KR102303133B1 - 탄화수소 저류층에서 트레이서의 검출 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 탄화수소 저류층에서 트레이서를 검출하기 위한 방법 및 시스템을 기술한다. 하나의 방법은 저류층 내의 제1 위치에 트레이서(214/224)를 주입하는 단계로서, 트레이서가 저류층 내의 지하 유체와 혼합되는 것인 단계; 저류층 내의 제2 위치에서 유체 샘플을 수집하는 단계; 자성 표면 강화 라만 산란(SERS) 입자(212/222)를 유체 샘플과 혼합하는 단계; 혼합 유체 샘플에 자기장(226)을 인가하는 단계; 및 유체 샘플을 분석하여 유체 샘플 중의 트레이서의 존재를 검출하는 단계를 포함한다.
Description
우선권의 주장
본 출원은 2017년 6월 6일에 출원된 미국 특허 출원 제15/615,501호에 대해 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본 개시는 탄화수소 저류층(hydrocarbon reservoir)에서 트레이서의 검출에 관한 것이다.
탄화수소 저류층에서, 지하(subsurface) 유체 흐름 패턴은 탄화수소 저류층에 대한 지질학적 모델을 개발하기 위해 분석될 수 있다. 이 모델은 예를 들어, 웰과 웰의 연결성, 유체 배분, 균열 위치, 소인량(swept volume) 및 잔류 오일 포화를 포함한 저류층의 자원 관리에 유용한 하나 이상의 파라미터를 생성하는데 사용될 수 있다.
본 개시는 탄화수소 저류층에서 트레이서를 검출하는 방법 및 시스템을 기술한다. 하나의 방법은 저류층 내의 제1 위치에 트레이서를 주입하는 단계로서, 트레이서가 저류층 내의 지하 유체와 혼합되는 것인 단계; 저류층의 제2 위치에서 유체 샘플을 수집하는 단계; 자성 표면 강화 라만 산란(SERS; magnetic surface-enhanced Raman scattering) 입자를 유체 샘플과 혼합하는 단계; 혼합 유체 샘플에 자기장을 인가하는 단계; 및 유체 샘플을 분석하여 유체 샘플 내의 트레이서의 존재를 검출하는 단계를 포함한다. 다른 구현은 상응하는 시스템 및 장치를 포함한다. 이 양태의 다른 구현은 상기 방법의 동작을 수행하도록 구성된 상응하는 시스템 및 장치를 포함한다.
본 개시의 주제의 하나 이상의 구현의 세부 사항은 첨부 도면 및 후속 설명에 기재되어있다. 본 주제의 다른 특징, 양태 및 이점은 상세한 설명, 도면 및 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
본 특허 또는 출원 파일은 컬러로 작성된 적어도 하나의 컬러 도면을 포함한다. 컬러 도면(들)을 갖는 본 특허 출원 공보의 사본은 요청시 필요한 비용을 지불하면 특허청으로부터 제공받을 것이다.
도 1은 일 구현에 따른 예시적인 트레이서 검출 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 일 구현에 따른, 자기장이 인가되기 전의 트레이서 검출 플랫폼 및 자기장이 인가된 후의 트레이서 검출 플랫폼을 도시한다.
도 3은 일 구현에 따른 SERS-활성 자성 나노입자를 생성하기 위한 예시적인 프로세스를 도시하는 개략도이다.
도 4는 일 구현에 따른 SERS-활성 자성 나노입자의 예시적인 투과 전자 현미경(TEM) 이미지이다.
도 5a-5c는 일 구현에 따른 자기적으로 강화된 SERS 검출의 검출 성능을 도시한다.
도 6은 일 구현에 따른 유기 라만 마커가 내장된 자성 SERS 나노입자를 이용한 검출 성능을 도시한다.
도 7은 일 구현에 따른 예시적인 트레이서 검출 프로세스를 도시한 흐름도이다.
다양한 도면에서 유사한 참조 번호 및 명칭은 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 일 구현에 따른 예시적인 트레이서 검출 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 일 구현에 따른, 자기장이 인가되기 전의 트레이서 검출 플랫폼 및 자기장이 인가된 후의 트레이서 검출 플랫폼을 도시한다.
도 3은 일 구현에 따른 SERS-활성 자성 나노입자를 생성하기 위한 예시적인 프로세스를 도시하는 개략도이다.
도 4는 일 구현에 따른 SERS-활성 자성 나노입자의 예시적인 투과 전자 현미경(TEM) 이미지이다.
도 5a-5c는 일 구현에 따른 자기적으로 강화된 SERS 검출의 검출 성능을 도시한다.
도 6은 일 구현에 따른 유기 라만 마커가 내장된 자성 SERS 나노입자를 이용한 검출 성능을 도시한다.
도 7은 일 구현에 따른 예시적인 트레이서 검출 프로세스를 도시한 흐름도이다.
다양한 도면에서 유사한 참조 번호 및 명칭은 유사한 요소를 나타낸다.
본 개시는 일반적으로 탄화수소 저류층에서 트레이서를 검출하기 위한 방법 및 시스템을 기술한다. 일부 구현에서, 트레이서 연구는 지하 유체 흐름 분석을 위한 데이터를 수집하는데 사용될 수 있다. 트레이서 연구에서는, 하나 이상의 트레이서가 저류층의 주입 사이트에 주입될 수 있다. 트레이서는 주입 사이트 아래의 지하에 있는 유체와 혼합될 수 있다. 예를 들어, 트레이서는 이류(advection)로 인해 유체로 확산되거나 유체와 혼합될 수 있다. 얼마 후, 유체 샘플이 분석을 위해 생성 사이트에서 수집될 수 있다. 주입 사이트와 생성 사이트 사이의 트레이서의 전파 패턴은 저류층의 상기 두 사이트 사이의 흐름 장벽과 균열의 존재와 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 경우에, 다수의 주입 사이트 및 다수의 생성 사이트가 저류층에서 선택될 수 있다. 트레이서는 다수의 주입 사이트의 각각에 주입될 수 있고, 유체 샘플은 다수의 생성 사이트의 각각에서 수집되어 전체 저류층의 유체 패턴을 분석할 수 있다.
일부 구현에서는, 표면 강화 라만 산란(SERS)이 트레이서가 생성 사이트에서 수집되었는지를 결정하기 위한 검출 기법으로서 사용될 수 있다. 라만 분광법은 입사 단색광과 샘플의 유도 분자 진동 간의 상호 작용으로 인한 비탄성 산란을 측정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 반응의 결과는 재료 특성과 특정 분자 종의 존재의 묘사를 결정하는 데 사용된다. 라만 신호는 약한 신호를 제공할 수 있으며; 이에 농도가 낮은 트레이서를 탐지하기 어려울 수 있다. 표면 강화 라만 산란(SERS)을 사용하여 라만 신호를 108-1015의 크기로 증강시킬 수 있다. SERS 방법은 분자가 금, 백금, 은, 구리 등과 같은 거친 금속 표면 또는 금속 나노구조 상에 또는 근처에 있을 때 라만 반응을 증강시킨다.
일부 경우에, 검출 성능을 더욱 향상시키기 위해 자기 기능성이 SERS-활성 나노입자에 도입될 수 있다. 지하 유체에서 트레이서와 특수 설계된 SERS-활성 입자를 혼합하고 SERS-활성 입자를 자기적으로 응집함으로써, 트레이서가 작은 영역에 집중되어 SERS 핫스팟과 상호 작용하고, 이에 라만 신호가 증강될 수 있고 검출 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 일 구현에 따른 예시적인 트레이서 검출 시스템(100)을 도시하는 개략도이다. 예시적인 트레이서 검출 시스템(100)은 주입 사이트에 위치한 제1 웰보어(wellbore) 드릴링 시스템(102)을 포함한다. 제1 웰보어 드릴링 시스템(102)은 지하 유체(120)와 혼합될 수 있는 하나 이상의 트레이서(122)를 주입하도록 구현될 수 있다. 예시적인 트레이서 검출 시스템(100)은 또한 생성 사이트에 위치한 제2 웰보어 드릴링 시스템(110)을 포함한다. 제2 웰보어 드릴링 시스템(110)은 생성 사이트에서 지하 유체(120)를 추출하도록 구현될 수 있다. 예시적인 트레이서 검출 시스템(100)은 또한 생성 사이트에 위치한 트레이서 검출 플랫폼(112)을 포함한다.
웰보어 드릴링 시스템, 예를 들어, 제1 웰보어 드릴링 시스템(102) 및 제2 웰보어 드릴링 시스템(110)은 저류층의 지하에 유체를 주입하거나, 저류층의 지하로부터 유체를 추출하거나, 또는 이들의 조합을 실행하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 웰보어 드릴링 시스템(102)은 주입 사이트에서 웰보어를 사용하여 유체를 지하에 주입할 수 있다. 제2 웰보어 드릴링 시스템(110)은 생성 사이트에서 웰보어를 사용하여 지하 유체를 추출할 수 있다.
트레이서 검출 플랫폼(112)은 생성 사이트에서 추출된 유체의 트레이서 검출을 수행하는 장치이다. 예시된 예에서, 트레이서 검출 플랫폼(112)은 자기적으로 강화된 SERS 검출을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 2는 일 구현에 따른, 자기장이 인가되기 전의 트레이서 검출 플랫폼(210) 및 자기장이 인가된 후의 트레이서 검출 플랫폼(220)을 도시한다. 플랫폼(210)에서, 트레이서(214)를 함유하는 지하 유체는 생성 사이트에서 추출되어 흐름 채널(215)을 통해 흐름한다. 자성 SERS 나노입자(212)가 유체와 혼합된다. 자기장을 가하지 않으면, 자성 SERS 나노입자(212)는 유체 내에 무작위로 분포된다. 결과적으로, 자성 SERS 나노입자(212)에 의해 제공된 금속 "핫스팟"이 또한 유체 내에 무작위로 분포된다.
플랫폼(220)에서는, 트레이서(224)를 함유하는 지하 유체가 생성 사이트에서 추출되어 흐름 채널(225)을 통해 흐름한다. 각각의 검출 시점에서, 자성 SERS 나노입자(222)는 흐름 채널(225) 내로 주입되어 유체와 혼합된다. 자기장(226)이 인가된다. 일부 구현에서, 자기장(226)은 네오디뮴 영구 자석을 사용하여 생성될 수 있고, 자기장(226)은 샘플 챔버를 가리키는 부착된 니들 팁 상에 집중될 수 있다. 자기장(226)의 활성화는 자성 SERS 나노입자(222)가 흐름 채널(225) 내의 검출 영역에 농축되도록 한다. 따라서, 트레이서(224)는 검출 영역에서 자성 SERS 나노입자(222)에 의해 제공된 금속 "핫스팟"과 상호 작용한다. 광원(228)이 SERS 신호를 여기시키기 위해 검출 영역 상에 광학 신호를 생성한다. 광원(228)은 레이저 빔을 생성하는 레이저 장치일 수 있다. 일부 구현에서, 광학 신호는 예를 들어 488 nm, 514 nm, 532 nm 또는 633 nm의 파장을 갖는 가시 광선 또는 785 nm 또는 1064 nm에서의 근적외선(NIR) 파장일 수 있다. SERS 신호를 검출하여 트레이서(224)의 존재를 결정할 수 있다. 검출 윈도우의 끝에서, 흐름 채널(225)이 플러싱되고 트레이서(224) 및 나노입자(222)를 포함하는 유체는 폐기물 수집 스트림으로 방출된다. 이 프로세스는 각 측정 시점마다 반복될 수 있으며, 이에 각 측정에 대해 새로운 세트의 SERS 활성 입자를 제공한다. 각 측정을 위해 주입된 SERS-활성 입자의 양이 적을 수 있으므로 측정을 위한 재료 소비가 적다.
흐름 채널(225)은 생성된 유체를 수집 및 분리하는데 사용되는 도관이다. 일부 경우에, 흐름 채널(225)은 미세유체 시스템일 수 있다. 미세유체 시스템은 단순한 샘플 수집 및 자력 유도 나노입자 이동을 제공한다. 미세유체 시스템은 석영과 같은 광학 투명 윈도우를 갖는 플로우 셀 또는 칩일 수 있다. 초상자성 나노입자가 분석물과 함께 유체 내로 주입되거나 혼합되면, 자석이 플로우 셀의 채널 근처에 배치되어 나노입자를 수집할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 익히 정해진 양의 초상자성 입자가 주입되고, 분석물과 혼합되며 자석 팁 근처의 흐름 채널(225)의 채널 측벽(도싱(dosing))의 국소 영역에서 포획될 수 있다. 또한, 흐름 채널(225)상의 포획된 초상자성 입자는, 샘플 흐름 속도를 증가시키거나 자기장의 강도를 감소시킴으로써 제어된 방식으로 분석물을 함유하는 유체의 흐름 내로 방출될 수 있다. 입자 유입 셀과 자석 사이의 거리를 늘림으로써 자기장의 강도를 줄일 수 있다. 이 접근법은 초점 영역에서 국소화된 초상자성 나노입자로부터 보다 나은 SERS 신호 획득을 제공한다.
도 1을 다시 참조하면, 트레이서(122)는 지하 유체 흐름 분석을 위해 탄화수소 분야에서 사용되는 임의의 분석물일 수 있다. 일 예에서, 트레이서(122)는 4-플루오로벤조산(FBA) 분석물일 수 있다. 트레이서(122)의 다른 예는 플루오레세인 분석물 및 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC) 분석물과 같은 유기 염료를 포함한다. 분석물은 액체형 화학 물질, 유전(oil field) 내의 기상 분석물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 3은 일 구현에 따른 SERS-활성 자성 나노입자를 생성하기 위한 예시적인 프로세스(300)를 도시하는 개략도이다. 단계(310)에서, 자성 코어 입자, 예를 들어 Fe3O4가 비자성 입자 쉘, 예를 들어 SiO2에 혼입되어 혼입 입자(312)를 생성한다. 단계(320)에서, 혼입 입자(312)는 SERS-활성 자성 나노입자(322) 상에 SERS 핫스팟을 생성하기 위해 금속 입자, 예를 들어 Ag 또는 Au로 장식된다. 일부 경우에, SERS- 활성 자성 나노 입자(320)는, 분석 물질이 핫스팟과 상호 작용하고 SERS 증강을 향상시키기 위해 다른 기능성 물질로 장식될 수도 있다. 일부 경우에는, γ-Fe2O3, MnFe2O4, 또는 CoFe2O4와 같은 다른 자성 물질이 코어 시드 입자로 사용될 수 있다. 또한, TiO2 또는 ZrO2와 같은 라만 활성이 아닌 다른 물질이 쉘로서 사용될 수 있다.
또한, Ag 입자들 사이의 간격 및 농도는 SERS 신호 증강을 최적화하기 위한 핫스팟을 생성하도록 조정될 수 있다. 자기 성분(Fe3O4) 및 핫스팟 발생제(Ag)도 최적의 수집 효율과 SERS 신호 증강을 유도하도록 조정될 수 있다. 흐름 시스템에서 효율 및 검출 성능을 개선하기 위해, 입자 포획 동안 유속의 조정(예를 들어, 유속 감소) 및 자기장의 조정(예를 들어, 자기장 증가)은 분석물과 제어된 자성 SERS 나노입자 응집체로부터의 SERS 신호를 모니터링함으로써 최적화될 수 있다.
다음은 SERS-활성 자성 나노입자의 하나의 예시적인 배치(batch)를 생성하는데 사용될 수 있는 예시적인 절차이다. 먼저, 100 ml의 물에 FeCl3ㆍ6H2O(2.7 g) 및 FeSO4 ㆍ7H2O(1.39g)를 격렬히 교반하면서 첨가하여 초상자성 콜로이드성 Fe3O4 나노입자를 합성한다. 일부 경우에, FeCl3ㆍ6H2O 대신에 FeCl2ㆍ4H2O를 사용할 수도 있다. 다음으로, 10 ml의 NH3ㆍH2O(29.5%)를 80℃에서 수조에서 20분 동안 첨가한다. 흑색 초상자성 나노입자의 형성 후, 입자는 강한 자석을 사용하여 함께 끌어 당겨지고 탈이온수에 여러 번 재분산되어 헹구어진다. 이어서, 초상자성 나노입자를 22.0 ml의 헥산올 + 170 ml의 시클로헥산 중에 27.5 g의 IGEPAL CO-720을 함유하는 마이크로에멀젼에 첨가함으로써 SiO2(Fe3O4@SiO2)로 코팅시킨다. 격렬한 교반 후, 1 ml의 (3-아미노프로필) 트리에톡시실란 및 0.25 mL의 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)를 첨가하고 2시간 동안 교반한다. 다음으로, 0.2 ml의 (3-메르캅토프로필) 트리메톡시실란을 12시간 동안 교반하여 첨가하여 SiO2 코팅을 마무리한다. 이어서, Ag 나노입자를 Fe3O4@SiO2 입자에 부착시킨다. 0.002M AgNO3(100 ml)을 0.01M NaBH4(100 ml)에 첨가하고 3시간 동안 교반하여 은 나노입자를 합성한다. Ag 나노입자를 제조된 Fe3O4@SiO2에 175:1의 부피비로(Ag 나노입자 용액 : Fe3O4@SiO2 나노입자) 첨가하고 12시간 동안 진탕(150 rpm)시켰다. 도 4는 일 구현에 따른 SERS-활성 자성 나노입자의 예시적인 투과 전자 현미경(TEM) 이미지이다. 이러한 SERS-활성 자성 나노입자는 자석이 SERS-활성 자성 나노입자를 함유하는 용액에 가까이 배치되면 작은 영역으로 집중될 수 있다.
도 5a-5c는 일 구현에 따른 자기적으로 강화된 SERS 검출의 검출 성능을 도시한다. 이러한 측정은 532 nm의 여기를 갖는 라만 분광계를 사용하여 수행되며, 검출 한계(LOD)는 분석물 분자의 특징적인 피크를 모니터링함으로써 결정될 수 있다. 다른 분석 물질에 대해서는 다른 파장을 사용할 수 있다. 도 5a는 SERS-활성 자성 나노입자와 혼합된 형광 분석물의 용액의 검출 성능을 보여준다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 검출 한계(LOD)는 플루오레세인에 대해 10 μM에서 결정될 수 있다. 도 5b는 SERS-활성 자성 나노입자와 혼합된 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC) 분석물의 용액의 검출 성능을 보여준다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 검출 한계(LOD)는 FITC에 대해 10 nM에서 결정될 수 있다. 도 5c는 SERS-활성 자성 나노입자와 혼합된 4-플루오로벤조산(FBA) 분석물의 용액의 검출 성능을 보여준다. FBA는 유전에서 트레이서로 일반적으로 사용되는 물질이다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 검출 한계(LOD)는 FBA에 대해 약 100 μM에서 결정될 수 있다.
FBA용 LOD는, 특정의 트레이서 검출용으로 특별히 선택된 입자 코팅을 사용하여 더욱 개선될 수 있다. 예를 들어, SERS 나노입자는 전하-전달 상호 작용을 이용하는 아크릴아미드 또는 정전기적 상호 작용을 이용하는 고분자 전해질에 의해 선택적으로 코팅될 수 있다. 이러한 코팅 화학은 분석물 분자에의 노출 이전에 코팅 물질을 SERS 나노입자와 혼합함으로써 달성될 수 있다. 그런 다음 SERS 측정을 위해 자기장을 켤 수 있다.
일부 경우에는, 유기 라만 마커가 자성 SERS 나노구조에 내장(embedded)될 수 있다. 이러한 접근법은 자성 SERS 나노입자를 매우 민감한 광학 트레이서로 만들 수 있다. 도 6은 일 구현에 따른 유기 라만 마커가 내장된 자성 SERS 나노입자를 사용한 검출 성능을 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, LOD는 내장된 유기 라만 마커를 사용하여 100 ppb 수준에 도달할 수 있다. 또한, 자성 SERS 나노구조에 특정의 라만 스펙트럼을 갖는 상이한 유기 염료, 예를 들어 FITC, RBITC 또는 티오닌을 내장시키면 다양한 바코딩된 유전 트레이서를 생성할 수 있다.
도 7은 일 구현에 따른 예시적인 트레이서 검출 프로세스(700)를 도시한 흐름도이다. 프로세스(700)는 도시된 순서 또는 다른 순서로 수행될 수 있는 추가적인, 더 적은, 또는 다른 단계를 사용하여 구현될 수 있다. (702)에서는, 트레이서가 저류층 내의 제1 위치에 주입된다. 트레이서는 저류층 내의 지하 유체와 혼합된다. (704)에서는, 유체 샘플이 저류층 내의 제2 위치에서 수집된다. (706)에서는, 자성 표면 강화 라만 산란(SERS) 입자가 유체 샘플과 혼합된다. (708)에서는, 자기장이 혼합 유체 샘플에 인가된다. (710)에서는, 유체 샘플을 분석하여 트레이서의 존재를 검출한다.
본 주제의 설명된 구현은 하나 이상의 특징을 단독으로 또는 조합하여 포함 할 수 있다.
예를 들어, 제1 구현에서, 방법은 저류층 내의 제1 위치에 트레이서를 주입하는 단계로서, 트레이서는 저류층 내의 지하 유체와 혼합되는 것인 단계; 저류층 내의 제2 위치에서 유체 샘플을 수집하는 단계; 자성 표면 강화 라만 산란(SERS) 입자를 유체 샘플과 혼합하는 단계; 혼합 유체 샘플에 자기장을 인가하는 단계; 및 유체 샘플을 분석하여 유체 샘플 중의 트레이서의 존재를 검출하는 단계를 포함한다.
전술한 그리고 다른 기술된 구현들은 각각 선택적으로 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
자성 SERS 입자가 비자성 입자 쉘에 혼입된 자성 코어 입자를 포함하고, 비자성 입자 쉘은 금속 입자로 장식되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제1 특징.
자성 코어 입자가 Fe3O4, γ-Fe2O3, MnFe2O4, 또는 CoFe2O4 입자 중 적어도 하나를 포함하는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제2 특징.
금속 입자가 Ag 또는 Au 입자 중 적어도 하나를 포함하는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제3 특징.
비자성 입자 쉘이 SiO2를 포함하는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제4 특징.
자성 SERS 입자가 FeCl3ㆍ6H2O 및 FeSO4 ㆍ7H2O를 이용하여 합성되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제5 특징.
자성 SERS 입자가 FeCl2ㆍ4H2O 및 FeSO4 ㆍ7H2O를 이용하여 합성되는 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제6 특징.
자성 SERS 입자가 IGEPAL CO-720 및 시클로헥산을 함유하는 마이크로에멀젼을 이용하여 합성되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제7 특징.
자성 SERS 입자가 트리에톡시실란 및 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)를 이용하여 합성되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제8 특징.
자성 SERS 입자가 AgNO3을 M NaBH4에 첨가함으로써 합성되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제9 특징.
자성 SERS 입자가 미세유체 시스템에서 유체 샘플과 혼합되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제10 특징.
미세유체 시스템이 플로우 셀을 포함하는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제11 특징.
자기장이 플로우 셀의 채널 근처에 자석을 배치함으로써 인가되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제12 특징.
트레이서가 플루오로벤조산(FBA) 분석물인, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제13 특징.
자성 SERS 입자에 유기 라만 마커가 내장된, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제14 특징.
제2 구현에서, 자성 표면 강화 라만 산란(SERS) 입자는 하기를 포함한다: 금속 입자로 장식된 비자성 입자 쉘로서, 금속 입자가 Ag 또는 Au 입자 중 적어도 하나를 포함하는 것인 비자성 입자 쉘; 및 비자성 입자 쉘에 혼입된 자성 코어 입자로서, Fe3O4, γ-Fe2O3, MnFe2O4, 또는 CoFe2O4 입자 중 적어도 하나를 포함하는 자성 코어 입자.
전술한 그리고 다른 기술된 구현들은 각각 선택적으로 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
비자성 입자 쉘이 SiO2를 포함하는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제1 특징.
자성 SERS 입자가 IGEPAL CO-720 및 시클로헥산을 함유하는 마이크로에멀젼을 이용하여 합성되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제2 특징.
자성 SERS 입자가 트리에톡시실란 및 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)를 이용하여 합성되는, 하기 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제3 특징.
자성 SERS 입자가 AgNO3을 NaBH4에 첨가함으로써 합성되는, 이하의 특징 중 임의의 특징과 조합 가능한 제4 특징.
본 설명은 당업자가 개시된 주제를 만들고 사용할 수 있도록 제시되며, 하나 이상의 특정 구현과 관련하여 제공된다. 개시된 구현에 대한 다양한 변경이 당업자에게 명백할 것이며, 본원에서 정의된 일반적인 원리는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다른 구현 및 응용에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 설명 및/또는 예시 된 구현으로 제한되도록 의도된 것이 아니라, 본원에 개시된 원리 및 특징에 부합하는 가장 넓은 범위에 따라야 한다.
따라서, 예시적인 구현의 상기 설명은 본 개시를 정의하거나 제한하지 않는다. 본 개시의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다른 변화, 대체 및 변경이 또한 가능하다.
Claims (20)
- 저류층 내의 제1 위치에 트레이서를 주입하는 단계로서, 트레이서가 저류층 내의 지하 유체와 혼합되는 것인 단계;
저류층 내의 제2 위치에서 유체 샘플을 수집하는 단계;
자성 표면 강화 라만 산란(SERS) 입자를 유체 샘플과 혼합하는 단계;
자기장을 혼합 유체 샘플에 인가하는 단계; 및
유체 샘플을 분석하여 유체 샘플 중의 트레이서의 존재를 검출하는 단계
를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서, 자성 SERS 입자가 비자성 입자 쉘 내에 혼입된 자성 코어 입자를 포함하고, 비자성 입자 쉘은 금속 입자로 장식되는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 자성 코어 입자가 Fe3O4, γ-Fe2O3, MnFe2O4, 또는 CoFe2O4 입자 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 금속 입자가 Ag 또는 Au 입자 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 비자성 입자 쉘이 SiO2를 포함하는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 자성 SERS 입자가 FeCl3ㆍ6H2O 및 FeSO4 ㆍ7H2O를 이용하여 합성되는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 자성 SERS 입자가 FeCl2ㆍ4H2O 및 FeSO4 ㆍ7H2O를 이용하여 합성되는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 자성 SERS 입자가 IGEPAL CO-720 및 시클로헥산을 함유하는 마이크로에멀젼을 이용하여 합성되는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 자성 SERS 입자가 트리에톡시실란 및 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)를 이용하여 합성되는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 자성 SERS 입자가 AgNO3를 NaBH4에 첨가함으로써 합성되는 것인 방법.
- 제2항에 있어서, 자성 SERS 입자가 미세유체 시스템에서 유체 샘플과 혼합되는 것인 방법.
- 제11항에 있어서, 미세유체 시스템이 플로우 셀을 포함하는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 자기장은 플로우 셀의 채널 근처에 자석을 배치함으로써 인가되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 트레이서가 플루오로벤조산(FBA) 분석물인 방법.
- 제1항에 있어서, 자성 SERS 입자에 유기 라만 마커가 내장되어 있는 것인 방법.
- 자성 표면 강화 라만 산란(SERS) 입자로서,
금속 입자로 장식된 비자성 입자 쉘로서, 금속 입자가 Ag 또는 Au 입자 중 적어도 하나를 포함하는 것인 비자성 입자 쉘;
비자성 입자 쉘 내에 혼입된 자성 코어 입자로서, Fe3O4, γ-Fe2O3, MnFe2O4, 또는 CoFe2O4 입자 중 적어도 하나를 포함하는 자성 코어 입자
를 포함하고, IGEPAL CO-720 및 시클로헥산을 함유하는 마이크로에멀젼을 이용하여 합성되는 자성 SERS 입자. - 제16항에 있어서, 비자성 입자 쉘이 SiO2를 포함하는 것인 자성 SERS 입자.
- 제16항에 있어서, 자성 SERS 입자가 AgNO3를 NaBH4에 첨가함으로써 합성되는 것인 자성 SERS 입자.
- 자성 표면 강화 라만 산란(SERS) 입자로서,
금속 입자로 장식된 비자성 입자 쉘로서, 금속 입자가 Ag 또는 Au 입자 중 적어도 하나를 포함하는 것인 비자성 입자 쉘;
비자성 입자 쉘 내에 혼입된 자성 코어 입자로서, Fe3O4, γ-Fe2O3, MnFe2O4, 또는 CoFe2O4 입자 중 적어도 하나를 포함하는 자성 코어 입자
를 포함하고, 트리에톡시실란 및 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)를 이용하여 합성되는 자성 SERS 입자. - 삭제
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