiserte nanodiamanten inkluderer funksjonelle grupper omfattende funksjonaliserte polymere eller oligomere karboksy-, epoksy-, eter-, keton-, amin-, hydroksy-, alkoksy-, alkyl-, aryl-, aralkyl-, alkaryl-, laktongrupper, eller en kombinasjon omfattende minst én av de nevnte funksjonelle grupper.

[0044] Basispolymeren, f.eks. PTFE eller en annen fluoropolymer, og derivatiserte nanopartikler kan bli dannet til en dispersjon for å lette bearbeiding. Oppløsningsmiddelet kan være et uorganisk løsningsmiddel så som vann, inkludert avionisert vann, eller bufret eller pH-justert vann, mineralsyre eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte, eller et organisk løsningsmiddel omfattende en alkan, alkohol, keton, oljer, etere, amider, sulfoner, sulfoksider, eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte.

[0045] Eksempler på uorganiske løsningsmidler inkluderer vann, svovelsyre, saltsyre eller liknende; eksempler på oljer inkluderer mineralolje, silikonolje eller liknende; og eksempler på organiske løsningsmidler inkluderer alkaner så som heksan, heptan, 2,2,4-trimetylpentan, n-oktan, sykloheksan og liknende; alkoholer så som metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, t-butanol, oktanol, sykloheksanol, etylenglykol, etylen-glykol-metyl-eter, etylen-glykol-etyl-eter, etylen-glykol-butyl-eter, propylenglykol, propylenglykol-metyl-eter, propylen-glykol-etyl-eter og liknende; ketoner så som aceton, metyl-etyl-keton, sykloheksanon-metyleterketon, 2-heptanon og liknende; estere så som etylacetat, propylenglykol-metyl-eter-acetat, etyl-laktat og liknende; etere så som tetrahydrofuran, dioksan og liknende; polare aprotiske løsningsmidler så som N,N-dimetylformamid, N-metylkaprolaktam, N-metylpyrrolidin, dimetylsulfoksid, gamma-butyrolakton eller liknende; eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte.

[0046] Basispolymeren, derivatiserte nanopartikler og eventuelt løsningsmiddel kan bli kombinert ved ekstrudering, blanding med høyt skjær, trevalse-blanding, rotasjonsblanding eller oppløsningsblanding. I en utførelsesform kan dispersjonen bli kombinert og blandet i en rotasjonsblander. På denne måten fordeles nanopartiklene uniformt blant polymerkjedene i det åpencellede skummet.

[0047] Figur 2 viser et tverrsnitt gjennom et åpencellet skum 100. Det åpencellede skummet 100 inkluderer en basispolymermatrise 110 og nanopartikler 120 fordelt omkring i matrisen 110 og blottlagt av porer 130 som er sammenkoblet av strømningskanaler 140. Selv om tverrsnittet vist i figur 2 bare har et begrenset antall porer 130 som er sammenkoblet, inkluderer det åpencellede skummet 100 et nettverk av sammenkoblede porer 130 som skaper en rekke strømningsveier 150 (representert av den prikkede kurven og en pil som angir strømningsretning) gjennom det åpencellede skummet 100 fra en første overflate 160 til en andre overflate 170.

[0048] Ifølge en utførelsesform bestemmes størrelsen til porene i det åpencellede skummet av nanopartiklenes partikkelstørrelse. Med "størrelsen til porene" menes her den største partikkelen som kan rommes av poren. I en ikke-begrensende utførelsesform er porenes størrelse fra omtrent 75 pm til omtrent 1000 pm, mer spesielt fra omtrent 75 pm til omtrent 850 pm og mer spesielt fra omtrent 75 pm til omtrent 500 pm. Det åpencellede skummet filtrerer således partikler som følge av størrelse. I en utførelsesform hindrer det åpencellede skummet gjennomgang gjennom det åpencellede skummet av partikler av en størrelse som er større enn 1000 pm, mer spesielt større enn 500 pm og mer spesielt større enn omtrent 50 pm. I en annen utførelsesform tillater det åpencellede skummet gjennomgang gjennom det åpencellede skummet av partikler av en størrelse som er mindre enn eller lik 1000 pm, mer spesielt mindre enn eller lik 500 pm, enda mer spesielt mindre enn eller lik 100 pm og enda mer spesielt mindre enn eller lik 0,5 pm.

[0049] I en utførelsesform bestemmes strømningsmengden av fluid gjennom det åpencellede skummet av funksjonelle grupper tilknyttet nanopartiklene. Det vil forstås at strømningsmengden er en funksjon av andre parametere, så som porestørrelsen, geometrien til strømningsveier (som kan inkludere både rettlinjede partier og buede partier), væskeviskositet og liknende. I en ikke-begrensende utførelsesform er strømningsmengden av fluid gjennom det åpencellede skummet fra omtrent 0,5 liter per minutt (LPM) til omtrent 7500 LPM, spesielt fra omtrent 1 LPM til omtrent 6000 LPM, mer spesielt fra omtrent 1 LPM til omtrent 5000 LPM, og enda mer spesielt fra omtrent 1 LPM til omtrent 2500 LPM. Spesielt slipper porene i det åpencellede skummet selektivt gjennom fluider, men blokkerer for gjennomgang av partikler. På grunn av poretettheten til det åpencellede skummet opprettholdes en høy strømningsmengde gjennom det åpencellede skummet selv om partikler kan blokkere enkelte strømningsveier gjennom det åpencellede skummet.

[0050] Når det gjelder fluidabsorbsjon medierer de funksjonelle gruppene til de derivatiserte nanopartiklene det åpencellede skummets fluidabsorbsjonsoppførsel. I en utførelsesform er nanopartiklene, blottlagt i porene i det åpencellede skummet, derivatisert med funksjonelle grupper for selektivt å slippe gjennom ikke-polare fluider, men selektivt hindre gjenomgang av polare fluider gjennom det åpencellede skummet. I en ytterligere utførelsesform er nanopartiklene, blottlagt i porene i det åpencellede skummet, derivatisert med funksjonelle grupper for selektivt å slippe polare fluider gjennom nedihullsfilteret og selektivt hindre gjennomgang av ikke-polare fluider gjennom nedihullsfilteret. Selv om polare og ikke-polare fluider er spesifikt angitt, vil det forstås at de funksjonelle gruppene til nanopartiklene gir nanopartikkelen overflateegenskaper slik at nanopartiklene er hydrofile, hydrofobe, oleofile, oleofobe, oksofile, lipofile, eller har en kombinasjon av disse egenskapene. De funksjonelle gruppene på nanopartiklene styrer således selektiv absorbsjon og gjennomgang av fluider basert på disse egenskapene. Som en ikke-begrensende utførelsesform er nanopartiklene hydrofile og tillater strømning av vandige fluider gjennom det åpencellede skummet mens de hindrer strømning av hydrokarboner.

[0051] Figurene 3A-3C viser innvirkningen av derivatisering på blottleggelsen av nanopartikkelen inne i porene i det åpencellede skummet. Variasjon av graden av blottleggelse av nanopartiklene inne i porene kan påvirke porenes størrelse og porenes selektivitet for fluidabsorbsjon og filtrering av partikulært materiale. Figur 3A viser derivatiserte nanopartikler 220 blant en basispolymermatrise 210 og derivatiserte nanopartikler 280 blottlagt inne i en pore 230 i et åpencellet skum. Her er de derivatiserte nanopartiklene 280 blottlagt i liten grad, for eksempel kan bare 20% av det totale overflatearealet til nanopartikkelen 280 befinne seg inne i poren 230. Figur 3B viser derivatiserte nanopartikler 290 som er blottlagt i større grad, for eksempel kan 80% av det totale overflatearealet til nanopartikkelen 290 befinne seg inne i poren 230. Figur 3C viser et tilfelle hvor derivatiserte nanopartikler 300 er fordelt slik at, i gjennomsnitt, 50% av overflatearealet til nanopartiklene 300 er blottlagt i porene 230. Den relative blottleggelsen av nanopartiklene inne i porene i det åpencellede skummet kan bestemmes gjennom valg av den funksjonelle gruppen som tilknyttes de derivatiserte nanopartiklene. Når de funksjonelle gruppene vekselvirker sterkt med basispolymermatrisen, blottlegges et mindre overflateareal av nanopartiklene inne i porene sammenliknet med utførelsesformer hvor de funksjonelle gruppene vekselvirker mindre sterkt med basispolymermatrisen slik at en større andel av overflatearealet til nanopartiklene blottlegges inne i porene i det åpencellede skummet. Det antas at strømningsmengden av et gitt fluid gjennom det åpencellede skummet avhenger både av det absolutte antallet nanopartikler blottlagt i porene i det åpencellede skummet og av andelen av overflatearealet blottlagt i porene. Som følge av vekselvirkningstiden for fluidet med nanopartiklene i porene kan strømningsmengden variere. Følgelig dannes et meget virkningsfullt og selektivt fluid- og partikkelfilter fra det åpencellede skummet.

[0052] Selv om én eller flere utførelsesformer er vist og beskrevet, kan modifikasjoner og utskiftninger gjøres i disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens

ramme og idé. Det må derfor forstås at foreliggende oppfinnelse kun er beskrevet for å illustrere, og ikke for å begrense. For eksempel kan forskjellige nanopartikler ha andre former, relative størrelser etc. enn de vist. For eksempel har nanoleire en plateliknende struktur med en tykkelse på omtrent 1 nm og en diameter på omtrent 20-1000 nm, nanorør er rørformede og har en diameter på omtrent 10-50nm og en lengde som kan males på mikronskala, etc.

[0053] Alle variasjonsområder omtalt her inkluderer endepunktene, og endepunktene kan kombineres uavhengig med hverandre. Betingede flertallsendelser, som de er anvendt her, er ment å inkludere både entallsformen og flertallsformen av ordet de modifiserer, og inkluderer dermed minst én instans av dette ordet (f.eks. inkluderer fargestoffet/-stoffene minst ett fargestoff). Med "eventuell" eller "eventuelt" menes at den påfølgende beskrevne hendelsen eller omstendigheten kan, men ikke trenger inntreffe, og at beskrivelsen inkluderer tilfeller hvor hendelsen inntreffer og tilfeller hvor den ikke gjør det. En "kombinasjon" inkluderer her blandinger, legeringer, reaksjonsprodukter og liknende. Alle referanser inntas her som referanse.

[0054] Mens oppfinnelsen har blitt beskrevet med støtte i ett eller flere eksempler på utførelser, vil det forstås av fagmannen at forskjellige endringer kan gjøres og at ekvivalenter kan erstatte elementer i disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme. I tillegg kan mange modifikasjoner gjøres for å tilpasse et gitt scenario eller materiale til idéene i oppfinnelsen uten å fjerne seg fra dennes ramme. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den konkrete utførelsesformen omtalt som den forventet beste måte å realisere denne oppfinnelsen, men at oppfinnelsen skal inkludere alle utførelsesformer som faller innenfor kravenes ramme. Videre er det i tegningene og beskrivelsen vist eksempler på utførelser av oppfinnelsen, og selv om spesifikke betegnelser er anvendt, er disse, dersom ikke annet er angitt, kun anvendt i en generell og beskrivende forstand og ikke for å begrense, og oppfinnelsens ramme begrenses derfor ikke av disse. Dessuten angir ikke bruk av tallordene første, andre etc. noen som helst rekkefølge eller viktighet, men tallordene første, andre etc. er snarere anvendt for å skille ett element fra et annet. Videre innebærer ikke bruk av ubestemte entallsformer noen begrensning av antall, men angir snarere tilstedeværelse av minst ett av det aktuelle elementet.

Claims (25)

1. System for separering av fluider i en fluidblanding, omfattende: et filterelement operativt innrettet for å la en første komponent i en fluidblanding strømme derigjennom mens det hindrer strømning av minst én annen fluidkomponent i fluidblandingen; og et tilsatsstoff utformet for å bedre en første affinitet for filterelementet til den første komponenten i forhold til en andre affinitet for filterelementet til den minst ene andre fluidkomponenten i fluidblandingen.

2. System ifølge krav 1, hvor den første komponenten er en gass.

3. System ifølge krav 1, hvor filterelementet omfatter et skum av fluoropolymer.

4. System ifølge krav 3, hvor filterelementet omfatter ETFE, PFA, PVDF, PCTFE, FEP, ECTFE, PTFE eller en kombinasjon innbefattende minst én av de ovennevnte.

5. System ifølge krav 3, hvor fluoropolymeren er blandet med en ytterligere polymer for å modifisere egenskaper hos filterelementet.

6. System ifølge krav 5, hvor den ytterligere polymeren inkluderer PPS, PPSU, PEEK, polyimid eller en kombinasjon innbefattende minst én av de ovennevnte.

7. System ifølge krav 1, hvor filterelementet er et åpencellet skum.

8. System ifølge krav 7, hvor tilsatsstoffet omfatter nanopartikler anbragt i det åpencellede skummet og blottlagt inne i porer i det åpencellede skummet.

9. System ifølge krav 8, hvor nanopartiklene omfatter et fulleren, nanorør, nanografitt, nanografen, grafenfiber, polysilseskvioksaner, silika-nanopartikler, nanoleire, nanodiamanter, metallpartikler, keramiske partikler eller en kombinasjon innbefattende minst én av de ovennevnte.

10. System ifølge krav 9, hvor nanopartiklene omfatter nanoleire modifisert med kvarternært ammoniumsalt for justere filterelementets hydrofobisitet.

11. System ifølge krav 8, hvor nanopartiklene er derivatisert med funksjonelle grupper for selektivt å sperre for ikke-polare fluider gjennom filterelementet.

12. System ifølge krav 8, hvor nanopartiklene er derivatisert med funksjonelle grupper for selektivt å sperre for polare fluider gjennom filterelementet.

13. System ifølge krav 7, hvor det åpencellede skummet videre omfatter et fyllstoff innbefattende sot, mica, leire, glassfiber, karbonfiber eller en kombinasjon omfattende minst én av de ovennevnte fyllstoffer.

14. System ifølge krav 1, videre omfattende en injeksjonsledning, idet tilsatsstoff et omfatter minst ett kjemikalie injisert inn i fluidblandingen gjennom ledningen.

15. System ifølge krav 14, hvor det minst ene kjemikaliet endrer en overflatespenning til den andre fluidkomponenten i fluidblandingen.

16. System ifølge krav 1, hvor tilsatsstoffet reduserer den andre affiniteten.

17. System ifølge krav 1, hvor tilsatsstoffet øker den første affiniteten.

18. Fremgangsmåte ved separering av fluider, omfattende å: anbringe et filterelement i en brønnfluidblanding innbefattende en første komponent og minst én andre fluidkomponent; modifisere en relativ forskjell mellom en første affinitet for filterelementet til den første komponenten og en andre affinitet for filterelementet til den minst ene andre fluidkomponenten; og føre den første komponenten gjennom filterelementet og samtidig hindre gjennomgang av den minst ene andre fluidkomponenten derigjennom for å separere den første komponenten fra fluidblandingen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor modifiseringen av den relative forskjellen gjøres gjennom bruk av et tilsatsstoff.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor filterelementet omfatter et åpencellet skum og tilsatsstoffet omfatter nanopartikler anbragt i det åpencellede skummet og blottlagt inne i porer i det åpencellede skummet.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, hvor nanopartiklene omfatter et fulleren, nanorør, nanografitt, nanografen, grafenfiber, polysilseskvioksaner, silika-nanopartikler, nanoleire, nanodiamanter, metallpartikler, keramiske partikler eller en kombinasjon innbefattende minst én av de ovennevnte.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 19, hvor tilsatsstoffet omfatter minst ett kjemikalie som injiseres inn i fluidblandingen gjennom en injeksjonsledning.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22, hvor det minst ene kjemikaliet endrer en overflatespenning til fluidblandingen.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor tilsatsstoffet reduserer den andre affiniteten, øker den første affiniteten, eller kombinasjoner innbefattende minst én av de foregående.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor den første komponenten er en gass.