Модификация реологических свойств вязкоупругого поверхностно-активного вещества

Модификация реологических свойств вязкоупругого поверхностно-активного вещества

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники изобретения

В этом разделе предоставлена информация об уровне техники, имеющем отношение к настоящему изобретению, и может не представлять собой прототип.

Изобретение связано с веществами, улучшающими реологические параметры вязкоупругих поверхностно-активных жидких систем (viscoelastic surfactant fluid systems, VES's). Конкретнее, оно связано с выбором и оптимизацией веществ, улучшающих реологические параметры жидких систем, используемых в широких диапазонах солесодержания и температуры. Более конкретно, оно связано с веществами, улучшающими реологические параметры, посредством сокращения времени восстановления после воздействия сдвигающего усилия и увеличения вязкости VES's, для применения в жидких составах для обработки приствольной зоны нефтяного месторождения.

Некоторые поверхностно-активные вещества при их нахождении в водных растворах образуют вязкоупругие жидкие среды. Такие поверхностно-активные вещества называются «вязкоупругие поверхностно-активные вещества» или "VES's". Другие компоненты, такие как дополнительные VES's, вспомогательные поверхностно-активные вещества, буферные растворы, кислоты, растворители и соли являются необязательными или необходимыми (в зависимости от используемой специфической VES жидкой системы) и выполняют такие функции, как повышение стабильности (особенно, термической стабильности) или увеличение вязкости систем путем модификации и/или стабилизации мицелл; все компоненты вместе называются вязкоупругой поверхностно-активной системой. Теоретических ограничений нет, но многие вязкоупругие поверхностно-активные системы формируют длинные палочкообразные или винтообразные мицеллы в водных растворах или везикулы. Сцепление этих мицеллиальных или везикулярных структур придает вязкость и упругость жидкой среде. Для жидкой среды, чтобы иметь хорошую вязкость и упругость в данных условиях, должны образовываться истинные мицеллы и необходимо истинное сцепление. Для этого требуется соответствие структуры поверхностно-активного вещества некоторым геометрическим необходимым условиям и наличие достаточной длины у мицелл или взаимодействий для адекватного сцепления.

Известно много химических добавок для улучшения реологических свойств (большая вязкость и/или большая стабильность, и/или большая устойчивость к солевому раствору, и/или сниженная чувствительность к сдвигающему усилию, и/или более быстрое повторное осуществление связывания, если мицеллы разрушены, например, сдвигающим усилием). Такие вещества обычно называются вспомогательными поверхностно-активными веществами, модификаторами реологических свойств или веществами, улучшающими реологические параметры, и т.п., и обычно они представляют собой спирты, органические кислоты, такие, как карбоновые кислоты, сульфоновые кислоты и сульфонаты. Такие вещества часто оказывают различные воздействия, в зависимости от их точной структуры и концентрации, что касается точной структуры поверхностно-активного вещества (например, длин углеводородных цепей групп в молекулах поверхностно-активного вещества и вспомогательного поверхностного-активного вещества) и концентрации. Например, такие вещества могут быть полезны в некоторых концентрациях и вредны (пониженная вязкость, сниженная стабильность, большая чувствительность к сдвигающему усилию, увеличение времен повторного осуществления связывания) - при других.

В частности, многие VES жидкие системы обнаруживают продолжительные времена восстановления вязкости после того, как они подвергаются продолжительному воздействию мощного сдвигающего усилия. Медленное восстановление может повлиять на уменьшение кажущейся вязкости и способность переноса расклинивающего агента в трещину при закреплении скважин. Несмотря на то, что известны добавки, которые могут сокращать времена восстановления VES после воздействия сдвигающего усилия и повышать вязкости, существует потребность в дополнительных веществах, улучшающих реологические параметры.

Сущность изобретения

Изобретение связано с использованием улучшающих реологические параметры веществ, которые улучшают восстановление вязкоупругих поверхностно-активных жидких систем (VES's) после воздействия сдвигающего усилия. В одном примере осуществления изобретения способ технологической обработки подземного пласта месторождения включает приготовление и закачку в ствол скважины жидкой среды, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и улучшающее реологические параметры вещество в концентрации, достаточной для снижения времени восстановления жидкой среды после воздействия сдвигающего усилия. Реологическое свойство может определяться волокном или твердой частицей как органической (например, полимерной), так и неорганической.

В другом примере осуществления изобретения способ включает приготовление и закачку в ствол скважины жидкой среды, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и улучшающее реологические параметры вещество, для снижения времени восстановления после воздействия сдвигающего усилия, причем способ представляет собой образование гидроразрывов обработкой, включающей первую стадию закачки жидкой среды и вторую стадию закачки жидкой среды. Жидкая среда, содержащая вязкоупругое поверхностно-активное вещество и улучшающее реологические параметры вещество, закачивается в течение первой стадии, и расклинивающий агент для закрепления скважин добавляется в жидкую среду в течение второй жидкостной стадии.

И еще в другом примере осуществления изобретения - способ образования гидроразрывов подземного пласта месторождения, способ включает предоставление первой жидкой среды, включающей в себя вязкоупругое поверхностно-активное вещество и улучшающее реологические параметры вещество, которое добавлено в концентрации, достаточной для обеспечения времени восстановления после воздействия сдвигающего усилия, равного 60 секундам или менее. Первая жидкая среда затем закачивается в ствол скважины под давлением, равным или большим, чем давление возникновения трещины в пласте месторождения. Далее вторая жидкая среда, содержащая вязкоупругое поверхностно-активное вещество и расклинивающий агент для закрепления скважин закачивается в ствол скважины под давлением, равным или большим, чем давление возникновения трещины в пласте месторождения. Необязательно, в то время как первая жидкая среда закачивается в течение первой жидкостной стадии закачки, вторая жидкая среда закачивается в течение второй жидкостной стадии закачки, третья жидкая среда, включающая в себя второе улучшающее реологические параметры вещество, может закачиваться в течение второй жидкостной стадии. В некоторых примерах в течение второй жидкостной стадии, в то время как скорость закачивания третьей жидкой среды понижается, скорость закачивания второй жидкой среды повышается.

Также изобретение связано со способами снижения времени восстановления после воздействия сдвигающих усилий на жидкие среды, базирующиеся на вязкоупругом поверхностно-активном веществе, которое включает в себя обеспечивающее образование жидкой среды вязкоупругое поверхностно-активное вещество и добавку улучшающего реологические параметры вещества в концентрации, достаточной для обеспечения времени восстановления после воздействия сдвигающего усилия, равного 60 секундам или менее.

Способы изобретения базируются на вязкоупругих поверхностно-активных жидких системах, в которых вязкоупругое поверхностно-активное вещество может быть катионным, амфотерным, анионным или цвитерионным вязкоупругим поверхностно-активным веществом. Включенным вместе с вязкоупругим поверхностно-активным веществом является улучшающее реологические параметры вещество, которое служит для снижения времени восстановления после воздействия сдвигающего усилия на жидкую среду VES и может также повышать вязкость жидкости. Улучшающее реологические параметры вещество расширяет условия, при которых VES системы могут использоваться, и снижает количество необходимого поверхностно-активного вещества, что в свою очередь сокращает вспомогательные средства и улучшает очистку скважины.

Улучшающие реологические параметры вещества могут быть твердыми частицами или волокнами. В некоторых примерах осуществления изобретения улучшающие реологические параметры вещества представляют собой полимеры, либо волокнистые, либо корпускулярные, которые могут быть линейными, разветвленными или поперечносшитыми полимерами, которые могут иметь молекулярную структурную форму в виде гребенки, ветвящегося дерева, щетки, привитого компонента, звезды или разветвленной звездочки, или могут быть олигомерными. Некоторые вещества, применяемые как улучшающие реологические параметры вещества, представляют собой твердые циклические димеры или твердые полимеры некоторых органических кислот, которые гидролизуются при известных и контролируемых условиях по температуре, времени и рН; при этом продуктами деградации являются органические кислоты. Один пример представляет собой твердый циклический димер молочной кислоты. Другие включают полимеры молочной кислоты, гликолевой кислоты и сополимеры молочной кислоты и гликолевой кислоты. И еще другой пример представляет собой твердый циклический димер гликолевой кислоты.

Другие вещества, такие как барит, зольная пыль, порошок оксида кремния тонкого измельчения, другие кристаллические или аморфные кремнеземы, спеченный боксит, тальк, слюда, керамические материалы, стеклянные шарики, карбонаты, таконит, бензойная кислота, соли, каменная соль, крахмал, оксид магния, скорлупа грецких орехов, кокосовый орех, орех-пекан, миндаль, плод фителефаса, бразильский орех, др.; размолотая или дробленая шелуха семечек из зерен плодов, таких как слива, маслина, персик, вишня, абрикос, др.; размолотая или дробленая шелуха семечек других растений, таких как кукуруза; переработанные древесные материалы, такие как полученные из лесоматериалов, таких как дуб, пекан, грецкий орех, тополь, красное дерево, др., ракушки, алюминиевые гранулы и им подобные могут использоваться в качестве улучшающих реологические параметры веществ, либо в волокнистой, либо в корпускулярной форме.

В добавление к нефтепромысловым применениям улучшающее реологические параметры вещество изобретения может применяться в домашних и промышленных средствах для чистки, в сельскохозяйственных химикатах, в средствах личной гигиены, в косметических средствах, в фармацевтических препаратах, в полиграфическом производстве и в других областях.

Также некоторые примеры осуществления изобретения представляют собой восстанавливающиеся после воздействия сдвигающего усилия жидкие среды, включающие вязкоупругое поверхностно-активное вещество и улучшающее реологические параметры вещество, для которых время восстановления после воздействия сдвигающего усилия составляет 60 секунд или менее, и для которых улучшающее реологические параметры вещество представляет собой волокнистый материал, корпускулярный материал или комбинацию их обоих.

Подробное описание некоторых примеров осуществления изобретения

В самом начале следует отметить, что во внедрении какого-либо фактически существующего примера осуществления изобретения многочисленные способы реализации конкретные решения должны быть воплощены для достижения внедрения конкретных заданных показателей, таких как соответствие заданной системе и ограничениям, связанным с коммерческой деятельностью, которые будут изменяться от одного внедрения к другому. Кроме того, следует принять во внимание, что такая деятельность по внедрению может быть комплексной и требующей много времени, но как бы то ни было, будет рутинной задачей для того, кто является специалистом в данной области техники, располагающим эффектом от раскрытия этого изобретения.

Описание и примеры представлены лишь для иллюстративных целей некоторых вариантов осуществления изобретения и не должны истолковываться как ограничение объема притязаний и применимости изобретения. Тогда как композиции настоящего изобретения описаны в этом документе как включающие определенные вещества, следует понимать, что композиция может необязательно включать в себя два или более химически различных веществ. Кроме того, композиция также может включать в себя некоторые компоненты, другие, чем компоненты уже упомянутые. В сущности изобретения и в этом подробном описании все численные значения величины следует истолковывать только как приведенные с термином «приблизительно» (в том случае, если они приведены таким образом), и затем переистолковать эти значения как неизмененные, несмотря на то, что так указано в контексте. Также в сущности изобретения и в подробном описании следует понимать, что перечисленный диапазон концентраций или описанный в качестве применимого, пригодного или тому подобных, предполагает, что какая-либо и каждая концентрация в пределах диапазона, включая концевые точки, рассматривается как применимая, пригодная, как было заявлено. Например, "диапазон от 1 до 10" понимается как указывающий на каждое и всякое возможное число во всем диапазоне между, приблизительно, 1 и, приблизительно, 10. Таким образом, даже если есть описанные измерительные точки в пределах диапазона, или даже если в пределах диапазона нет описанных точек, которые точно определяются или относятся только к некоторым из описанных, то это понимается так, что изобретатели принимают во внимание и подразумевают, что любые и все измерительные точки в пределах диапазона рассматриваются как описанные, и что объектом владения изобретателей является весь диапазон и все точки в пределах диапазона.

Когда жидкие среды становятся более вязкими посредством добавления вязкоупругих поверхностно-активных систем, возрастание вязкости предполагается за счет образования мицелл, например винтообразных мицелл или везикул, которые сцепляются, придавая жидкой среде структуру, приводящую к большей вязкости. Кроме вязкости самой по себе, важным аспектом жидкостных свойств является степень и скорость восстановления вязкости или возвращения к исходному состоянию в том случае, когда жидкая среда подвергается воздействию сильного сдвигающего усилия и затем сдвигающее усилие понижается. Для VES жидких сред сдвигающее усилие может разрушать мицеллиальную структуру, после чего структура повторно формируется. Контролирование степени и скорости повторной сборки (повторное смыкание трещины после гидравлического разрыва) необходимо для достижения максимума эксплуатационных качеств поверхностно-активной системы для различных областей применения. Например, при гидравлическом разрыве пласта для жидкой среды является важным возвратить вязкость как можно быстрее после выхода из области воздействия сильного сдвигающего усилия в системе труб скважины и вхождения в среду воздействия низкого сдвигающего усилия при гидроразрыве пласта. С другой стороны, это благоприятно для чистки гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра, чтобы придать небольшое замедление восстановлению полноценной вязкости в целях «выпустить струей» более эффективно твердую фазу бурового раствора с нижнего уровня ствола скважины в низкоскоростную кольцевую зону вокруг скважины. После того, как в низкоскоростной кольцевой зоне вокруг скважины обеспечивается восстановленная вязкость, эта твердая фаза бурового раствора эффективно транспортируется на поверхность.

Вязкоупругие поверхностно-активные жидкие системы, как было показано, имеют превосходные реологические свойства для применений при гидравлическом разрыве пласта; однако, время восстановления после воздействия сдвигающего усилия, не соответствующая жидкой среде вязкость часто диктуют минимум концентрации требуемого поверхностно-активного вещества. Например, жидкая среда с некоторой концентрацией поверхностно-активного вещества может иметь подходящую вязкость для разрыва пласта при заданной температуре, но минимальная применимая концентрация может быть высока, поскольку для медленного восстановления после воздействия сдвигающего усилия нужна меньшая концентрация. Примером подходящего времени восстановления после воздействия сдвигающего усилия является время приблизительно 60 секунд или менее, предпочтительно, приблизительно 40 секунд или менее, более предпочтительно, приблизительно 20 секунд или менее, и еще более предпочтительно, приблизительно 15 секунд или менее. Время большее, чем 60 секунд может негативно воздействовать на уменьшение кажущейся вязкости и перенос расклинивающего агента в трещину.

Под «временем восстановления после воздействия сдвигающего усилия» подразумевается время, определенное с использованием обычного оборудования для определения времени восстановления после воздействия сдвигающего усилия, где жидкость переливается туда и обратно между лабораторным стаканом и чашечкой смесителя, и восстановление жидкости характеризуется двухразовым визуальным наблюдением, относящемся как к начальному, так и к конечному временам восстановления. Начальное время восстановления жидкости представляет собой время, при котором появляется «налипание» жидкой среды (когда жидкость проявляет первые признаки упругости, на что указывает то, что жидкости требуется более продолжительное время для достижения плоской поверхности в приемном лабораторном стакане при переливании). Конечное время восстановления жидкости представляет собой время, при котором проявляется «наплыв» жидкости. Жидкостные «наплывающие выступы» при наклоне верхних лабораторного стакана или чашечки, содержащих жидкость, не приводят в результате к втеканию жидкости в нижний контейнер, но приводят, до некоторой степени, к образованию «наплывающего выступа», и перемещение контейнера обратно в вертикальную позицию перемещает обратно «наплывающий выступ». Для целей данного документа «наплыв» используется для того, чтобы установить, когда жидкость достигает своей почти равновесной упругости и, таким образом, время восстановления после воздействия сдвигающего усилия.

Сокращение времени восстановления вязкости дает возможность использовать VES жидкие системы, которые в ином случае не подойдут для многообразных областей применения. Кроме того, когда модификатор реологических свойств также повышает вязкость жидкости, тогда меньшее количество поверхностно-активного вещества требуется для обеспечения заданной вязкости. Примеры улучшающих реологические параметры веществ даны в Заявке на патент США, порядковый № 10/994664, которая направлена тем же патентовладельцем, что и у настоящего изобретения.

Изобретатели раскрывают определенные добавки, которые, будучи включенными в определенные вязкоупругие поверхностно-активные жидкие системы (такие, как катионные, амфотерные, анионные и цвитерионные вязкоупругие поверхностно-активные жидкие системы) в надлежащей концентрации, соответствующей поверхностно-активному веществу как активному ингредиенту, существенно сокращают время восстановления VES систем после воздействия сдвигающего усилия, и в то же время сохраняя или даже понижая вязкость жидкости. В некоторых случаях восстановление после воздействия сдвигающего усилия может быть почти моментальным. Добавки, названные "улучшающие реологические параметры вещества", эффективны для сокращения времени восстановления вязкости или «повторного смыкания трещины после гидравлического разрыва», для сокращения времени после сильного сдвигающего усилия, и для повышения вязкости VES систем при заданной температуре, в создании жидкостей, более применимых для многообразных целей, таких как, но не ограничиваясь только ими, применения в качестве нефтепромысловых составов для обработки приствольной зоны, в качестве специальных жидкостей для воздействия на пласт, в особенности, в качестве жидкостей гидроразрыва. Улучшающие реологические параметры вещества расширяют условия, при которых VES системы могут использоваться, и снижают количество необходимого поверхностно-активного вещества, что в свою очередь сокращает вспомогательные средства и улучшает очистку скважины.

Улучшающие реологические параметры вещества могут быть твердыми частицами или волокнами. В некоторых примерах осуществления изобретения улучшающие реологические параметры вещества представляют собой полимеры, либо волокнистые, либо корпускулярные, которые по проекции молекулярной структуры могут быть линейными, разветвленными или поперечносшитыми, которые могут иметь структурную форму в виде гребенки, ветвящегося дерева, щетки, привитого компонента, звезды или разветвленной звездочки, или могут быть олигомерными. Полимеры могут содержать повторяющиеся структурные единицы, отличные от виниловых эфиров, винилакрилатов и соответствующих гидролизованных групп. Возможные другие повторяющиеся структурные единицы представляют собой, например, полиэтиленоксид/полиэтиленгликоль или полипропиленоксид/полипропиленгликоль. Сополимеры могут быть хаотическими, чередующимися или блок-сополимерами. Эти улучшающие реологические параметры вещества могут быть растворимыми или нерастворимыми в нефтепромысловом составе для обработки приствольной зоны. В случае растворимых веществ скорость растворения улучшающих реологические параметры веществ может зависеть от температуры и концентраций других компонентов нефтепромыслового состава для обработки приствольной зоны, как например содержания воды.

Улучшающие реологические параметры вещества, используемые в соответствие с изобретением, представляют собой, главным образом, твердые частицы или волокна, которые могут основываться на полимере (как изложено выше), где полимеры представляют собой природные или синтетические полимеры. Примеры некоторых пригодных полимерных материалов включают, но не ограничиваются только ими, замещенные и незамещенные лактиды, гликолиды, полимолочная кислота, полигликолевая кислота, сополимер полимолочной кислоты и полигликолевой кислоты, сополимер гликолевой кислоты с другими гидрокси-, карбокси- или гидроксикарбокси-содержащими фрагментами, сополимер молочной кислоты с другими гидрокси-, карбокси- или гидроксикарбокси-содержащими фрагментами или смеси предыдущих веществ. Некоторые другие вещества, пригодные для использования, представляют собой все те полимеры гидроксиуксусной кислоты (гликолевой кислоты) с ней самой или с другими гидрокси-, карбокси- или гидроксикарбокси-содержащими фрагментами, описанными в патентах США №№ 4848467; 4957165; и 4986355. Подходящие вещества для волокон изобретения также описаны в Заявках на патент США, №№ публикации 2003/002195 и 2004/0152601, которые обе направлены тем же патентовладельцем, что и у настоящего изобретения. Другие полимеры, например те, которые разрушаются при других температурах и других значениях рН, или те, которые имеют различные химические совместимости, могут применяться, например, поливиниловый спирт, необязательно с подходящей измененной добавками жидкостью-наполнителем.

Некоторые вещества, используемые как улучшающие реологические параметры вещества изобретения, представляют собой твердые циклические димеры, или твердые полимеры некоторых органических кислот, которые гидролизуются при известных и контролируемых условиях по температуре, времени и рН; для которых продуктами разрушения являются органические кислоты. Один пример представляет собой твердый циклический димер молочной кислоты (известный как «лактид»), который имеет точку плавления при температуре от 95 до 125°C (в зависимости от оптической активности). Другой представляет собой полимер молочной кислоты (иногда называемый полимолочной кислотой (или «PLA»), или полилактат, или полилактид). Другой пример представляет собой твердый циклический димер гликолевой кислоты (известный как «гликолид»), который имеет точку плавления приблизительно 86°C. Еще другой пример представляет собой полимер гликолевой кислоты (гидроксиуксусной кислоты), также известный как полигликолевая кислота («PGA») или полигликолид. Другой пример представляет собой сополимер молочной кислоты и гликолевой кислоты. Эти полимеры и сополимеры представляют собой полиэфиры. Обычно циклические димеры полимеризуются с образованием конечного полимера, из которого изготавливается волокно, но при низкотемпературных технологических операциях волокно может быть изготовлено непосредственно из твердых циклических димеров. Непосредственно после получения коммерчески доступные вещества могут содержать некоторое количество свободной кислоты, например, вплоть до 5%, и некоторое количество растворителя, обычно воды.

NatureWorks LLC, Minnetonka, MN, USA, принадлежащая Cargill Inc., Minneapolis, MN, USA, производит твердый циклический димер молочной кислоты, называемый «лактид», и из него производит полимеры молочной кислоты, или полилактиды с различными молекулярными массами и степенями кристалличности, под характерным торговым названием NatureWorks™ PLA. PLA's, существующие от производителя NatureWorks, чаще всего имеют молекулярные массы от, приблизительно, 100000, хотя любой полилактид (изготовленный посредством любого процесса любым производителем) как вещество любой молекулярной массы и любой степени кристалличности может использоваться в примерах осуществления изобретения. Полимеры PLA представляют собой твердые вещества при комнатной температуре и гидролизуются водой с образованием молочной кислоты. Эти полимеры, доступные от NatureWorks, обычно имеют температуры плавления кристаллов от, приблизительно, 120 до, приблизительно, 170°C, но и другие доступны. Поли(d,l-лактид) доступен от Bio-Invigor, Beijing and Taiwan, с молекулярными массами до 500000. Bio-Invigor также поставляет полигликолевую кислоту (также известную как полигликолид) и различные сополимеры молочной кислоты и гликолевой кислоты, часто называемые "полиглактин" или поли(сополимер лактида с гликолидом). Скорости гидролитических реакций всех этих веществ определены, наряду с другими факторами, в соответствие с молекулярной массой, кристалличностью (соотношением кристаллического и аморфного вещества), физической формой (размер и форма твердой частицы), и в случае с полилактидом, количествами двух оптических изомеров. (Встречающиеся в природе формы 1-лактида - частично кристаллические полимеры; синтетические формы d,l-лактида - аморфные полимеры.) Аморфные участки являются более подверженными гидролизу, чем кристаллические участки. Более низкая молекулярная масса, меньшая кристалличность и большее соотношение площади поверхности к массе - все это приводит в результате к более быстрому гидролизу. Гидролиз ускоряется повышением температуры, добавлением кислоты или основания, или добавлением вещества, которое реагирует с продуктом (продуктами) гидролиза.

Гомополимеры могут быть более кристаллическими, сополимеры обычно бывают аморфными, за исключением тех случаев, когда они являются блок-сополимерами. Степень кристалличности можно проконтролировать при технологическом процессе для гомополимеров, и при технологическом процессе и учитывая соотношение и вклад лактида и гликолида для сополимеров. Полигликолид может быть изготовлен в пористой форме. Некоторые волокна растворяются в воде очень медленно до того как они подвергнутся гидролизу. В некоторых примерах осуществления изобретения улучшающие реологические параметры вещества могут исчезнуть непосредственно в месте их локализации или хранения после или в процессе обработки. Хотя обычно они в набивке из расклинивающего агента в трещине, эта локализация может также быть в составной части суспензии в стволе скважины, в перфорациях, в гравийной набивке, как компонент фильтрационной корки бурового раствора на стенках ствола скважины или трещины, или в природных трещинах или пустотах в пласте месторождения. Волокно/полимерная вязкоупругая система может применяться в месторождениях карбонатной руды, песчаника, сланца и угля, или их комбинаций. Особое преимущество этих веществ заключается в том, что волокна изобретения и получаемые в результате кислоты являются нетоксичными и поддающимися биологическому разложению.

Другие вещества, такие как барит, зольная пыль, порошок оксида кремния тонкого измельчения, другие кристаллические или аморфные кремнеземы, спеченный боксит, тальк, слюда, керамические материалы, стеклянные шарики, карбонаты, таконит, бензойная кислота, соли, каменная соль, крахмал, оксид магния, скорлупа грецких орехов, кокосовый орех, орех-пекан, миндаль, плод фителефаса, бразильский орех, др.; размолотая или дробленая шелуха семечек (включая плодовые косточки) из зерен плодов, таких как слива, маслина, персик, вишня, абрикос, др.; размолотая или дробленая шелуха семечек других растений, таких как кукуруза (например, сердцевина кукурузного початка или кукурузные зернышки), др.; переработанные древесные материалы, такие как полученные из лесоматериалов, таких как дуб, пекан, грецкий орех, тополь, красное дерево, др., ракушки, алюминиевые гранулы и им подобные могут использоваться в качестве улучшающих реологические параметры веществ, либо в волокнистой, либо в корпускулярной форме. Вещества могут быть встречающимися в природе и не измененными в виде их производных и/или необработанными встречающимися в природе веществами, а также веществами, основанными на встречающихся в природе веществах, которые были подвергнуты обработке и/или получению из них производных. По существу, любые вещества, которые не будут разрушительно воздействовать на эксплуатацию или обработку жидкой среды, являются подходящими для использования в качестве улучшающих реологические параметры веществ. Предпочтительно, чтобы вещества в большой степени сохраняли свой размер и форму в процессе применения.

Твердые частицы и волокна изобретения могут быть покрыты каким-либо подходящим покрытием для замедления гидролиза. Неограничивающие примеры покрывающих веществ включают поликапролат (сополимер гликолида и эпсилон-капролактона) и стеарат кальция, каждый из которых гидрофобный. Поликапролат сам по себе гидролизуется медленно. Создание гидрофобного слоя на поверхности веществ волокон изобретения каким бы то ни было образом замедляет гидролиз. Упомянутое это покрытие в данном документе может относится к капсулированию или просто к изменению поверхности химической реакцией или образованием, или добавлением тонкой пленки другого вещества, например масла. Разрушение не происходит до тех пор, пока вода не будет контактировать с веществами волокон.

Хотя любые удобные форма и размер могут быть включены в жидкие среды, применяемые в способах изобретения, волокна, применяемые в некоторых примерах осуществления изобретения, имеют длину, приблизительно, 2-25 мм, предпочтительно, приблизительно, 3-18 мм, более предпочтительно, приблизительно 6 мм; они имеют массовый номер волокна, приблизительно, 0,1-20 денье, предпочтительно, приблизительно, 0,15-6 денье, более предпочтительно, приблизительно, 1,4. Улучшающее реологические параметры вещество может применяться в любых удобных концентрациях в жидкой среде, в то время как в некоторых примерах осуществления изобретения улучшающее реологические параметры вещество включено в концентрации от, приблизительно, 0,0001% до, приблизительно, 5% масс., основываясь на общей массе жидкой среды, предпочтительно, от, приблизительно, 0,0001% до, приблизительно, 1% масс., основываясь на общей массе жидкой среды, и более предпочтительно, от, приблизительно, 0,0001% до, приблизительно, 0,25% масс., основываясь на общей массе жидкой среды. В некоторых примерах осуществления изобретения улучшающее реологические параметры вещество включено, основываясь на площади поверхности, предусмотренной на объем жидкой среды, например, и не обязательно ограничиваясь этим, от, приблизительно, 0,1 м² до, приблизительно, 10 м² на литр жидкой среды, предпочтительно, от, приблизительно 0,2 м² до, приблизительно, 5 м² на литр жидкой среды, и более предпочтительно, от, приблизительно, 0,5 м² до, приблизительно, 5 м² на литр жидкой среды. И еще в других случаях улучшающее реологические параметры вещество включено в количестве, которое обеспечивает площадь поверхности, приблизительно, 0,1 м² на литр жидкой среды или более, предпочтительно, от, приблизительно, 0,2 м² на литр жидкой среды или более, и более предпочтительно, от, приблизительно, 0,5 м² на литр жидкой среды или более.

Улучшающие реологические параметры вещества настоящего изобретения дают желаемые результаты с катионными, амфотерными, анионными и цвитерионными вязкоупругими поверхностно-активными системами. Предпочтительные жидкие системы основываются на цвитерионных поверхностно-активных веществах. В большинстве случаев, особенно подходящие цвитерионные поверхностно-активные вещества имеют формулу:

RCONH-(CH₂)_a(CH₂CH₂O)_m(CH₂)_b-N⁺(CH₃)₂-(CH₂)_a'(CH₂CH₂O)_m'(CH₂)_b'COO^-

в которой R представляет собой алкильную группу, которая содержит от, приблизительно, 17 до, приблизительно, 23 атомов углерода, которые могут быть соединены в разветвленную или прямую цепь, которая может быть насыщенной или ненасыщенной; a, b, a', и b' представляют собой, каждое, от 0 до 10, и m и m' представляют собой, каждое, от 0 до 13; a и b представляют собой, каждое, 1 или 2, если m не равно 0 и (a+b) представляют собой от 2 до 10, если m равно 0; a' и b' представляют собой, каждое, 1 или 2, когда m' не равно 0, и (a'+b') представляют собой от 1 до 5, если m равно 0; (m+m') представляют собой от 0 до 14; и CH₂CH₂O может также быть OCH₂CH₂.

Предпочтительные цвитерионные поверхностно-активные вещества включают бетаины. Два подходящих примера бетаинов представляют собой BET-O и BET-E. Поверхностно-активное вещество в BET-O-30 показано ниже; его химическое название представляет собой олеиламидопропилбетаин. Он обозначен как BET-O-30, потому что такой же, полученный от фирмы-поставщика (Rhodia, Inc. Cranbury, New Jersey, U.S.A.) называется Mirataine BET-O-30, потому что он содержит группу амида олеиновой кислоты (включая концевую группу C₁₇H₃₃алкена, как показано ниже) и содержит, приблизительно, 30% активного поверхностно-активного вещества; остальное приходится главным образом на воду, хлорид натрия и пропиленгликоль. Аналогичное вещество, BET-E-40, также доступен от Rhodia и содержит группу амида эруковой кислоты (включая концевую группу C₂₁H₄₁алкена, как показано ниже) и содержит, приблизительно, 40% активного ингредиента, с остальным содержимым, представляющим собой, главным образом, воду, хлорид натрия и изопропанол. VES системы, а именно BET-E-40, необязательно содержат, приблизительно, 1% продукта конденсации нафталинсульфоновой кислоты, например полинафталинсульфоната натрия, в качестве модификатора реологических свойств, как это описано в Заявке на патент США, № публикации 2003-0134751. Поверхностно-активное вещество в BET-E-40 также показано ниже; его химическое название представляет собой эруциламидопропилбетаин. Непосредственно полученные концентраты BET-E-40, которые использовали в экспериментах, указаны ниже, где они отнесены к "VES" и "VES-I". BET поверхностно-активные вещества, и другие VES's, которые подходят для настоящего изобретения, описаны в Патенте США № 6258859. В соответствии с этим патентом, BET поверхностно-активные вещества образуют вязкоупругие гели в присутствии некоторых органических кислот, солей органических кислот, или неорганических солей; в том патенте неорганические соли присутствовали в массовой концентрации до, приблизительно, 30%. Вспомогательные поверхностно-активные вещества могут быть полезны для расширения солевой устойчивости и для увеличения стойкости геля, и для снижения чувствительности VES-жидкой среды к сдвигающему усилию, а именно для BET-O-типа поверхностно-активных веществ. Пример, данный в Патенте США № 6258859, представляет додецилбензолсульфонат натрия (SDBS), также показанный ниже. Другие пригодные вспомогательные поверхностно-активные вещества включают, например такие, которые имеют, SDBS-подобную ст