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技術 カプセル剤及びその製造方法、並びに粘度可変流体

出願人 株式会社ADEKA
発明者 本間正敏野田和幸科野裕克秋本賢作澤本大介
出願日 2016年7月29日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2017-532582
公開日 2018年5月24日 (5ヶ月経過) 公開番号 WO2017-022681
状態 未査定
技術分野 地中削孔
主要キーワード 過酸化金属 可変流体 水圧破砕 貯留岩 樹脂製膜 過塩素酸金属塩 占有割合 多核構造
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年5月24日)のものです。
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図面 (14)

課題・解決手段

カプセル剤は、中心部と、その中心部の表面を被覆する外郭部2とを備える。中心部は、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む。外郭部2は、複数の粒状物質3と、その複数の粒状物質3を保持すると共に流体中において中心部を徐放可能である保持材料とを含む。外郭部2中において、複数の粒状物質3は、中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように分布する。

概要

背景

エネルギーの供給が懸念されていることに伴い、新たなエネルギーとしてシェールガスが注目されている(例えば、非特許文献1参照。)。このシェールガスは、シェール(頁岩)層に含まれている天然ガスである。しかしながら、シェールガスはいわゆる非在来型の天然ガスであるため、地中からシェールガスを回収することは困難である。

そこで、地中からシェールガスを回収する方法として、水圧破砕法が注目されている(例えば、非特許文献2参照。)。この水圧破砕法は、坑井の内部に満たされた破砕用流体加圧することにより、その坑井付近貯留岩人工的に破壊する方法である。この貯留岩の破壊時に亀裂(フラクチャ)が発生するため、その亀裂を通じてシェールガスを回収することができる。

この破砕用流体は、貯留岩の破壊後に亀裂が閉塞することを防止するために、複数の粒状物質プロパント)を含んでいる。この複数の粒状物質は、砂粒等である。

亀裂が発生すると、加圧された破砕用流体が亀裂の内部に入り込むため、その破砕用流体中に含まれている複数の粒状物質も亀裂の内部に入り込む。これにより、破砕用流体の加圧を停止しても、亀裂がそのまま維持される。

また、破砕用流体は、貯留岩の破壊後において破砕用流体を回収するために、減粘剤を含んでいる。

亀裂の内部に複数の粒状物質が入り込みやすくなるように、貯留岩の破壊前においては、破砕用流体の粘度は高いことが望ましい。一方、亀裂の内部に複数の粒状物質が入り込んだ後、坑井の内部に満たされた破砕用流体を回収しやすくするために、貯留岩の破壊後においては、破砕用流体の粘度は低いことが望ましい。そこで、破砕用流体の粘度を減少させる機能(減粘機能)を有する減粘剤(ブレーカ)が用いられている。

この減粘剤の構成に関しては、既に具体的な提案がされている。例えば、破砕用流体の使用途中において減粘機能を発揮させるために、カプセル構造を有する減粘剤(カプセル剤)が用いられている(例えば、特許文献1参照。)。このカプセル剤では、加水分解反応を利用して分解する塗膜により、減粘機能を有する材料が被覆されている。この塗膜は、加水分解反応を利用して分解する材料として、ポリ(2−シアノアクリル酸アルキル)等を含んでいる。

概要

カプセル剤は、中心部と、その中心部の表面を被覆する外郭部2とを備える。中心部は、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む。外郭部2は、複数の粒状物質3と、その複数の粒状物質3を保持すると共に流体中において中心部を徐放可能である保持材料とを含む。外郭部2中において、複数の粒状物質3は、中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように分布する。

目的

従って、優れた減粘機能を発揮することが可能なカプセル剤及びその製造方法、並びに粘度可変流体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む中心部と、(1)前記中心部の表面を被覆し、(2)複数の粒状物質と、その複数の粒状物質を保持すると共に前記流体中において前記中心部を徐放可能である保持材料とを含み、(3)前記中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように前記複数の粒状物質が分布する外郭部とを備えた、カプセル剤

請求項2

前記外郭部は、前記複数の粒状物質の含有量が相対的に大きい大含有量領域と、前記複数の粒状物質の含有量が相対的に小さい小含有量領域とを含み、前記大含有量領域及び前記小含有量領域は、前記中心部から離れる方向において交互に配置されている、請求項1記載のカプセル剤。

請求項3

前記大含有量領域は、前記複数の粒状物質を含み、前記小含有量領域は、前記複数の粒状物質を含まない、請求項2記載のカプセル剤。

請求項4

前記中心部に最も近い位置に、前記小含有量領域が配置されている、請求項2又は請求項3に記載のカプセル剤。

請求項5

前記中心部から最も遠い位置に、前記小含有量領域が配置されている、請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載のカプセル剤。

請求項6

前記流体は、増粘剤を含み、前記減粘材料は、前記増粘剤を分解する材料を含む、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のカプセル剤。

請求項7

流体本体と、粘度を減少させる減粘材料を含む中心部と、(1)前記中心部の表面を被覆し、(2)複数の第1粒状物質と、その複数の第1粒状物質を保持すると共に前記中心部を徐放可能である保持材料とを含み、(3)前記中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように前記複数の第1粒状物質が分布する外郭部と、を備えた1又は2以上のカプセル剤とを含む、粘度可変流体

請求項8

更に、前記保持材料により保持されていない複数の第2粒状物質を含む、請求項7記載の粘度可変流体。

請求項9

更に、増粘剤を含み、前記減粘材料は、前記増粘剤を分解する材料を含む、請求項7又は請求項8に記載の粘度可変流体。

請求項10

水圧破砕法に用いられる、請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の粘度可変流体。

請求項11

保持材料を含む塗布液を準備し、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む中心部の表面に前記塗布液を塗布しながら、その中心部の表面に供給量増減を繰り返すように複数の粒状物質を供給することにより、(1)前記中心部の表面を被覆し、(2)前記複数の粒状物質と、その複数の粒状物質を保持すると共に前記流体中において前記中心部を徐放可能である保持材料とを含み、(3)前記中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように前記複数の粒状物質が分布するように、外郭部を形成する、カプセル剤の製造方法。

請求項12

前記複数の粒状物質を断続的に供給する、請求項11記載のカプセル剤の製造方法。

請求項13

保持材料を含むと共に複数の粒状物質の濃度が第1濃度である第1塗布液と、前記保持材料を含むと共に前記複数の粒状物質の濃度が前記第1濃度よりも大きい第2濃度である第2塗布液とを準備し、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む中心部の表面に、前記第1塗布液及び前記第2塗布液のそれぞれを1回以上交互に塗布することにより、(1)前記中心部の表面を被覆し、(2)前記複数の粒状物質と、その複数の粒状物質を保持すると共に前記流体中において前記中心部を徐放可能である保持材料とを含み、(3)前記中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように前記複数の粒状物質が分布するように、外郭部を形成する、カプセル剤の製造方法。

請求項14

前記第2塗布液は、前記複数の粒状物質を含み、前記第1塗布液は、前記複数の粒状物質を含まない、請求項13記載のカプセル剤の製造方法。

請求項15

保持材料を含む塗布液を準備し、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む中心部の表面において、前記塗布液を塗布する工程とその塗布された前記塗布液に複数の粒状物質を付着させる工程とを交互に繰り返すことにより、(1)前記中心部の表面を被覆し、(2)前記複数の粒状物質と、その複数の粒状物質を保持すると共に前記流体中において前記中心部を徐放可能である保持材料とを含み、(3)前記中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように前記複数の粒状物質が分布するように、外郭部を形成する、カプセル剤の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、流体の粘度を減少させるカプセル剤及びその製造方法、並びにそのカプセル剤を用いた粘度可変流体に関する。

背景技術

0002

エネルギーの供給が懸念されていることに伴い、新たなエネルギーとしてシェールガスが注目されている(例えば、非特許文献1参照。)。このシェールガスは、シェール(頁岩)層に含まれている天然ガスである。しかしながら、シェールガスはいわゆる非在来型の天然ガスであるため、地中からシェールガスを回収することは困難である。

0003

そこで、地中からシェールガスを回収する方法として、水圧破砕法が注目されている(例えば、非特許文献2参照。)。この水圧破砕法は、坑井の内部に満たされた破砕用流体加圧することにより、その坑井付近貯留岩人工的に破壊する方法である。この貯留岩の破壊時に亀裂(フラクチャ)が発生するため、その亀裂を通じてシェールガスを回収することができる。

0004

この破砕用流体は、貯留岩の破壊後に亀裂が閉塞することを防止するために、複数の粒状物質プロパント)を含んでいる。この複数の粒状物質は、砂粒等である。

0005

亀裂が発生すると、加圧された破砕用流体が亀裂の内部に入り込むため、その破砕用流体中に含まれている複数の粒状物質も亀裂の内部に入り込む。これにより、破砕用流体の加圧を停止しても、亀裂がそのまま維持される。

0006

また、破砕用流体は、貯留岩の破壊後において破砕用流体を回収するために、減粘剤を含んでいる。

0007

亀裂の内部に複数の粒状物質が入り込みやすくなるように、貯留岩の破壊前においては、破砕用流体の粘度は高いことが望ましい。一方、亀裂の内部に複数の粒状物質が入り込んだ後、坑井の内部に満たされた破砕用流体を回収しやすくするために、貯留岩の破壊後においては、破砕用流体の粘度は低いことが望ましい。そこで、破砕用流体の粘度を減少させる機能(減粘機能)を有する減粘剤(ブレーカ)が用いられている。

0008

この減粘剤の構成に関しては、既に具体的な提案がされている。例えば、破砕用流体の使用途中において減粘機能を発揮させるために、カプセル構造を有する減粘剤(カプセル剤)が用いられている(例えば、特許文献1参照。)。このカプセル剤では、加水分解反応を利用して分解する塗膜により、減粘機能を有する材料が被覆されている。この塗膜は、加水分解反応を利用して分解する材料として、ポリ(2−シアノアクリル酸アルキル)等を含んでいる。

0009

伊原賢,”シェールガスのインパクト”,アナリシス,2010.5 Vol.44 No.3,15頁〜38頁,インターネット<URL:http://oilgas-info.jogmec.go.jp/pdf/3/3574/201005#015a.pdf>
伊原賢,”水圧破砕技術の歴史とインパクト”,アナリシス,2011.5 Vol.45 No.3,17頁〜30頁,インターネット<URL:http://oilgas-info.jogmec.go.jp/pdf/4/4370/201105#017a.pdf>

先行技術

0010

国際公開第99/061747号パンフレット

0011

水圧破砕法の用途に限らず、減粘剤としてカプセル剤を用いることは、流体の粘度を制御する上で非常に有効である。しかしながら、カプセル剤を用いる場合には、所望のタイミングにおいて流体の粘度を短時間で十分に減少させることが望ましいため、そのカプセル剤の減粘機能に関しては、未だ改善の余地がある。

0012

従って、優れた減粘機能を発揮することが可能なカプセル剤及びその製造方法、並びに粘度可変流体を提供することが望ましい。

0013

本発明者は、上記した目的を達成するために鋭意検討した結果、減粘材料を含む中心部と複数の粒状物質を含む外郭部とを備えたカプセル剤において、その外郭部中における複数の粒状物質の分布を制御することにより、上記した課題が解決されることを見出した。

0014

本発明は、上記した知見に基づいてなされたものであり、本発明の一実施形態のカプセル剤は、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む中心部と、外郭部とを備えたものである。この外郭部は、(1)中心部の表面を被覆し、(2)複数の粒状物質と、その複数の粒状物質を保持すると共に流体中において中心部を徐放可能である保持材料とを含む。この複数の粒状物質は、(3)中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように分布する。

0015

本発明の一実施形態の粘度可変流体は、流体本体と、1又は2以上のカプセル剤とを含むものである。このカプセル剤は、粘度を減少させる減粘材料を含む中心部と、外郭部とを備える。この外郭部は、(1)中心部の表面を被覆し、(2)複数の第1粒状物質と、その複数の第1粒状物質を保持すると共に中心部を徐放可能である保持材料とを含む。この複数の第1粒状物質は、(3)中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように分布する。

0016

本発明の一実施形態のカプセル剤の製造方法は、保持材料を含む塗布液を準備し、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む中心部の表面に塗布液を塗布しながら、その中心部の表面に供給量増減を繰り返すように複数の粒状物質を供給することにより、(1)中心部の表面を被覆し、(2)複数の粒状物質と、その複数の粒状物質を保持すると共に流体中において中心部を徐放可能である保持材料とを含み、(3)中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように複数の粒状物質が分布するように、外郭部を形成するものである。

0017

本発明の一実施形態の他のカプセル剤の製造方法は、保持材料を含むと共に複数の粒状物質の濃度が第1濃度である第1塗布液と、保持材料を含むと共に複数の粒状物質の濃度が第1濃度よりも大きい第2濃度である第2塗布液とを準備し、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む中心部の表面に、第1塗布液及び第2塗布液のそれぞれを1回以上交互に塗布することにより、(1)中心部の表面を被覆し、(2)複数の粒状物質と、その複数の粒状物質を保持すると共に流体中において中心部を徐放可能である保持材料とを含み、(3)中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように複数の粒状物質が分布するように、外郭部を形成するものである。

0018

本発明の一実施形態の更に他のカプセル剤の製造方法は、保持材料を含む塗布液を準備し、水圧破砕法に用いられる流体の粘度を減少させる減粘材料を含む中心部の表面において、塗布液を塗布する工程とその塗布された塗布液に複数の粒状物質を付着させる工程とを交互に繰り返すことにより、(1)中心部の表面を被覆し、(2)複数の粒状物質と、その複数の粒状物質を保持すると共に流体中において中心部を徐放可能である保持材料とを含み、(3)中心部から離れる方向において含有量が1又は2以上の極大を示すように複数の粒状物質が分布するように、外郭部を形成するものである。

0019

ここで、「カプセル剤」は、流体(又は粘度可変流体)中に含まれた状態で使用される。これに伴い、中心部に含まれている「減粘材料」とは、カプセル剤が含まれている流体の粘度を減少させる機能を有する材料を意味している。また、外郭部に含まれている「流体中において中心部を徐放可能である保持材料」とは、流体中における何らかの現象を利用して、その流体中に中心部(減粘材料)を徐々に放出することができる材料を意味している。保持材料が中心部を徐放するのは、カプセル剤の使用開始時からではなく、そのカプセル剤の使用開始後、ある程度の期間が経過してから中心部を露出させることにより、上記した減粘材料の機能を発揮させるためである。なお、保持材料が中心部を徐放するために利用される現象の種類は、特に限定されないが、例えば、熱、摩擦、圧力及び流体との接触等に起因した熱膨張融解、亀裂、変形、開裂膨潤、溶解及び流体への分散等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。

0020

また、「中心部から離れる方向において複数の粒状物質(又は複数の第1粒状物質)の含有量が1又は2以上の極大を示す」とは、外郭部中において複数の粒状物質がどのように分布しているか表している。即ち、中心部から外郭部に向かう方向において、その外郭部中における複数の粒状物質の含有量の変化(横軸:中心部から外郭部に向かう方向における位置,縦軸:外郭部中における複数の粒状物質の含有量)を調べると、1又は2以上の極大が現れる。

0021

本発明の一実施形態のカプセル剤によれば、複数の粒状物質を含む外郭部により、減粘材料を含む中心部の表面が被覆されており、その外郭部中では、複数の粒状物質が上記したように分布している。よって、優れた減粘機能を発揮することができる。

0022

本発明の一実施形態の粘度可変流体によれば、1又は2以上のカプセル剤を含んでいる。このカプセル剤では、複数の第1粒状物質を含む外郭部により、減粘材料を含む中心部の表面が被覆されており、その外郭部中では、複数の第1粒状物質が上記したように分布している。よって、優れた減粘機能が発揮されるため、優れた粘度変化特性を得ることができる。

0023

本発明の一実施形態のカプセル剤の製造方法によれば、中心部の表面に塗布液を塗布しながら、その中心部の表面に供給量が増減を繰り返すように複数の粒状物質を供給することにより、外郭部を形成している。又は、中心部の表面に、複数の粒状物質の濃度が第1濃度である第1塗布液及び複数の粒状物質の濃度が第1濃度よりも大きい第2濃度である第2塗布液のそれぞれを1回以上交互に塗布することにより、外郭部を形成している。又は、中心部の表面において、塗布液を塗布する工程とその塗布された塗布液に複数の粒状物質を付着させる工程とを交互に繰り返すことにより、外郭部を形成している。よって、上記した優れた減粘機能を発揮するカプセル剤を製造することができる。

図面の簡単な説明

0024

本発明の一実施形態のカプセル剤の構成を表す断面図である。
図1に示した外郭部のうちの一部を拡大して表す断面図である。
図2に示した外郭部中における複数の粒状物質の分布を表す図である。
比較例のカプセル剤(外郭部)の構成を表す断面図である。
図4に示した外郭部中における複数の粒状物質の分布を表す図である。
第1変形例のカプセル剤(外郭部)の構成を表す断面図である。
図6に示した外郭部中における複数の粒状物質の分布を表す図である。
第2変形例のカプセル剤(外郭部)の構成を表す断面図である。
図8に示した外郭部中における複数の粒状物質の分布を表す図である。
第3変形例のカプセル剤(外郭部)の構成を表す断面図である。
図10に示した外郭部中における複数の粒状物質の分布を表す図である。
本発明の一実施形態の粘度可変流体の構成を表す図である。
本発明の一実施形態の粘度可変流体の他の構成を表す図である。

0025

以下、本発明の一実施形態に関して詳細に説明する。説明する順序は、下記の通りである。但し、本発明に関する詳細は、以下で説明する態様に限定されずに適宜変更可能である。

0026

1.カプセル剤
1−1.構成
1−2.機能
1−3.製造方法
1−4.作用及び効果
1−5.変形例
2.カプセル剤の用途(粘度可変流体)
2−1.構成
2−2.機能
2−3.作用及び効果

0027

<1.カプセル剤>
本発明の一実施形態のカプセル剤に関して説明する。

0028

ここで説明するカプセル剤は、流体中に含まれた状態で使用されることにより、その流体の使用途中において減粘機能、即ち流体の粘度を減少させる機能を発揮する減粘剤である。このカプセル剤は、例えば、流体中において分散されている。

0029

カプセル剤の用途は、何らかの理由により、使用途中において流体の粘度を減少させることを要する用途であれば、特に限定されない。このカプセル剤の用途は、主に、上記した流体の用途に応じて決定される。

0030

具体的には、カプセル剤は、例えば、水圧破砕法に用いられる。この水圧破砕法に用いられる流体は、いわゆる破砕用流体である。

0031

<1−1.構成>
まず、カプセル剤の構成に関して説明する。

0032

図1は、本発明の一実施形態のカプセル剤の断面構成を表している。このカプセル剤は、中心部1及び外郭部2を備えている。即ち、カプセル剤は、中空構造物(外郭部2)の内部に、実質的に減粘機能を発揮する本体(中心部1)が収容された構造(カプセル構造)を有している。

0033

なお、図1に示した方向Dは、中心部1から離れる方向を表しており、その中心部1から外郭部2に向かう方向(又は外郭部2の厚さ方向)に対応している。

0034

カプセル剤の形状は、特に限定されないが、例えば、球状、板状及び塊状等である。図1では、例えば、カプセル剤の形状が球状である場合を示している。

0035

カプセル剤の寸法は、特に限定されない。例えば、カプセル剤の形状が球状である場合には、そのカプセル剤の平均粒径体積平均粒径)は、約100μm〜2000μmである。

0036

[中心部]
中心部1は、いわゆるカプセル剤のコアであり、減粘材料のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。

0037

「減粘材料」とは、上記したように、減粘機能を有する材料であり、より具体的には、カプセル剤が含まれている流体の粘度を減少させる機能を発揮できる材料である。このカプセル剤の使用時には、後述するように、外郭部2が中心部1を徐放することにより、その中心部1(減粘材料)が流体中に放出される。これにより、減粘材料が減粘機能を発揮する。

0038

減粘材料が流体の粘度を減少させる原理(技術的理由)は、特に限定されない。即ち、減粘材料は、流体の粘度を化学的に減少させる材料(化学的減粘材料)でもよいし、流体の粘度を非化学的に減少させる材料(非化学的減粘材料)でもよいし、双方でもよい。

0039

「流体の粘度を化学的に減少させる」とは、減粘材料と流体との何らかの化学的な反応を利用して、その減粘材料が減粘機能を発揮することを意味している。この「化学的な反応」とは、例えば、化学的に新たな物質が形成される反応、及び化学的に既存の物質が分解される反応等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。

0040

なお、化学的減粘材料と反応する相手は、流体中に含まれている任意の成分のうちのいずれか1種類又は2種類以上であれば、特に限定されない。この化学的減粘材料の詳細に関しては、後述する。

0041

一方、「流体の粘度を非化学的に減少させる」とは、上記した化学的な反応を利用せずに、減粘材料が減粘機能を発揮することを意味している。非化学的減粘材料は、例えば、希釈用溶媒等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。

0042

流体が液体であると共に、減粘材料が希釈用の溶媒である場合には、流体と溶媒とが混合されることにより、その流体が溶媒により希釈される。これにより、流体中における固形分の濃度が減少するため、その流体の粘度が減少する。この場合には、化学的な反応を利用しないで流体の粘度が減少するため、希釈用の溶媒は非化学的減粘材料の一例である。

0043

中でも、減粘材料は、化学的減粘材料であることが好ましい。非化学的減粘材料と比較して、流体の粘度を減少させる効率が著しく高いからである。これにより、流体の粘度を短時間で十分に減少させることができる。

0044

これに伴い、液体である流体が増粘剤を含んでいる場合には、減粘材料は、その増粘剤を分解する材料のうちのいずれか1種類又は2種類以上であることが好ましい。増粘剤を含む流体では、その増粘剤の機能を利用して流体の粘度が増加しているため、減粘材料が増粘剤のうちの一部又は全部を分解することにより、化学的な反応(増粘剤の分解反応)を利用して流体の粘度が減少するからである。

0045

ここで、化学的減粘材料の詳細に関して説明する。ここで説明する一連の化学的減粘材料は、上記した増粘剤を分解する材料に該当する。

0046

具体的には、化学的減粘材料は、例えば、金属塩金属酸化物非金属酸化物無機酸化物無機酸、無機酸塩有機過酸化物有機酸金属ハロゲン化物、金属スルフィド化物、酵素及びオニウム塩等である。

0047

なお、上記した化学的減粘材料の具体例(金属塩等)中に構成元素として含まれる金属元素の種類は、任意の金属元素のうちのいずれか1種類又は2種類以上であれば、特に限定されない。

0048

中でも、金属元素は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素のうちのいずれかであることが好ましい。容易かつ安定に化学的減粘材料を入手可能であると共に、その化学的減粘材料が流体の粘度を減少させやすいからである。

0049

アルカリ金属元素の種類は、特に限定されないが、例えば、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)及びセシウム(Cs)等である。アルカリ土類金属元素の種類は、特に限定されないが、例えば、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)及びバリウム(Ba)等である。

0050

また、上記した化学的減粘材料の具体例(オニウム塩)中に構成元素として含まれるオニウムイオンの種類は、任意のオニウムイオンのうちのいずれか1種類又は2種類以上であれば、特に限定されない。このオニウムイオンは、例えば、アンモニウムイオンホスホニウムイオン及びスルホニウムイオン等である。

0051

中でも、オニウムイオンは、アンモニウムイオンであることが好ましい。容易かつ安定に化学的減粘材料を入手可能であると共に、その化学的減粘材料が流体の粘度を減少させやすいからである。

0052

金属塩は、金属元素を構成元素として含む塩である。この金属塩は、任意の酸と任意の塩基性金属化合物との反応物(塩)でもよいし、任意の塩基と任意の酸性金属化合物との反応物(塩)でもよい。

0053

中でも、上記したように、金属元素は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素のうちのいずれかであることが好ましいため、金属塩は、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩のうちのいずれかであることが好ましい。

0054

具体的には、金属塩は、例えば、過酸化金属塩、過硫酸金属塩、過ホウ酸金属塩次亜塩素酸金属塩次亜臭素酸金属塩、亜塩素酸金属塩塩素酸金属塩、過塩素酸金属塩臭素酸金属塩、ヨウ素酸金属塩、硫酸金属塩、過炭酸金属塩、炭酸金属塩、酢酸金属塩過酢酸金属塩、金属水酸化物塩、過マンガン酸金属塩モリブデン酸金属塩チオ硫酸金属塩、亜硫酸金属塩及びイオン性遷移金属塩等である。

0055

過酸化金属塩は、例えば、過酸化ナトリウム過酸化カルシウム及び過酸化マグネシウム等である。過硫酸金属塩は、例えば、過硫酸ナトリウム及び過硫酸カリウム等である。過ホウ酸金属塩は、例えば、過ホウ酸ナトリウム等である。次亜塩素酸金属塩は、例えば、次亜塩素酸ナトリウム及び次亜塩素酸カリウム等である。次亜臭素酸金属塩は、例えば、次亜臭素酸ナトリウム等である。亜塩素酸金属塩は、例えば、亜塩素酸ナトリウム及び亜塩素酸カリウム等である。塩素酸金属塩は、例えば、塩素酸ナトリウム及び塩素酸カリウム等である。過塩素酸金属塩は、例えば、過塩素酸ナトリウム及び過塩素酸カリウム等である。臭素酸金属塩は、例えば、臭素酸ナトリウム及び臭素酸カリウム等である。ヨウ素酸金属塩は、例えば、ヨウ素酸ナトリウムヨウ素酸カリウム及びヨウ素酸マグネシウム等である。硫酸金属塩は、例えば、硫酸カルシウム等である。過炭酸金属塩は、例えば、過炭酸ナトリウム及び過炭酸カリウム等である。炭酸金属塩は、例えば、重炭酸ナトリウム及び重炭酸カリウム等である。酢酸金属塩は、例えば、酢酸ナトリウム及び酢酸カリウム等である。過酢酸金属塩は、例えば、過酢酸ナトリウム及び過酢酸カリウム等である。金属水酸化物塩は、例えば、水酸化ナトリウム水酸化カリウム及び水酸化カルシウム等である。過マンガン酸金属塩は、例えば、過マンガン酸ナトリウム及び過マンガン酸カリウム等である。モリブデン酸金属塩は、例えば、モリブデン酸ナトリウムモリブデン酸リチウム及びモリブデン酸カリウム等である。チオ硫酸金属塩は、例えば、チオ硫酸ナトリウム及びチオ硫酸カリウム等である。亜硫酸金属塩は、例えば、亜硫酸ナトリウム及び亜硫酸カリウム等である。イオン性遷移金属塩は、例えば、第一硫酸鉄、第二硫酸鉄及びジルコニウム塩等である。

0056

中でも、上記したように、金属塩は、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩のうちのいずれかであることが好ましいため、過硫酸ナトリウム及び過硫酸カリウム等のうちのいずれかが好ましい。

0057

金属酸化物は、金属元素を構成元素として含む酸化物である。中でも、上記したように、金属元素は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素のうちのいずれかであることが好ましいため、金属酸化物は、例えば、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金酸化物のうちのいずれかであることが好ましい。具体的には、金属酸化物は、例えば、酸化カルシウム酸化バリウム酸化チタン酸化ケイ素及び酸化アルミニウム等である。

0058

非金属酸化物は、金属元素を構成元素として含まない酸化物であり、例えば、二酸化塩素等である。

0059

無機酸化物は、金属元素を構成元素として含まない無機系の酸化物であり、例えば、過酸化水素等である。

0060

無機酸は、金属元素を構成元素として含まない無機系の酸であり、例えば、塩酸硫酸リン酸及びホウ酸等である。

0061

無機酸塩は、金属元素を構成元素として含まない任意の無機酸と塩基性金属化合物との反応物(塩)である。具体的には、無機酸塩は、例えば、ゼオライトリン酸ナトリウムリン酸カリウム塩化カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム硫酸水素ナトリウム及び硫酸水素カリウム等である。

0062

有機過酸化物は、金属元素を構成元素として含まない有機系の過酸化物である。具体的には、有機過酸化物は、例えば、過酸化カルバミド、過酸化カルバメート、過酢酸及び過安息香酸等である。

0063

有機酸は、金属元素を構成元素として含まない有機系の酸である。具体的には、有機酸は、例えば、酢酸プロピオン酸クエン酸ギ酸乳酸酪酸アスコルビン酸エリソルビン酸シュウ酸リンゴ酸フマル酸安息香酸及びハイドロキノン等である。

0064

金属ハロゲン化物は、金属元素を構成元素として含むハロゲン化物である。ハロゲンの種類は、特に限定されないが、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)及びヨウ素(I)等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。具体的には、金属ハロゲン化物は、例えば、フッ化ナトリウムフッ化カリウム及びフッ化カルシウム等である。

0065

金属スルフィド化物は、金属元素を構成元素として含むスルフィド化物である。具体的には、金属スルフィド化物は、例えば、亜鉛スルフィドモリブデンスルフィド及びジルコニウムスルフィド等である。

0066

酵素は、例えば、約150個〜500個のアミノ酸が結合されたタンパク質分子であり、具体的には、プロテイナーゼ類及びペプチダーゼ類等である。

0067

オニウム塩は、カチオン陽イオン)としてオニウムイオンを含む塩であり、より具体的には、任意の酸と任意の塩基性オニウム化合物との反応物(塩)である。中でも、上記したように、オニウムイオンは、アンモニウムイオンであることが好ましいため、オニウム塩は、アンモニウム塩であることが好ましい。

0068

具体的には、オニウム塩は、例えば、過硫酸アンモニウム硫酸アンモニウム重炭酸アンモニウム酢酸アンモニウムモリブデン酸アンモニウム及びフッ化アンモニウム等である。中でも、上記したように、オニウム塩はアンモニウム塩であることが好ましいため、過硫酸アンモニウム等が好ましい。

0069

[外郭部]
外郭部2は、いわゆるカプセル剤のシェルであり、中心部1の表面を被覆している。この外郭部2は、単層でもよいし、多層でもよい。

0070

外郭部2の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、約40μm〜100μmである。この外郭部2の平均厚さは、例えば、後述する外郭部2の徐放速度等に影響を与える可能性がある。

0071

この外郭部2は、上記したように、中空の構造物の内部に中心部1を収容するために、その中心部1の表面のうちの全部を被覆していることが好ましい。即ち、中心部1は、露出していないことが好ましい。カプセル剤の使用開始後、特定の期間(外郭部2が中心部1を徐放するために要する期間)が経過してから中心部1(減粘材料)が流体中に放出されるため、その減粘材料が実質的に減粘機能を発揮する時期を意図的かつ十分に遅らせることができるからである。この理由は、以下の通りである。

0072

なお、以下では、説明を簡略化するために、流体の使用開始後、特定の期間が経過するまでの期間を「前使用期間」と呼称すると共に、その特定の期間が経過した後の期間を「後使用期間」と呼称する。

0073

「前使用期間」とは、主に、中心部1(減粘材料)が外郭部2により被覆されており、その中心部1が露出していないため、その減粘材料が実質的に減粘機能を発揮できない期間である。一方、「後使用期間」とは、主に、外郭部2による中心部1の徐放に起因して、その外郭部2により被覆されていた中心部1(減粘材料)が流体中に放出されるため、その減粘材料が実質的に減粘機能を発揮できる期間である。

0074

後述するように、カプセル剤が含まれた流体を用いる場合には、その流体の使用開始時(前使用期間)から直ちに粘度を減少させるのではなく、その流体の使用開始後、特定の期間が経過した時点(後使用期間)において初めて流体の粘度を減少させることが望ましい。なぜなら、例えば、カプセル剤が含まれた流体を水圧破砕法(破砕用流体)に用いる場合には、上記したように、前使用期間においては流体の粘度をほぼ初期状態のまま維持しておくと共に、後使用期間において流体の粘度を実質的に減少させることが要求されるからである。これにより、前使用期間及び後使用期間のそれぞれにおいて共通(1種類)の流体を用いながら、前使用期間においては相対的に高い流体の粘度特性に基づく利点を活用することができると共に、後使用期間においては相対的に低い流体の粘度特性に基づく利点を活用することができる。

0075

中心部1の表面のうちの全部が外郭部2により被覆されていない場合には、流体の使用開始時から中心部1のうちの一部が露出している。この場合には、前使用期間から既に中心部1(減粘材料)が流体中に放出されるため、その前使用期間において意図せずに減粘材料が減粘機能を発揮してしまう。これにより、前使用期間から流体の粘度が減少するため、その前使用期間において流体の高粘度特性に基づく利点を活用しにくくなる。

0076

これに対して、中心部1の表面のうちの全部が外郭部2により被覆されている場合には、流体の使用開始時には中心部1が露出していない。この場合には、前使用期間においては未だ中心部1(減粘材料)が放出されにくいため、その前使用期間において減粘材料が減粘機能を発揮しにくくなる。これにより、前使用期間には流体の粘度がほぼ初期状態のまま維持されるため、その前使用期間において流体の高粘度特性に基づく利点を活用しやすくなる。

0077

しかも、外郭部2は特定の条件に応じて中心部1を徐放するため、その中心部1が流体中に放出される。この「特定の条件」とは、例えば、温度及び時間等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。外郭部2が中心部1を徐放する原因(原理)に関しては、後述する。この場合には、外郭部2が中心部1を徐放するために要する期間(前使用期間)を経過してから中心部1(減粘材料)が流体中に放出されるため、その外郭部2が中心部1を徐放するために要する期間の経過後(後使用期間)において、減粘材料が減粘機能を発揮する。これにより、後使用期間において流体の粘度が実質的に減少するため、その後使用期間において流体の低粘度特性に基づく利点を活用しやすくなる。

0078

これらのことから、外郭部2が中心部1の表面のうちの全部を被覆していると、カプセル剤が含まれた1種類の流体を継続的に用いることにより、前使用期間及び後使用期間において、互いに相反する流体の粘度特性に基づく2種類の利点を活用することができる。

0079

図2は、図1に示した外郭部2のうちの一部(部分2P)を拡大している。この外郭部2は、複数の粒状物質3と、保持材料とを含んでいる。

0080

保持材料は、主に、複数の粒状物質3を保持する役割を果たしている。この保持材料により、外郭部2中における複数の粒状物質3の分散状態が維持されるため、後述するように、その外郭部2中における複数の粒状物質3の分布が維持される。

0081

ただし、保持材料は、カプセル剤が含まれる流体中において中心部1を徐放可能である性質を有している。「流体中において中心部1を徐放可能である保持材料」とは、上記したように、流体中における何らかの現象を利用して、その流体中に中心部1(減粘材料)を徐々に放出することができる材料を意味している。保持材料が中心部1を徐放するのは、カプセル剤の使用時からではなく、そのカプセル剤の使用開始後、ある程度の期間が経過してから中心部1を露出させることにより、上記した減粘材料の機能を発揮させるためである。

0082

なお、保持材料が中心部1を徐放するために利用される現象の種類は、特に限定されないが、例えば、任意の外因に起因する任意の状態変化のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。「任意の外因」とは、例えば、熱、摩擦、圧力及び流体(例えば水等)との接触等である。「任意の状態変化」とは、熱膨張、融解、亀裂、変形、開裂、膨潤、溶解及び流体への分散等である。

0083

この保持材料は、例えば、中心部1を徐放可能である材料のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。この中心部1を徐放可能である材料は、例えば、高分子化合物であり、その高分子化合物は、例えば、ポリウレタンポリエステルポリアクリレートポリビニルアルコールポリスチレンポリブタジエンセルロースゼラチンポリオールイソシアネート付加物塩化ビニリデンアクリル酸メチル共重合体及びスチレンブタジエン共重合体等である。この他、例えば、ワックス及び乾燥オイル等でもよい。

0084

複数の粒状物質3は、いわゆるフィラーであり、例えば、無機材料等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。外郭部2が複数の粒状物質3を含んでいるのは、カプセル剤の製造(外郭部2の形成)時において、造粒効果が向上するため、造粒途中の粒子同士の凝集が抑制されるからである。この無機材料は、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、タルクマイカクレーベントナイト、酸化アルミニウム及びゼオライト等である。中でも、酸化ケイ素、タルク及びベントナイトが好ましく、タルクがより好ましい。造粒途中の粒子同士がより凝集しにくくなるからである。この複数の粒状物質3は、例えば、外郭部2中において分散されていることが好ましい。

0085

複数の粒状物質3の形状は、特に限定されないが、例えば、球状、板状、塊状、針状、繊維状及び不定形状等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。図2では、例えば、複数の粒状物質3の形状が球状である場合を示している。

0086

複数の粒状物質3の平均粒径(体積平均粒径)は、特に限定されないが、造粒効果の観点から外郭部2の厚さよりも小さいことが好ましい。具体的には、例えば、外郭部2の平均厚さが約40μm〜100μmである場合、目安として、複数の粒状物質3の体積平均粒径は約0.1μm〜20μmであることが好ましい。

0087

外郭部2中における複数の粒状物質3の含有量は、特に限定されないが、極端に多すぎないことが好ましい。具体的には、外郭部2中における複数の粒状物質3の含有量は、例えば、約10重量%〜40重量%であり、好ましくは約15重量%〜30重量%である。複数の粒状物質3の含有量が多すぎると、外郭部2の徐放速度等が悪影響を受ける可能性があるからである。

0088

[外郭部中における複数の粒状物質の分布]
ここで、外郭部2中における複数の粒状物質3の分布に着目すると、その複数の粒状物質3は、以下で説明する特定の条件を示すように分布している。

0089

図3は、図2に示した外郭部2中における複数の粒状物質3の分布、即ち外郭部2中において複数の粒状物質3がどのように分布しているかを表している。図3において、横軸は、方向Dにおける外郭部2中の位置Pを表していると共に、縦軸は、外郭部2中における複数の粒状物質3の含有量Cを表している。即ち、横軸において、左端の位置Pは、中心部1と外郭部2との界面の位置に対応していると共に、右端の位置Pは、カプセル剤(外郭部2)の最表面の位置に対応している。

0090

図3に示したように、外郭部2中における複数の粒状物質3の含有量Cが方向Dにおいてどのように変化しているかを調べると、1又は2以上の極大Mが現れる。即ち、複数の粒状物質3の含有量Cが厚さ方向D(位置P)において1又は2以上の極大Mを示すように、その複数の粒状物質3が分布している。

0091

上記した条件を満たすように複数の粒状物質3が分布しているのは、図2に示したように、外郭部2が大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含んでいるからである。大含有量領域2Aは、複数の粒状物質3の含有量Cが相対的に大きい領域であると共に、小含有量領域2Bは、複数の粒状物質3の含有量Cが相対的に小さい領域である。大含有量領域2A及び小含有量領域2Bは、厚さ方向Dにおいて交互に配置されている。

0092

このように、大含有量領域2A及び小含有量領域2Bが方向Dにおいて交互に配置されていると共に、大含有量領域2A中における複数の粒状物質3の含有量Cと小含有量領域2B中における複数の粒状物質3の含有量Cとが異なっている。このため、図3に示したように、方向Dにおいて複数の粒状物質3の含有量Cの変化を調べると、1又は2以上の極大Mが現れる。

0093

外郭部2中に含まれる大含有量領域2Aの数は、1又は2以上であれば、特に限定されない。大含有量領域2Aの数が2以上である場合には、その2以上の大含有量領域2Aのそれぞれにおける含有量C(CA)は、特に限定されない。即ち、2以上の大含有量領域2Aのそれぞれの含有量CAは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。もちろん、2以上の大含有量領域2Aのうちの一部の含有量CAが互いに同じでもよい。

0094

また、大含有量領域2Aの厚さTA、即ち1つの大含有量領域2Aが厚さ方向Dにおいて存在している範囲は、特に限定されない。大含有量領域2Aの数が2以上である場合には、その2以上の大含有量領域2Aのそれぞれの厚さTAは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。もちろん、2以上の大含有量領域2Aのうちの一部の厚さTAが互いに同じでもよい。

0095

ここで図2及び図3を参照しながら大含有量領域2Aの数及び厚さTAに関して説明したことは、後述する図6図11に示した大含有量領域2Aに関しても同様である。

0096

外郭部2中に含まれる小含有量領域2Bの数は、1又は2以上であれば、特に限定されない。小含有量領域2Bの数が2以上である場合には、その2以上の小含有量領域2Bのそれぞれにおける含有量C(CB)は、特に限定されない。即ち、2以上の小含有量領域2Bのそれぞれの含有量CBは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。もちろん、2以上の小含有量領域2Bのうちの一部の含有量CBが互いに同じでもよい。

0097

また、小含有量領域2Bの厚さTB、即ち1つの小含有量領域2Bが厚さ方向Dにおいて存在している範囲は、特に限定されない。小含有量領域2Bの数が2以上である場合には、その2以上の小含有量領域2Bのそれぞれの厚さTBは、互いに同じでもよいし、互いに異なってもよい。もちろん、2以上の小含有量領域2Bのうちの一部の厚さTBが互いに同じでもよい。

0098

ここで図2及び図3を参照しながら小含有量領域2Bの数及び厚さT2に関して説明したことは、後述する図6図11に示した小含有量領域2Bに関しても同様である。

0099

図2では、例えば、大含有量領域2Aの数が4つであると共に、小含有量領域2Bの数5つである場合を示している。この場合において、4つの大含有量領域2Aのそれぞれの含有量CAは、例えば、互いに同じである。これに伴い、図3では、例えば、極大Mの数が4つである場合を示している。この極大Mの数は、大含有量領域2Aの数に応じて決定される。

0100

上記した特定の条件を満たすように外郭部2中において複数の粒状物質3が分布しているのは、カプセル剤の製造過程において、そのカプセル剤の粒径(外郭部2の厚さ)を制御しやすくなるからである。これにより、外郭部2により中心部1(減粘材料)が被覆されていても、その減粘材料が安定かつ再現性よく減粘機能を発揮しやすくなる。しかも、減粘材料が減粘機能を発揮する時期を所望のタイミングとなるように制御しやすくなる。この利点が得られる詳細に関しては、後述する。

0101

ここで、大含有量領域2A中における複数の粒状物質3の含有量CAの値と、小含有量領域2B中における複数の粒状物質3の含有量CBの値とは、CA>CBの関係を満たしていれば、特に限定されない。

0102

詳細には、小含有量領域2Bは、複数の粒状物質3を含んでいてもよいし、その複数の粒状物質3を含んでいなくてもよい。即ち、小含有量領域2Bが複数の粒状物質3を含んでいる場合には、含有量CBの値は、含有量CAよりも小さい値であれば、特に限定されない。一方、小含有量領域2Bが複数の粒状物質3を含んでいない場合には、含有量CBの値は0になる。

0103

中でも、小含有量領域2Bは、複数の粒状物質3を含んでいないことが好ましい。含有量CA,CBの差異が十分に大きくなるため、より高い効果が得られるからである。図2及び図3では、例えば、4つの小含有量領域2Bのそれぞれが複数の粒状物質3を含んでいない場合を示している。

0104

上記したように、大含有量領域2A及び小含有量領域2Bは方向Dにおいて交互に配置されているが、その大含有量領域2A及び小含有量領域2Bの配置順は、特に限定されない。このため、外郭部2中では、中心部1に最も近い位置(最も内側)に大含有量領域2Aが配置されていてもよいし、小含有量領域2Bが配置されていてもよい。また、外郭部2中では、中心部1から最も遠い位置(最も外側)に、大含有量領域2Aが配置されていてもよいし、小含有量領域2Bが配置されていてもよい。図2及び図3では、例えば、中心部1に最も近い位置に小含有量領域2Bが配置されていると共に、その中心部2から最も遠い位置に小含有量領域2Bが配置されている場合を示している。

0105

中でも、中心部1に最も近い位置に、小含有量領域2Bが配置されていることが好ましい。小含有量領域2B中では、大含有量領域2Aと比較して保持材料(高分子化合物)の占有割合が大きくなることに起因して、外郭部2(保持材料)により中心部1がより強固に被覆(カプセル化)されるため、より高い効果が得られるからである。この場合には、中心部1に近い側から、小含有量領域2B及び大含有量領域2Aがこの順に配置される。

0106

また、中心部1から最も遠い位置に、小含有量領域2Bが配置されていることが好ましい。カプセル剤の製造過程において、造粒途中の粒子同士がより凝集しにくくなるため、より高い効果が得られるからである。この場合には、中心部1から遠い側から、大含有量領域2B及び小含有量領域2Aがこの順に配置される。

0107

これらのことから、図2及び図3に示したように、中心部1に最も近い位置に小含有量領域2Bが配置されていると共に、その中心部1から最も遠い位置に小含有量領域2Bが配置されていることがより好ましい。

0108

なお、図2及び図3では、図示内容を簡略化するために、直線状の仮想線(一点鎖線)を境界として、互いに隣り合う大含有量領域2Aと小含有量領域2Bとを区分けしている。これに伴い、含有量Cは、上記した境界の前後において極端に変化している。

0109

しかしながら、互いに隣り合う大含有量領域2Aと小含有量領域2Bとを区分けする仮想線の形状は、特に限定されない。この仮想線は、例えば、上記した直線の他、曲線でもよいし、複数の直線が連結された折れ曲がり線でもよいし、それらの2種類以上の組み合わせでもよい。

0110

また、互いに隣り合う大含有量領域2Aと小含有量領域2Bとの境界近傍において、含有量Cが連続的に変化してもよい。即ち、小含有量領域2Bから大含有量領域2Aに近づくに従って含有量Cが次第に増加すると共に、大含有量領域2Aから小含有量領域2Bに近づくに従って含有量Cが次第に減少してもよい。

0111

[他の材料]
なお、外郭部2は、更に、他の材料のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいてもよい。

0112

他の材料は、例えば、各種添加剤等である。この添加剤は、例えば、樹脂製膜を整える製膜助剤である。また、添加剤は、カプセル剤同士の凝集を抑制する機能(アンチブロッキング機能)を有するアンチブロッキング剤である。

0113

<1−2.機能>
このカプセル剤は、流体中に含まれた状態で使用されることにより、以下のように機能する。

0114

前使用期間においては、中心部1(減粘材料)は外郭部2により被覆されている。この場合には、減粘材料が流体中に放出されないため、その減粘材料が未だ減粘機能を発揮できない。これにより、流体の粘度はほぼ初期状態(流体の使用開始時)のまま維持される。

0115

後使用期間において、外郭部2が中心部1を徐放すると、その中心部1(減粘材料)が流体中に放出される。これにより、減粘材料が減粘機能を発揮するため、流体の粘度が減少する。

0116

なお、前使用期間、即ち流体の粘度がほぼ初期状態のまま維持される期間がどれぐらいの期間になるかは、例えば、上記したように、流体の使用時間及び温度等のうちのいずれか1種類又は2種類以上の条件に応じて決定される。これらの条件は、流体中における外郭部2の徐放速度等に影響を及ぼすからである。

0117

例えば、流体中において外郭部2が経時的に溶解する場合には、流体の使用時間が短いと外郭部2は十分に溶解しにくいが、その流体の使用時間が長くなると外郭部2が十分に溶解しやすくなる。また、例えば、流体の温度に応じて外郭部2の溶解性が変化する場合には、例えば、流体の温度が低いと外郭部2は十分に溶解しにくいが、その流体の温度が高くなると外郭部2は十分に溶解しやすくなる。

0118

<1−3.製造方法>
上記したカプセル剤は、例えば、以下の手順により製造される。

0119

なお、カプセル剤の構成(一連の構成要素の形成材料)に関しては既に詳細に説明したため、以下では、その説明を随時省略する。また、以下では、例えば、図2及び図3に示した外郭部2を形成する場合に関して説明する。

0120

最初に、減粘材料を含む中心部1と、外郭部2を形成するために用いられる塗布液と、複数の粒状物質3とを準備する。

0121

塗布液を準備する場合には、例えば、保持材料と、溶媒等とを混合した後、その混合物撹拌する。これにより、溶媒により保持材料が溶解又は分散されるため、その保持材料を含む塗布液が得られる。この溶媒の種類は、特に限定されないが、例えば、水及びアルコール等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。なお、塗布液中における保持材料の含有量は、任意に設定可能であり、その保持材料の含有量は、塗布方法に応じて設定可能である。

0122

続いて、中心部1の表面に塗布液を塗布した後、その塗布液を乾燥させることにより、外郭部2を形成する。

0123

この場合には、中心部1の表面に塗布液を塗布する過程において、その中心部1の表面に供給量が増減を繰り返すように複数の粒状物質3を供給する。即ち、複数の粒状物質3を供給する場合には、供給量が相対的に増加する状態と供給量が相対的に減少する状態とを交互に繰り返すようにする。複数の粒状物質3の供給量が増減を繰り返していれば、供給量の増加時における複数の粒状物質3の供給量は、特に限定されないと共に、供給量の減少時における複数の粒状物質3の供給量は、特に限定されない。特に、供給量の減少時には、複数の粒状物質3の供給量を0にしてもよいし、その供給量を0よりも大きくしてもよい。

0124

ここでは、例えば、上記したように、小含有量領域2Bが複数の粒状物質3を含んでいないことに起因して含有量CBの値が0になるようにするために、供給量の減少時における複数の粒状物質3の供給量を0にする。即ち、中心部1の表面に塗布液を塗布する過程において、例えば、複数の粒状物質3を断続的に供給する。

0125

複数の粒状物質3を供給する回数は、外郭部2に含まれる大含有量領域2Aの数に応じて、任意に設定可能である。即ち、複数の粒状物質3を供給する回数は、1回だけでもよいし、2回以上でもよい。また、複数の粒状物質3を供給するタイミングは、外郭部2中における大含有量領域2A及び小含有量領域2Bの配置順に応じて、任意に設定可能である。即ち、塗布液の塗布過程において初めから複数の粒状物質3を供給してもよいし、塗布液の塗布過程において途中から複数の粒状物質3を供給してもよい。

0126

これにより、大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含む外郭部2が形成される。即ち、外郭部2が形成される場合には、複数の粒状物質3が供給されている工程において大含有量領域2Aが形成されると共に、複数の粒状物質3が供給されていない工程において小含有量領域2Bが形成される。

0127

この外郭部2の形成方法は、特に限定されない。具体的には、中心部1の表面に塗布液を塗布する方法は、例えば、塗布法及びスプレー法等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。

0128

また、外郭部2を形成するために用いる装置は、特に限定されない。具体的には、装置は、例えば、ハイスピードミキサスプレードライ及び流動層造粒コーティング装置等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。中でも、流動層造粒コーティング装置は、転動流動層コーティング装置旋回流動層コーティング装置及びウルスター(Wurster )型流動層造粒コーティング装置等であることが好ましい。例えば、転動流動層造粒コーティング装置は、円筒状の転動流動層の内部において、塗布対象物である中心部1を回転板の上で渦状流動させながら、スプレーノズルを用いて中心部1の表面に2種類の塗布液を塗布する装置である。この場合には、転動流動層の内部において、下から上に向けて風が流れることにより、中心部1が上方向に巻き上げられるため、その中心部1に縦方向動きが与えられる。しかも、回転板が回転することにより、中心部1が回転するため、その中心部1に横方向の動きが与えられる。これにより、中心部1が渦状に流動する。

0129

なお、ウルスター型流動層造粒コーティング装置に関する詳細は、例えば、以下の通りである。ウルスター法を用いた場合には、ウルスター型流動層造粒コーティング装置内の中央に位置する管内において、その管内を上昇するキャリアガス流が発生する。このため、管内に投入された中心部1は、キャリアガス流により重力に逆らいながら上方に運ばれる。上方に運ばれる中心部1が1又は2以上のスプレーノズルを通過する際、そのスプレーノズルから中心部1の表面に塗布液が並流で吹き付けられる。塗布液が吹き付けられた中心部1は、管内の壁面に沿って底部に落下した後、その底部において回収されることにより、管内において再び上方に運ばれる。これにより、中心部1の表面に再び塗布液が吹き付けられる。この吹き付け工程が繰り返されることにより、中心部1の表面に繰り返して塗布液が吹き付けられる。なお、スプレーノズルから中心部1の表面に塗布液が吹き付けられる場合には、例えば、底部から管内に向かって塗布液が吹き付けられる。このスプレーノズルは、例えば、底部から管内に向かって突出していてもよい。また、複数の粒状物質3を断続的に供給する場合には、例えば、その複数の粒状物質3を管内に断続的に投入すればよい。

0130

この流動層造粒コーティング装置の塗布原理を利用することにより、以下の利点が得られる。第1に、中心部1の表面が均一に塗布されるため、均一な厚さとなるように外郭部2が形成される。第2に、塗布量が容易かつ正確に調整されるため、外郭部2の厚さが厳密に制御される。第3に、外郭部2の厚さが厳密に制御されることに伴い、カプセル剤の寸法(平均粒径等)も厳密に制御される。

0131

よって、中空の構造物(外郭部2)の内部に減粘材料(中心部1)が収容されるため、カプセル剤が完成する。

0132

<1−4.作用及び効果>
本発明の一実施形態のカプセル剤によれば、図1図3に示したように、複数の粒状物質3を含む外郭部2により、減粘材料を含む中心部1の表面が被覆されている。この外郭部2中では、方向Dにおいて含有量Cが1又は2以上の極大Mを示すように複数の粒状物質3が分布している。よって、以下の理由により、優れた減粘機能を発揮することができる。

0133

図4は、比較例のカプセル剤(外郭部2)の断面構成を表しており、図2に対応している。図5は、図4に示した外郭部2中における複数の粒状物質3の分布を表しており、図3に対応している。

0134

比較例のカプセル剤は、図4に示したように、外郭部2中において複数の粒状物質3がほぼ均一に分散されているため、その外郭部2が大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含んでいないことを除いて、本発明の一実施形態のカプセル剤と同様の構成を有している。この場合には、外郭部2中において複数の粒状物質3がほぼ均一に分布しているため、図5に示したように、位置Pに依存せずに、複数の粒状物質3の含有量C(CC)がほぼ一定になる。これにより、方向Dにおいて複数の粒状物質3の含有量Cの変化を調べても、1又は2以上の極大Mが現れない。但し、比較例のカプセル剤(図4及び図5)に関して、外郭部2中に含まれている複数の粒状物質3の総量は、本発明の一実施形態のカプセル剤(図2及び図3)に関して、外郭部2中に含まれている複数の粒状物質3の総量と同様であるとする。

0135

比較例のカプセル剤では、複数の粒状物質3の含有量Cが方向Dにおいて1又は2以上の極大Mを示すように、その複数の粒状物質3が分布していない。この場合には、カプセル剤の製造過程において、そのカプセル剤の粒径を制御しにくくなるため、そのカプセル剤の粒径が増大しやすくなる。これにより、外郭部2が中心部1を徐放しにくくなるため、中心部1(減粘材料)が根本的に減粘機能を発揮しにくくなる。又は、中心部1(減粘材料)が減粘機能を発揮できたとしても、その減粘材料が減粘機能を発揮する時期を所望のタイミングとなるように制御しにくくなる。よって、中心部1(減粘材料)が優れた減粘機能を発揮することは困難である。

0136

これに対して、本発明の一実施形態のカプセル剤では、複数の粒状物質3の含有量Cが方向Dにおいて1又は2以上の極大Mを示すように、その複数の粒状物質3が分布している。この場合には、カプセル剤の製造過程において、そのカプセル剤の粒径を制御しやすくなるため、そのカプセル剤の粒径が増大しにくくなる。これにより、外郭部2が中心部1を徐放しやすくなるため、中心部1(減粘材料)が安定かつ再現性よく減粘機能を発揮しやすくなると共に、その減粘材料が減粘機能を発揮する時期を所望のタイミングとなるように制御しやすくなる。よって、中心部1(減粘材料)が優れた減粘機能を発揮することができる。

0137

特に、本発明の一実施形態のカプセル剤では、流体が水圧破砕法に用いられると共に、その流体が増粘剤を含んでいる場合において、中心部1が増粘剤を分解する材料を含んでいれば、流体の使用途中において増粘剤が分解されるため、その流体の粘度が減少する。よって、上記した中心部1が減粘材料を含んでいる場合と同様の理由により、優れた減粘機能を発揮することができる。

0138

外郭部2が大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含んでおり、その大含有量領域2A及び小含有量領域2Bが方向Dにおいて交互に配置されていれば、その方向Dにおいて複数の粒状物質の含有量Cが1又は2以上の極大Mを示すように、その複数の粒状物質3の分布を制御することができる。

0139

大含有量領域2Aが複数の粒状物質3を含んでいるのに対して、小含有量領域2Bが複数の粒状物質3を含んでいなければ、大含有量領域2A中における複数の粒状物質3の含有量CAと小含有量領域2B中における複数の粒状物質3の含有量CBとの差異が十分に大きくなるため、より高い効果を得ることができる。

0140

外郭部2中において、中心部1に最も近い位置に小含有量領域2Bが配置されていれば、外郭部2(保持材料)により中心部1がより強固に被覆(カプセル化)されるため、より高い効果を得ることができる。また、外郭部2中において、中心部1から最も遠い位置に小含有量領域2Bが配置されていれば、カプセル剤の製造過程において、造粒途中の粒子同士がより凝集しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。

0141

外郭部2が複数の粒状物質3を保持する高分子化合物を含んでいれば、その高分子化合物により外郭部2中における複数の粒状物質3の分散状態が維持される。よって、外郭部2中における複数の粒状物質3の分布を維持することができる。

0142

この他、本発明の一実施形態のカプセル剤の製造方法によれば、保持材料を含む塗布液を中心部1の表面に塗布しながら、その中心部1の表面に供給量が増減を繰り返すように複数の粒状物質3を供給することにより、外郭部2を形成している。よって、外郭部2中では、方向Dにおいて含有量Cが1又は2以上の極大Mを示すように複数の粒状物質3が分布するため、上記した優れた減粘機能を発揮するカプセル剤を製造することができる。

0143

特に、複数の粒状物質3を断続的に供給すれば、複数の粒状物質3を含んでいる大含有量領域2Aと、複数の粒状物質3を含んでいない小含有量領域2Bとが形成される。よって、上記したように、大含有量領域2A中における複数の粒状物質3の含有量CAと小含有量領域2B中における複数の粒状物質3の含有量CBとの差異が十分に大きくなるため、より高い効果を得ることができる。

0144

<1−5.変形例>
本発明の一実施形態のカプセル剤の構成に関しては、様々な変形例が考えられる。

0145

具体的には、外郭部2中(方向D)において複数の粒状物質の含有量Cが1又は2以上の極大Mを示すように、その複数の粒状物質3が分布していれば、その外郭部2の構成は、図2及び図3に示した構成に限られず、他の構成を有していてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。

0146

[第1変形例]
図6は、第1変形例のカプセル剤(外郭部2)の断面構成を表しており、図2に対応している。図7は、図6に示した外郭部2中における複数の粒状物質3の分布を表しており、図3に対応している。

0147

小含有量領域2Bが複数の粒状物質3を含んでいない場合には、図6及び図7に示したように、外郭部2中において、中心部1に近い側から大含有量領域2A及び小含有量領域2Bがこの順に交互に配置されていてもよい。この場合には、中心部1に最も近い位置に、大含有量領域2Aが配置されている。なお、中心部1から最も遠い位置に、大含有量領域2Aが配置されていてもよいし、小含有量領域2Bが配置されていてもよい。図6及び図7では、例えば、中心部1から最も遠い位置に大含有量領域2Aが配置されている場合を示している。

0148

これ以外の第1変形例のカプセル剤の構成は、本発明の一実施形態のカプセル剤の構成(図2及び図3)と同様である。また、図6及び図7に示した外郭部2を備えたカプセル剤は、大含有量領域2A及び小含有量領域2Bの形成順序が異なることを除いて、図2及び図3に示したカプセル剤の製造手順と同様の手順により製造される。

0149

[第2変形例]
図8は、第2変形例のカプセル剤(外郭部2)の断面構成を表しており、図2に対応している。図9は、図8に示した外郭部2中における複数の粒状物質3の分布を表しており、図3に対応している。

0150

小含有量領域2Bは、複数の粒状物質3を含んでいてもよい。但し、上記したように、小含有量領域2B中における複数の粒状物質3の含有量CBは、大含有量領域2A中における複数の粒状物質3の含有量CAよりも小さくなるように設定される。

0151

この場合には、図8及び図9に示したように、外郭部2中において、中心部1に近い側から小含有量領域2B及び大含有量領域2Aがこの順に交互に配置されていてもよい。この場合には、中心部1に最も近い位置に、小含有量領域2Bが配置されている。なお、中心部1から最も遠い位置に、大含有量領域2Aが配置されていてもよいし、小含有量領域2Bが配置されていてもよい。図8及び図9では、例えば、中心部から最も遠い位置に小含有量領域2Bが配置されている場合を示している。

0152

これ以外の第2変形例のカプセル剤の構成は、本発明の一実施形態のカプセル剤の構成(図2及び図3)と同様である。また、図8及び図9に示したカプセル剤は、複数の粒状物質3を含むように小含有量領域2Bを形成することを除いて、図2及び図3に示したカプセル剤の製造手順と同様の手順により製造される。

0153

[第3変形例]
図10は、第3変形例のカプセル剤(外郭部2)の断面構成を表しており、図8に対応している。図11は、図10に示した外郭部2中における複数の粒状物質3の分布を表しており、図9に対応している。

0154

小含有量領域2Bが複数の粒状物質3を含んでいる場合には、図10及び図11に示したように、外郭部2中において、中心部1に近い側から大含有量領域2A及び小含有量領域2Bがこの順に交互に配置されていてもよい。この場合には、中心部1に最も近い位置に、大含有量領域2Aが配置されている。なお、中心部1から最も遠い位置に、大含有量領域2Aが配置されていてもよいし、小含有量領域2Bが配置されていてもよい。図10及び図11では、例えば、中心部1から最も遠い位置に大含有量領域2Aが配置されている場合を示している。

0155

これ以外の第3変形例のカプセル剤の構成は、本発明の一実施形態のカプセル剤の構成(図2及び図3)と同様である。また、図10及び図11に示したカプセル剤は、大含有量領域2A及び小含有量領域2Bの形成順序が異なることを除いて、図8及び図9に示したカプセル剤の製造手順と同様の手順により製造される。

0156

[第4変形例]
ここでは具体的に図示しないが、外郭部2の構成は、図2図3及び図6図11に示した一連の外郭部2の構成のうちの2種類以上の組み合わせでもよい。この2種類の組み合わせの一例を挙げると、外郭部2が2以上の小含有量領域2Bを含んでいる場合において、一部の小含有量領域2Bは複数の粒状物質3を含んでいるが、それ以外の小含有量領域2Bは複数の粒状物質3を含んでいなくてもよい。

0157

また、本発明の一実施形態のカプセル剤の製造方法に関しては、様々な変形例が考えられる。

0158

具体的には、大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含むように外郭部2を形成可能であれば、その外郭部2の形成方法は、任意に変更可能である。この場合においても、同様の効果を得ることができる。

0159

[第5変形例]
図8及び図10に示したように、小含有量領域2Bが複数の粒状物質3を含むようにするためには、含有量CBを0よりも大きくするために、供給量の減少時における複数の粒状物質3の供給量を0よりも大きくすればよい。この場合には、供給量の増減を繰り返しながら複数の粒状物質3を連続的に供給することになる。なお、供給量の減少時における複数の粒状物質3の供給量は、供給量の増加時における複数の粒状物質3の供給量よりも少なければ、特に限定されない。

0160

これ以外の第5変形例のカプセル剤の製造方法は、本発明の一実施形態のカプセル剤の製造方法と同様である。

0161

[第6変形例]
大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含む外郭部2を形成するために、1種類の塗布液を用いると共に複数の粒状物質3を供給する代わりに、2種類の塗布液を用いてもよい。

0162

具体的には、2種類の塗布液を用いて外郭部2を形成する場合には、第1塗布液及び第2塗布液を準備する。第1塗布液は、保持材料を含んでいると共に、その第1塗布液中における複数の粒状物質の濃度は、第1濃度である。第2塗布液は、保持材料を含んでいると共に、その第2塗布液中における複数の粒状物質の濃度は、上記した第1濃度よりも大きい第2濃度である。第1濃度は、第2濃度よりも相対的に小さい濃度であれば、特に限定されないと共に、第2濃度は、第1濃度よりも相対的に大きい濃度であれば、特に限定されない。

0163

特に、第1濃度は、第1塗布液が複数の粒状物質3を含んでいないことに起因して0でもよいし、第1塗布液が複数の粒状物質3を含んでいることに起因して0よりも大きくてもよい。具体的には、図2及び図6に示したように、含有量CBを0にする場合には、第2塗布液が複数の粒状物質3を含んでいるのに対して、第1塗布液が複数の粒状物質3を含んでいないようにする。一方、図8及び図10に示したように、含有量CBを0よりも大きくする場合には、第1塗布液及び第2塗布液のそれぞれが複数の粒状物質3を含んでいるようにする。もちろん、第2濃度を第1濃度よりも大きくするために、第2塗布液は、上記した第1塗布液とは異なり、複数の粒状物質3を含んでいる。

0164

この後、中心部1の表面に第1塗布液及び第2塗布液のそれぞれを交互に塗布する。より具体的には、第1塗布液を塗布した後、その第1塗布液を乾燥させる工程と、第2塗布液を塗布した後、その第2塗布液を乾燥させる工程とを交互に繰り返す。第1塗布液を塗布する回数は、1回だけでもよいし、2回以上でもよい。同様に、第2塗布液を塗布する回数は、1回だけでもよいし、2回以上でもよい。もちろん、図2及び図8に示したように、中心部1に最も近い位置に小含有量領域2Bを配置させる場合には、最初に中心部1の表面に第1塗布液を塗布する。一方、図6及び図10に示したように、中心部1に最も近い位置に大含有量領域2Aを配置させる場合には、最初に中心部1の表面に第2塗布液を塗布する。これにより、第1塗布液を用いた塗布工程により小含有量領域2Aが形成されると共に、第2塗布液を用いた塗布工程により大含有量領域2Bが形成されるため、大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含む外郭部2が形成される。

0165

これ以外の第6変形例のカプセル剤の製造方法は、本発明の一実施形態のカプセル剤の製造方法と同様である。特に、第1塗布液が複数の粒状物質3を含んでいないようにすれば、複数の粒状物質3を含んでいる大含有量領域2Aと、複数の粒状物質3を含んでいない小含有量領域2Bとが形成される。よって、上記したように、大含有量領域2A中における複数の粒状物質3の含有量CAと小含有量領域2B中における複数の粒状物質3の含有量CBとの差異が十分に大きくなるため、より高い効果を得ることができる。

0166

[第7変形例]
大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含む外郭部2を形成するために、塗布液を塗布しながら複数の粒状物質3を供給する代わりに、塗布液を塗布する工程と複数の粒状物質3を供給する工程とを繰り返してもよい。

0167

具体的には、本発明の一実施形態のカプセル剤の製造方法と同様の手順により、保持材料を含む塗布液を準備する。この後、中心部1の表面において、塗布液を塗布する工程と、その塗布された塗布液に複数の粒状物質3を付着させる工程とを交互に繰り返す。より具体的には、塗布液を塗布すると共にその塗布液に複数の粒状物質3を付着させたのち、その複数の粒状物質3が付着された塗布液を乾燥させる工程を複数回繰り返す。塗布液を塗布する回数は、1回でもよいし、2回以上でもよい。同様に、塗布液に複数の粒状物質3を付着させる回数は、1回だけでもよいし、2回以上でもよい。なお、最後の工程は、塗布液を塗布する工程でもよいし、塗布液に複数の粒状物質3を付着させる工程でもよい。

0168

これにより、塗布済みの塗布液中の一部に複数の粒状物質3が分散されると共に、その複数の粒状物質3が保持材料により保持されるため、図2に示したように、小含有量領域2B及び大含有量領域2Aが交互に形成される。よって、小含有量領域2B及び大含有量領域2Aを含む外郭部2が形成される。

0169

これ以外の第7変形例のカプセル剤の製造方法は、本発明の一実施形態のカプセル剤の製造方法と同様である。この場合には、複数の粒状物質3を含んでいる大含有量領域2Aと、複数の粒状物質3を含んでいない小含有量領域2Bとが形成される。よって、上記したように、大含有量領域2A中における複数の粒状物質3の含有量CAと小含有量領域2B中における複数の粒状物質3の含有量CBとの差異が十分に大きくなるため、より高い効果を得ることができる。

0170

<2.カプセル剤の用途(粘度可変流体)>
次に、上記したカプセル剤の用途に関して説明する。

0171

カプセル剤の用途は、上記したように、カプセル剤を含む流体の使用途中において、その流体の粘度を減少させることを要する用途であれば、特に限定されない。

0172

ここでは、カプセル剤を利用して粘度が減少する流体を「粘度可変流体」と呼称する。この「粘度可変流体」とは、特定の目的を達成するために、使用途中において粘度を十分に減少させることができる流体である。この粘度可変流体は、上記したカプセル剤の製造方法を用いて製造される。

0173

「粘度を十分に減少させる」とは、前使用期間(流体の粘度の減少前)においては相対的に高い流体の粘度に基づく利点(高粘度由来利点)を活用することができると共に、後使用期間(流体の粘度の減少後)においては相対的に低い流体の粘度に基づく利点(低粘度由来利点)を活用することができる程度まで、その粘度が十分に減少することを意味している。これにより、前使用期間から後使用期間に至る過程において、共通(1種類)の流体を継続的に用いていながら、互いに相反する流体の粘度特性に基づく2種類の利点、即ち高粘度由来利点及び低粘度由来利点を活用することができる。

0174

<2−1.構成>
図12は、本発明の一実施形態における粘度可変流体の構成を表している。この粘度可変流体は、流体本体11と、1又は2以上のカプセル剤12とを含んでいる。

0175

[流体本体]
流体本体11は、粘度可変流体の主要成分であり、カプセル剤12及び後述する他の材料は、流体本体11中において分散又は溶解されている。この流体本体11は、例えば、液体である。流体本体11中においてカプセル剤12が分散されやすいと共に、そのカプセル剤12の分散状態が維持されやすいからである。この液体は、例えば、水及び有機溶剤等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。なお、例えば、粘度可変流体が水圧破砕法(破砕用流体)に用いられる場合には、上記した液体は、水を含んでいる。

0176

[カプセル剤]
カプセル剤12は、上記した本発明の一実施形態のカプセル剤と同様の構成を有している。即ち、カプセル剤12は、図1に示したように、減粘材料を含む中心部1と、複数の粒状物質3を含む外郭部2とを備えている。ここで説明した複数の粒状物質3は、本発明の一実施形態の粘度可変流体における第1粒状物質であるため、後述する複数の粒状物質13(第2粒状物質)とは異なる概念である。

0177

例えば、粘度可変流体が水圧破砕法(破砕用流体)に用いられる場合には、減粘剤としての役割を果たすカプセル剤12は、ブレーカ(breaker )と呼ばれる。なお、カプセル剤12のうち、本質的に減粘機能を発揮する減粘材料がブレーカと呼ばれる場合もある。

0178

このカプセル剤12は、流体本体11中において分散されていることが好ましい。粘度可変流体の粘度が均一に減少しやすいからである。なお、流体本体11中におけるカプセル剤12の含有量は、特に限定されない。このカプセル剤12の含有量は、例えば、後使用期間における粘度可変流体の粘度等の条件に応じて、任意に設定可能である。

0179

[他の材料]
なお、粘度可変流体は、更に、他の材料のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいてもよい。図13は、粘度可変流体の他の構成を表しており、図12に対応している。

0180

[複数の粒状物質]
他の材料は、例えば、複数の粒状物質13のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。ここで説明した複数の粒状物質13は、本発明の一実施形態の粘度可変流体における第2粒状物質であるため、上記した複数の粒状物質3(第1粒状物質)とは異なる概念である。より具体的には、複数の粒状物質3は、外郭部2中において保持材料により保持されている。これに対して、複数の粒状物質13は、保持材料により保持されておらず、流体本体11中において分散されている。

0181

複数の粒状物質13は、例えば、砂等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでおり、その砂等は、高分子化合物のうちのいずれか1種類又は2種類以上により被覆されていてもよい。砂の種類は、岩片及び鉱物片等であれば、特に限定されない。高分子化合物の種類は、砂等の表面を十分に被覆できれば、特に限定されない。この高分子化合物の種類は、1種類だけでもよいし、2種類以上でもよい。

0182

この複数の粒状物質13は、流体本体11中において分散されていることが好ましい。複数の粒状物質13が凝集及び沈降等している場合と比較して、その複数の粒状物質13が本来の役割を果たしやすいからである。

0183

なお、流体本体11中における複数の粒状物質13の含有量は、特に限定されないが、例えば、粘度可変流体の役割(機能)、用途及び目的等に応じて決定される。また、複数の粒状物質13の役割は、特に限定されないが、例えば、上記した含有量と同様に、粘度可変流体の用途及び目的等に応じて決定される。

0184

例えば、粘度可変流体が水圧破砕法(破砕用流体)に用いられる場合には、複数の粒状物質13は、いわゆるプロパントとしての役割を果たす。このプロパントは、上記したように、貯留岩の破壊時に生じた亀裂が閉塞することを防止するために用いられる。この場合には、流体本体11中において複数の粒状物質13は分散されており、その複数の粒状物質13の分散状態は維持されていることが好ましい。粘度可変流体の使用時において、複数の粒状物質13の輸送性が向上するからである。これにより、亀裂の内部に粘度可変流体が入り込む際に、その亀裂の内部に複数の粒状物質13が流体本体11と一緒に入り込みやすくなる。また、各亀裂の内部に入り込む複数の粒状物質13の量がばらつきにくくなる。

0185

なお、複数の粒状物質13は、プロパントに限られない。粘度可変流体が水圧破砕法(破砕用流体)以外の用途に用いられる場合には、その複数の粒状物質13は、プロパントとは異なる目的のために用いられてもよい。

0186

[増粘剤]
また、他の材料は、例えば、増粘剤14のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。この増粘剤14は、前使用期間における粘度可変流体の粘度を増加させる役割を果たしており、例えば、ゲル化剤及び架橋剤等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。ゲル化剤は、例えば、グアガム及びカルボキシメチルセルロース等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。架橋剤は、例えば、ホウ酸及びジルコニウム錯体等のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。粘度可変流体がゲル化剤を含んでいる場合には、例えば、その粘度可変流体はゲル化している。なお、流体本体11中における増粘剤14の含有量は、特に限定されない。この増粘剤14の含有量は、例えば、前使用期間における粘度可変流体の粘度等の条件に応じて、任意に設定可能である。この増粘剤は、流体本体11中において溶解されていてもよいし、分散されていてもよいし、双方でもよい。

0187

粘度可変流体が増粘剤14を含んでいない場合には、前使用期間における粘度可変流体の粘度は、実質的に、流体本体11自身の粘度に基づいて決定される。この場合には、流体本体11中におけるカプセル剤12等の分散状態を維持するために、前使用期間における粘度可変流体の粘度は、十分に高いことが好ましい。そこで、前使用期間における粘度可変流体の粘度が十分に高くない場合には、増粘剤14を用いることにより、前使用期間における粘度可変流体の粘度を高くすることが好ましい。流体本体11中においてカプセル剤12塗が凝集及び沈降等しにくくなるため、その流体本体11中においてカプセル剤12等の分散状態が維持されやすくなるからである。

0188

[添加剤]
また、他の材料は、各種添加剤のうちのいずれか1種類又は2種類以上である。この添加剤は、例えば、摩擦低減剤界面活性剤pH調整剤腐食防止剤殺生物剤及び鉄分制御剤等である。

0189

摩擦低減剤は、主に、粘度可変流体中における複数の粒状物質13の流動性を制御する。この摩擦低減剤は、例えば、ポリアクリルアミド等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。

0190

界面活性剤は、主に、減粘材料の分散性及び流動性等を制御する。この界面活性剤は、例えば、アルコール系活性剤等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。

0191

pH調整剤は、主に、粘度可変流体のpHを調整する。このpH調整剤は、例えば、炭酸カリウム等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。

0192

腐食防止剤は、主に、粘度可変流体の使用時において、その粘度可変流体と接触される機器及び器具等の腐食を防止する。この腐食防止剤は、例えば、ホルムアルデヒド及びイソプロピルアルコール等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。なお、粘度可変流体と接触する機器及び器具等は、例えば、その粘度可変流体を輸送するために用いられるパイプ等である。

0193

殺生物剤は、主に、粘度可変流体に混入される微生物の量が増加することを抑制する。この殺生物剤は、例えば、グルタルアルデヒド及び過酸化水素水等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。

0194

鉄分制御剤は、主に、鉄に起因する金属酸化物の沈殿を防止する。この鉄分制御剤は、例えば、酢酸、クエン酸、アスコルビン酸及びエチレングリコール等のうちのいずれか1種類又は2種類以上を含んでいる。

0195

<2−2.機能>
この粘度可変流体は、上記した本発明の一実施形態のカプセル剤と同様の構成を有するカプセル剤12を含んでいる。よって、粘度可変流体の使用途中において、カプセル剤13を利用して粘度可変流体の粘度が減少する。

0196

具体的には、前使用期間においては、減粘材料が未だ減粘機能を発揮できないため、粘度可変流体の粘度は初期状態のまま維持される。一方、後使用期間においては、減粘材料が減粘機能を発揮するため、粘度可変流体の粘度が減少する。

0197

<2−3.作用及び効果>
本発明の一実施形態の粘度可変流体によれば、1又は2以上のカプセル剤12を含んでおり、そのカプセル剤12が上記した本発明の一実施形態のカプセル剤と同様の構成を有している。この場合には、上記したように、1種類の粘度可変流体を用いていながら、その粘度可変流体の使用途中においてカプセル剤12が優れた減粘機能を発揮するため、その粘度可変流体の粘度が短時間で十分に減少する。よって、カプセル剤12の減粘機能を利用して、優れた粘度変化特性を得ることができる。

0198

特に、粘度可変流体が水圧破砕法(破砕用流体)に用いられるため、その粘度可変流体が複数の粒状物質13を含んでいる場合には、以下の効果が得られる。

0199

第1に、前使用期間においては、粘度可変流体の粘度が初期状態のまま維持されるため、その粘度可変流体中において複数の粒状物質13の分散状態が維持される。よって、粘度可変流体を加圧することにより、相対的に高い粘度可変流体の粘度を利用して、貯留岩の破壊時に生じた亀裂の内部に複数の粒状物質13を十分に入り込ませることができる。

0200

第2に、後使用期間においては、粘度可変流体の粘度が十分に減少するため、その粘度可変流体の流動性が向上する。よって、粘度可変流体を吸引等することにより、相対的に低い粘度可変流体の粘度を利用して、使用済みの粘度可変流体を短時間で回収することができる。

0201

第3に、上記したように、前使用期間において亀裂の内部に複数の粒状物質13を十分に入り込ませると共に、後使用期間において使用済みの粘度可変流体を短時間で回収するために、共通(1種類)の粘度可変流体を用いるだけで済む。よって、互いに相反する流体の粘度特性に基づく2種類の利点を容易かつ安定に活用することができる。

0202

この粘度可変流体に関する他の作用及び効果は、本発明の一実施形態のカプセル剤に関する作用及び効果と同様である。

0203

以下、本発明の実施例に関して説明する。説明する順序は、下記の通りである。但し、本発明の態様は、ここで説明する態様に限定されない。

0204

1.カプセル剤の製造
2.カプセル剤の評価

0205

<1.カプセル剤の製造>
実験例1)
まず、以下の手順により、図1図3に示した外郭部2を備えたカプセル剤を製造した。

0206

最初に、保持材料(スチレンブタジエンラテックス(SBラテックス))と、溶媒(重量比エタノール:水=50:50の混合物)とを混合した後、その混合物を撹拌することにより、塗布液を調製した。この場合には、塗布液中における保持材料の含有量を20重量%とした。

0207

続いて、転動流動層コーティング装置(フロイント産業株式会社製のLABO型)を用いて、中心部1(減粘材料である過硫酸アンモニウム,体積平均粒径=430μm)500gの表面に塗布液を塗布(スプレー)しながら乾燥させることにより、外郭部2を形成した。この場合には、全重量に対する中心部1の重量の割合が70%となるように、外郭部2の形成量を調整した。また、塗布液の塗布過程において、複数の粒状物質3(タルク,体積平均粒径=4μm)100gを5回に分けて装置内に断続的に投入した。

0208

これにより、複数の粒状物質3を含む大含有量領域2Aが形成されると共に、複数の粒状物質3を含まない小含有量領域2Bが形成されたため、その大含有量領域2A及び小含有量領域2Bを含む外郭部2により、中心部1の表面が被覆された。この場合には、複数の粒状物質3の投入タイミングを調整することにより、中心部1に最も近い位置に小含有量領域2Bが配置されると共に、その中心部1から最も遠い位置に小含有量領域2Bが配置されるようにした。よって、カプセル剤(体積平均粒径=660μm)が完成した。

0209

(実験例2)
減粘材料として、過硫酸アンモニウムに代えて過硫酸カリウム(体積平均粒径=330μm)を用いたことを除いて、実験例1と同様の手順により、カプセル剤(体積平均粒径=520μm)を製造した。

0210

(実験例3)
比較のために、外郭部2を形成しなかったことを除いて、実験例1と同様の手順を経た。これにより、中心部1(減粘材料である過硫酸アンモニウム,体積平均粒径=430μm)をそのまま用いて、非カプセル剤を製造した。

0211

(実験例4)
比較のために、図4及び図5に示した外郭部2を形成したことを除いて、実験例1と同様の手順により、カプセル剤(体積平均粒径=990μm)を製造した。この場合には、塗布液の塗布過程において複数の粒状物質3を装置内に投入する代わりに、あらかじめ複数の粒状物質3が含有された塗布液を調製した後、その塗布液を用いて外郭部2を形成した。なお、ここで用いた塗布液の塗布量及びその塗布液中における複数の粒状物質3の含有量は、実験例1において用いられた塗布液の塗布量及び複数の粒状物質3の投入量と同様である。なお、実験例1,4において、同量の塗布液を用いているにもかかわらずに、実験例4のカプセル剤の体積平均粒径が実験例1のカプセル剤の体積平均粒径よりも大きくなったのは、実験例4では、外郭部2の形成過程において造粒途中の粒子同士が凝集したため、多核構造を有するカプセル剤が製造されたからである。この多核構造を有するカプセル剤は、実質的に複数のカプセル剤により形成されているため、複数の中心部1(減粘材料)を含んでいる。

0212

<2.カプセル剤の評価>
上記したカプセル剤等の性能を調べたところ、表1に示した結果が得られた。ここでは、カプセル剤等の減粘機能(減粘効果)を簡易的に評価するために、そのカプセル剤等を含むグア液の粘度変化を調べた。

0213

グア液の粘度変化を調べる場合には、最初に、ビーカに収容されたイオン交換水1300gに、スリーワンモータを用いてイオン交換水を撹拌しながらグア粉末(SIGMA社製)12.56gを少量ずつ加えることにより、そのグア粉末を溶解させた。グア粉末が溶解しにくいため、イオン交換水中に未溶解のグア粉末の塊が存在していた場合には、スパチュラを用いてグア粉末の塊を押し潰すことにより、その未溶解のグア粉末の塊を溶解させた。これにより、グア粉末が溶解されたため、グア液が得られた。続いて、グア液にホウ酸0.985gを加えた後、そのグア液を撹拌(撹拌時間=4時間以上)した。なお、グア液中に未溶解のグアの塊が存在していた場合には、スパチュラを用いてグアの塊を押し潰すことにより、その未溶解のグアを溶解させた。続いて、ポリ瓶中にグア液160gを採取した。

0214

続いて、グア液を予備加熱加熱温度=80℃,加熱時間=30分間)した後、そのグア液を放置(放置時間=30分間)した。続いて、粘度測定装置(東機産業株式会社製のコーンプレート粘度計VE−22H)を用いてグア液の粘度(mPa・s)を測定した。この場合には、測定レンジ=H,回転速度=2.5rpm,温度=25℃とした。続いて、グア液中にカプセル剤等0.05gを投入した後、そのグア液を撹拌した。

0215

続いて、恒温槽(富山産業株式会社製のミニジェットオーブンMO−921,温度=80℃)の内部にグア液を保存した後、15分ごとにグア液の一部を取り出すことにより、そのグア液の粘度(mPa・s)を測定した。この場合には、グア液の保存時間が360時間に到達するまで粘度の測定を繰り返した。

0216

最後に、グア液の粘度の測定結果に基づいて、カプセル剤等の減粘効果を評価したところ、表1に示した結果が得られた。この場合には、グア液の保存開始後、2時間以上経過してから2時間以内に粘度が初期値(グア液の保存開始時の粘度)に対して90%以上減少した場合を「良」と判定すると共に、それ以外の場合を「不良」と判定した。

0217

0218

外郭部2を形成しなかった場合(実験例3)には、グア液の保存開始後、0.5時間以内に粘度が90%以上減少した。この結果は、中心部1(減粘材料)が外郭部2により被覆されていないため、グア液の保存開始直後から減粘材料が減粘効果を発揮したことを表している。

0219

外郭部2を形成したが、その外郭部2(方向D)において含有量Cがほぼ一定となるように複数の粒状物質3を分布させた場合(実験例4)には、グア液の保存開始後、1時間以内には粘度が減少しなかった。しかしながら、1時間経過後、粘度は、0.5時間以内に90%以上減少した。この結果は、多核構造を有するカプセル剤の崩壊に起因して、複数のカプセル剤が分離した際に複数の中心部1(減粘材料)が一斉に露出したためであると考えられる。この場合には、複数の中心部1が一斉に露出することに起因して、減粘材料が短時間で必要以上に減粘効果を発揮するため、その減粘材料が減粘効果を発揮する時期を意図的に遅らせることはできない。

0220

これに対して、外郭部2を形成すると共に、その外郭部2(方向D)において含有量Cが複数の極大Mを示すように複数の粒状物質3を分布させた場合(実験例1,2)には、グア液の保存開始後、3.5時間以内には粘度が減少しなかった。しかも、3.5時間経過後、粘度は2時間以内に90%減少した。この結果は、中心部1(減粘材料)が外郭部2により被覆されていると共に、その外郭部2中における複数の粒状物質3の分布が適正化されているため、減粘材料が減粘効果を発揮する時期を意図的に遅らせることができると共に、そのグア液の粘度が短時間で十分に減少したことを表している。

0221

これらの結果から、複数の粒状物質3を含む外郭部2により、減粘材料を含む中心部1の表面が被覆されており、その外郭部2中(方向D)において、含有量Cが1又は2以上の極大Mを示すように複数の粒状物質3が分布しているカプセル剤では、優れた減粘効果が発揮された。

0222

以上、実施形態及び実施例を挙げながら本発明を説明したが、その本発明は、実施形態及び実施例において説明した態様に限定されず、種々に変形させることが可能である。

0223

具体的には、カプセル剤及び粘度可変流体は、水圧破砕法(破砕用流体)に限られず、その水圧破砕用以外の用途に用いられてもよい。この場合においても、カプセル剤を含む粘度可変流体の使用途中において粘度が短時間で十分に減少するため、用途に応じた様々な効果を得ることができる。

0224

本出願は、日本国特許庁において2015年7月31日に出願された日本特許出願番号第2015−152588号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

実施例

0225

業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正コンビネーションサブコンビネーション、及び変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲の趣旨やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

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