Способы извлечения углеводородов из подземного пласта и способы обработки углеводородного материала внутри подземного пласта

Способы извлечения углеводородов из подземного пласта и способы обработки углеводородного материала внутри подземного пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестные ссылки на родственные заявки

В настоящей заявке испрашивается приоритет в связи с заявкой US №14/088339, поданной 22 ноября 2013 г., которая в полном объеме включена в настоящее описание в качестве ссылки.

Область техники

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся в основном к способам извлечения углеводородов из подземного пласта и к способам обработки углеводородного материала внутри подземного пласта. Более подробно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам извлечения углеводородов из подземного пласта с использованием суспензии, включающей реакционно-способные частицы, и к родственным способам обработки углеводородного материала внутри подземного пласта.

Предпосылки создания настоящего изобретения

В промышленности по выпуску бурового оборудования и по заканчиванию скважин наступают периоды времени, когда возникают трудности и наблюдается возрастание стоимости работ по извлечению углеводородного материала, локализованного в подземном пласте, для дальнейшей обработки. Например, для извлечения суспендирования и отделения углеводородных материалов, включая высокомолекулярные углеводороды, такие как асфальтены (например, битум) и различные парафины, обычно требуется использование дорогостоящих и неэффективных процессов извлечения, таких как нагнетание пара в пласт. Кроме того, присутствие таких высокомолекулярных углеводородов в извлеченном углеводородном материале может потребовать дополнительные обработку и расходы, так как такие углеводороды могут иметь ограниченную коммерческую применимость и потребовать использование дорогостоящих и сложных процессов очистки (например, процессы крекинга), для превращения их в рентабельные продукты.

Следовательно, чтобы исключить одну или более указанных выше проблем, существует необходимость в разработке улучшенных способов извлечения углеводородного материала, такого как углеводородный материал, включающий высокомолекулярные углеводороды, из подземного пласта.

Краткое описание сущности настоящего изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения включают способы извлечения углеводородов из подземного пласта и способы обработки углеводородного материала внутри подземного пласта. Например, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения способ извлечения углеводородов из подземного пласта включает формирование суспензии, содержащей реакционно-способные частицы и флюид-носитель. Суспензию подают в подземный пласт, содержащий углеводородный материал. По крайней мере часть реакционно-способных частиц вступает в экзотермическую реакцию по крайней мере с одним другим материалом внутри подземного пласта, при этом из углеводородного материала образуется обработанный углеводородный материал. Обработанный углеводородный материал извлекают из подземного пласта.

В дополнительных вариантах осуществления настоящего изобретения способ извлечения углеводородов из подземного пласта включает формирование наночастиц, содержащих по крайней мере один из следующих металлов: Mg, Al, Са, Mn и Zn. Наночастицы смешивают с флюидом-носителем, при этом получают суспензию. Суспензию закачивают в подземный пласт, содержащий углеводородный материал, прикрепленный к внутренним поверхностям пласта. Внутри подземного пласта модифицируют по крайней мере один из следующих параметров: температура, значение pH, состав материала и давление, чтобы по крайней мере часть наночастиц вступала в реакцию с водным материалом и формировалась стабилизированная эмульсия, включающая обработанный углеводородный материал. Стабилизированную эмульсию извлекают из подземного пласта.

В еще одном дополнительном варианте способ обработки углеводородного материала внутри подземного пласта включает подачу реакционно-способных частиц во межпоровые пространства подземного пласта, содержащего углеводородный материал. По крайней мере часть реакционно-способных частиц вступает в рекцию внутри подземного пласта с выделением тепла, при этом изменяется по крайней мере одно свойство углеводородного материала.

Краткое описание некоторых видов фигур

На чертеже представлена упрощенная схема способа извлечения углеводородов из подземного пласта согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание настоящего изобретения

В заявке описаны способы извлечения углеводородов из подземного пласта, а именно способы обработки углеводородного материала внутри подземного пласта. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения способ извлечения углеводородов из подземного пласта включает формирование суспензии, включающей реакционно-способные частицы и флюид-носитель. Реакционно-способные частицы можно сконструировать и формировать в форме, предназначенной для взаимодействия по селективно-контролируемому типу с одним или более материалов, которые доставляют в подземный пласт и/или они уже присутствуют в нем. Суспензию можно доставлять в подземный пласт и по крайней мере одно условие окружающей среды в подземном пласте можно использовать и/или изменить для ускорения одной или более реакций с реакционно-способными частицами. В условиях реакций реакционно-способные частицы могут подвергаться деградации с образованием тепла и одного или более продуктов реакции. В процессе доставки реакционно-способных частиц в подземный пласт и их взаимодействия в нем может происходить отделение углеводородного материала от внутренних поверхностей подземного пласта, а также может происходить химическая и/или физическая модификация углеводородного материала, чтобы способствовать более эффективному извлечению требуемых углеводородов из подземного пласта. Побочные продукты, образующиеся в результате взаимодействия реакционно-способных частиц внутри подземного пласта, также могут способствовать извлечению углеводородов. Углеводороды можно извлекать из подземного пласта в виде части стабилизированной эмульсии, их можно отделять от других материалов стабилизированной эмульсии и при необходимости можно утилизировать. Способы по настоящему изобретению могут повысить эффективность извлечения различных углеводородов из подземного пласта и снизить расходы на их извлечение по сравнению со стандартными способами извлечения, а также могут повысить качество, технологичность и ценность извлеченных углеводородов по сравнению с продуктами, полученными стандартными способами извлечения.

В этом разделе подробно описаны специфические характеристики, такие как типы материалов, композиции, толщина материалов и условия обработки, которые позволяют всесторонне описать варианты осуществления настоящего изобретения. Однако, специалисту в данной области техники представляется очевидным, что варианты осуществления можно применить на практике без использования этих специфических характеристик. В действительности, варианты осуществления настоящего изобретения можно использовать на практике в комбинации со стандартными методами, используемыми в промышленности. Кроме того, в представленном ниже описании не описана полная схема извлечения углеводородов из нефтегазоносного подземного пласта. Ниже подробно описаны только операции процесса и структуры, необходимые для понимания вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалист в данной области техники должен понимать, что некоторые компоненты процесса (например, трубопроводы, трубопроводные фильтры, вентили, детекторы температуры, проточные детекторы, детекторы давления и т.п.) по определению включены в настоящее описание, и что добавление различных стандартных компонентов и операций процесса включены в объем настоящего описания.

Использованные в настоящем изобретении термины «включающий», «составляющий», «содержащий», «характеризующийся» и их грамматические эквиваленты являются включающими или неограничивающими терминами, которые не исключают дополнительные, неперечисленные элементы или операции способов, но также включают более ограничивающие термины «состоящие из» или «в основном состоящие из» и их грамматические эквиваленты. Использованный в данном контексте термин «может» в отношении материала, структуры, признака или операции способа означает, что они рассматриваются для применения при осуществлении варианта настоящего изобретения, и что этот термин используется более предпочтительно, чем более ограничивающий термин «является», для того, чтобы исключить любое утверждение, что другие сопоставимые материалы, структуры и способы, используемые в комбинации с указанными выше, следует исключить или они должны быть исключены.

Если в настоящем контексте использован термин в единственном числе, то могут быть включены формы во множественном числе, если в контексте четко не указано иное.

Использованный в настоящем описании термин «и/или» включает любую и все комбинации одного или более перечисленных элементов.

Использованные в данном контексте термины, такие как «первый», «второй», «верхняя часть», «нижняя часть», «верхний», «нижний», «над», «под» и т.п. использованы для ясности и упрощения понимания описания изобретения и прилагаемых фигур, причем эти термины не имеют дополнительное значение или не зависят от любого специфического предпочтения, направления или порядка, за исключением случаев, когда в контексте указано иное.

Использованный в данном контексте термин «в основном» со ссылкой на данный параметр, свойство или условие, относится к незначительной степени, как очевидно для специалиста в данной области техники, с которой этот параметр, свойство или условие могут быть изменены в пределах допускаемых производственных отклонений.

Использованный в данном контексте термин «приблизительно» со ссылкой на данный параметр является включительным термином в отношении указанной величины и имеет значение в зависимости от контекста (например, он включает степень ошибки, связанной с измерением данного параметра).

На чертеже представлена упрощенная схема, иллюстрирующая способ извлечения углеводородов из подземного пласта, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Способ может включать процесс формирования суспензии 100, включающий формирование суспензии, содержащей множество реакционно-способных частиц, процесс закачивания 102, включающий доставку суспензии в подземный пласт, процесс реакции 104, включающий реакцию по крайней мере части реакционно-способных частиц в присутствии углеводородного материала, содержащегося внутри подземного пласта, при этом образуется обработанный углеводородный материал, и процесс извлечения 106, включающий удаление обработанного углеводородного материала из подземного пласта. На основании описания, представленного ниже, специалисту в данной области техники представляется очевидным, что описанный в данном контексте способ можно использовать в различных областях применения. Другими словами, способ можно использовать во всех случаях, когда требуется по крайней мере частично обрабатывать углеводородный материал, содержащийся в подземном пласте

Со ссылкой на чертеж, процесс формирования суспензии 100 включает формирование суспензии, содержащей реакционно-способные частицы и по крайней мере один флюид-носитель. Реакционно-способные частицы можно сформировать по крайней мере из одного материала или они могут включать по крайней мере один материал, который вступает в экзотермическую реакцию в присутствии водного материала, такого как водный материал, который может находиться в окружающей среде скважины в подземном пласте. Реакционно-способные частицы могут подвергаться химической деградации (например, коррозии) в присутствии различных водных материалов (например, вода, солевые растворы и т.п.), которые могут быть доставлены в подземный пласт и/или уже присутствовать в подземном пласте. Реакционно-способные частицы в составе суспензии могут быть совместимыми с другими компонентами (например, материалы, составные части и т.п.) в составе суспензии. Использованный в данном контексте термин «совместимый» означает, что материал не взаимодействует с другим материалом, не разлагается или не абсорбируется другим материалом нежелательным образом, а также материал не оказывает отрицательное действие на химические и/или механические свойства другого материала нежелательным образом. Например, каждую из реакционно-способных частиц можно сконструировать (например, сортировать, профилировать, наслаивать и т.п.) и сформировать таким образом, чтобы реакционно-способные частицы в основном не взаимодействовали с флюидом-носителем в составе суспензии в условиях (например, температура, давление, значение pH, скорость потока и т.п.), в которых суспензию доставляют в подземный пласт.

Реакционно-способные частицы конструируют и формируют таким образом, чтобы они обладали селективными и контролируемыми свойствами химической деградации (например, коррозия). Реакционно-способные частицы можно сформировать из материала и они могут включать материал, который подвергается химической деградации в результате изменения по крайней мере одного условия окружающей среды (например, температура, значение pH, воздействие материалов и т.п.), воздействию которых подвергаются реакционно-способные частицы, и/или эти частицы можно сформировать из материала и они могут включать материал, который подвергается химической деградации без изменения условий окружающей среды, действию которых подвергаются разлагаемые частицы. В неограничивающем примере по крайней мере часть каждой реакционно-способной частицы может быть сформирована по крайней мере из одного материала и включать по крайней мере один материал, который переключается с первой скорости химической деградации на вторую, более высокую скорость химической деградации в результате изменения по крайней мере одного условия окружающей среды (например, температура, значение pH, воздействие материалов и т.п.). Например, по крайней мере часть реакционно-способных частиц может характеризоваться относительно низкой скоростью химической деградации, включая нулевую скорость химической деградации, когда подвергается воздействию первого материала (например, органического материала), но может характеризоваться более высокой скоростью химической деградации при воздействии второго материала (например, водного материала). В другом примере реакционно-способные частицы могут характеризоваться относительно низкой скоростью химической деградации в водном материале при первой температуре и/или при первом значении pH, но может характеризоваться более высокой скоростью химической деградации в водном материале при второй более высокой температуре и/или при втором более низком значении pH. Селективные и контролируемые свойства химической деградации реакционно-способных частиц могут обеспечивать сохранение химических и/или механических свойств реакционно-способных частиц до тех пор, пока реакционно-способные частицы выполняют по крайней мере одну требуемую функцию, при этом по крайней мере одно условие окружающей среды может измениться для ускорения по крайней мере частичного удаления (например, в результате коррозии) реакционно-способных частиц.

Кроме того, реакционно-способные частицы можно сконструировать и сформировать таким образом, чтобы удалить углеводородный материал по крайней мере с одной поверхности подземного пласта. Например, по крайней мере часть реакционно-способных частиц можно сконструировать и сформировать по крайней мере частично в абразивной форме. Использованный в данном контексте термин «абразивный» означает, что структура (например, частица) способна царапать, отскабливать, счищать, обдирать, скалывать и/или сдвигать материал с поверхности. Реакционно-способные частицы можно сконструировать и сформировать таким образом, чтобы абразивным способом удалять углеводородный материал с поверхности подземного пласта при контактировании на границе раздела между углеводородным материалом и подземным пластом. В другом примере по крайней мере часть реакционно-способных частиц можно сконструировать и сформулировать таким образом, чтобы они по крайней мере частично вступали в реакцию с другим материалом, доставленным в подземный пласт и/или уже присутствующим в нем, для удаления углеводородного материала от поверхности подземного пласта. Реакции между реакционно-способными частицами и по крайней мере одним другим материалом (например, водный материал) могут, например, ускорять прямую и/или косвенную химическую деградацию (например, коррозию) подземного пласта и отделять (например, высвобождать, извлекать, смещать и т.п.) углеводородный материал, прикрепленный к поверхности подземного пласта.

Более того, реакционно-способные частицы можно сконструировать таким образом, чтобы химическая деградация (например, в результате одной или более реакций коррозии) реакционно-способных частиц внутри подземного пласта ускоряла извлечение требуемых углеводородов из подземного пласта. Например, в ходе химических реакций между реакционно-способными частицами и по крайней мере одним другим материалом (например, водным материалом) внутри подземного пласта может наблюдаться выделение тепла и образование побочных продуктов, которые способствуют изменению одного или более свойств (например, физические и/или химические свойства, такие как состав материалов, плотность, вязкость, температура, давление, значение pH и т.п.) углеводородного материала, содержащегося в подземном пласте.

В неограничивающем примере по крайней мере часть реакционно-способных частиц может быть сформирована из металлсодержащего материала и включать металлсодержащий материал, который подвергается контролируемой деградации (например, подвергается коррозии) в присутствии водного материала, такого как водный материал, обычно присутствующий в окружающей среде скважины (например, водный материал, включающий воду и по крайней мере один из следующих компонентов: спирт, хлорид аммония, хлорид кальция, бромид кальция, соляная кислота, сероводород, хлорид магния, борид магния, хлорид калия, формиат калия, хлорид натрия, борид натрия, формиат натрия, бромид цинка, формиат цинка и оксид цинка, различные соли и различные коррозионные материалы). Металлсодержащий материал может вступать в экзотермическую реакцию с водой. Металлсодержащий материал можно сформировать из активного металла и он может включать активный металл со стандартным окислительным потенциалом, который выше или равен потенциалу цинка (Zn). Активный металл может приобретать относительно анодные свойства в присутствии водного материала. Например, активный металл может включать магний (Mg), алюминий (Al), кальций (Са), марганец (Mn) или Zn. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения активным металлом является Mg. Кроме того, металлсодержащий материал необязательно может включать по крайней мере один дополнительный компонент. Дополнительный компонент может оказывать влияние на одно или более свойств активного металла. Например, дополнительный компонент может регулировать (например, повышать или снижать) скорость химической деградации (например, коррозии) активного металла в водном материале. Дополнительный компонент может приобретать относительно катодные свойства в присутствии водного материала. В неограничивающем примере в зависимости от активного металла дополнительный компонент может включать по крайней мере один из следующих металлов: алюминий (Al), висмут (Bi), кадмий (Cd), кальций (Са), кобальт (Со), медь (Cu), железо (Fe), галлий (Ga), индий (In), литий (Li), никель (Ni), кремний (Si), серебро (Ag), стронций (Sr), торий (Th), олово (Sn), титан (Ti), вольфрам (W), цинк (Zn) и цирконий (Zr). В некоторых вариантах дополнительный компонент включает по крайней мере один из следующих металлов: Al, Ni, W, Со, Cu и Fe. Активный металл можно легировать другими компонентами, получать из него сплавы или комбинировать его другим способом (например, наносить покрытие) с дополнительным компонентом. Неограничивающие примеры металлсодержащих материалов, которые можно включать в реакционно-способные частицы, наряду со способами формирования металлсодержащих материалов, описаны в патентных заявках US, серийные номера 13/466311 и 12/633677 (в настоящее время патент US №8327931 от 11 декабря 2012 г.), описание каждой из которых в полном объеме включено в настоящее описание в качестве ссылок.

В некоторых вариантах по крайней мере часть реакционно-способных частиц формируют из сплава магния или они включают сплав магния. Пригодные сплавы магния включают, но не ограничиваясь только ими, сплавы Mg и по крайней мере одного из следующих металлов: Al, Bi, Cd, Са, Се, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn и Zr. Например, по крайней мере часть реакционно-способных частиц можно формировать из следующих сплавов или они включают следующие сплавы: сплав Mg-Zn, сплав Mg-Al, сплав Mg-Mn, сплав Mg-Li, сплав Mg-Са, сплав Mg-X и/или сплав Mg-Al-X, где X включает по крайней мере один из следующих металлов Bi, Cd, Са, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn и Zr. Сплав Mg может, например, включать вплоть до приблизительно 99% Mg, например, вплоть до приблизительно 95% Mg, вплоть до приблизительно 90% Mg, вплоть до приблизительно 85% Mg, вплоть до приблизительно 80% Mg, вплоть до приблизительно 75% Mg, вплоть до приблизительно 70% Mg, или вплоть до приблизительно 65% Mg. В неограничивающем примере пригодные сплавы Mg-Al-X могут включать вплоть до приблизительно 85% Mg, вплоть до приблизительно 15% Al, и вплоть до приблизительно 5% X.

Неограничивающие примеры коммерческих сплавов Mg, которые включают различные комбинации указанных выше элементов сплавов для обеспечения различных скоростей химической деградации в водном материале, включают сплавы AJ62, AJ50x, AJ51x, AJ52x и AZ91A-E. Кроме того, сплав Mg необязательно можно легировать одним из следующих металлов и/или комбинировать его другим способом по крайней мере с одним из следующих металлов: Al, Bi, Cd, Са, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mn, Ni, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Zn и Zr. В дополнительных вариантах по крайней мере часть реакционно-способных частиц можно формировать из чистого Mg или они могут включать чистый Mg, Mg можно легировать другими металлами или комбинировать его другим способом по крайней мере с одним из следующих металлов: Al, Bi, Cd, Са, Се, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn и Zr.

В дополнительных вариантах по крайней мере часть реакционно-способных частиц формируют из сплава Al или они включают сплав Al. Пригодные сплавы Al включают, но не ограничиваясь только ими, сплавы Al и по крайней мере одного из следующих металлов: Bi, Cd, Са, Се, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mn, Mg, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn и Zr. Например, по крайней мере часть реакционно-способных частиц можно формировать из перечисленных ниже сплавов и они могут включать эти сплавы: сплав Al-Mg, сплав Al-Са, сплав Al-Ga (например, 80Al-20Ga), сплав Al-In, сплав Al-Ga-Bi (например, 80Al-10Ga-10Bi), сплав Al-Ga-In (например, 80Al-10Ga-10In), сплав Al-Ga-Bi-Sn (например, Al-Ga-Bi-Sn), сплав Al-Ga-Zn (например, 80Al-10Ga-10Zn), сплав Al-Ga-Mg (например, 80Al-10Ga-10Mg), сплав Al-Ga-Zn-Mg (например, 80Al-10Ga-5Zn-5Mg), сплав Al-Ga-Zn-Cu (например, 85Al-5Ga-5Zn-5Cu), сплав Al-Ga-Bi-Sn (например, 85Al-5Ga-5Zn-5Cu), сплав Al-Zn-Bi-Sn (например, 85Al-5Zn-5Bi-5Sn), сплав Al-Ga-Zn-Si (например, 80Al-5Ga-5Zn-10Si), сплав Al-Ga-Zn-Bi-Sn (например, 80Al-5Ga-5Zn-5Bi-5Sn, 90Al-2.5Ga-2.5Zn-2.5Bi-2.5Sn), сплав Al-Ga-Zn-Sn-Mg (например, 75Al-5Ga-5Zn-5Sn-5Mg), сплав Al-Ga-Zn-Bi-Sn-Mg (например, 65Al-10Ga-10Zn-5Sn-5Bi-5Mg), сплав Al-X и/или сплав Al-Ga-X, где X включает по крайней мере один из следующих металлов Bi, Cd, Са, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mn, Ni, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Zn и Zr. Сплав Al может, например, включать вплоть до приблизительно 99% Al, например, вплоть до приблизительно 95% Al, вплоть до приблизительно 90% Al, вплоть до приблизительно 85% Al, вплоть до приблизительно 80% Al, вплоть до приблизительно 75% Al, вплоть до приблизительно 70% Al, или вплоть до приблизительно 65% Al. Кроме того сплав Al необязательно можно легировать по крайней мере одним из следующих металлов или комбинировать его другим способом с одним из следующих металлов: Bi, Cd, Са, Се, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mg, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn и Zr. В дополнительных вариантах по крайней мере часть реакционно-способных частиц можно формировать из чистого Al, или Al легируют и/или комбинируют другим способом по крайней мере с одним из следующих металлов Bi, Cd, Са, Се, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mg, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn и Zr.

В дополнительных вариантах по крайней мере часть реакционно-способных частиц формируют из сплава Са или они включают сплав Са. Пригодные сплавы Са включают, но не ограничиваясь только ими, сплавы Са и по крайней мере одного из следующих металлов: Al, Bi, Cd, Се, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mn, Mg, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn и Zr. Например, по крайней мере часть реакционно-способных частиц можно формировать из перечисленных ниже сплавов или они могут включать эти сплавы: сплав Са-Li, сплав Са-Mg, сплав Са-Al, сплав Са-Zn, сплав Са-Li-Zn, и/или сплав Са-X, где X включает по крайней мере один из следующих металлов: Al, Bi, Cd, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mg, Mn, Ni, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Zn и Zr. Сплав Са может включать, например, вплоть до 99% Са, например, вплоть до 95% Са, вплоть до 90% Са, вплоть до 85% Са, вплоть до 80% Са, вплоть до 75% Са, вплоть до 70% Са, или вплоть до 65% Са. Кроме того сплав Са можно легировать по крайней мере одним из следующих металлов или комбинировать его другим способом с одним из следующих металлов Al, Bi, Cd, Се, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mg, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Zn, Y или Zr. В дополнительных вариантах по крайней мере часть реакционно-способных частиц можно формировать из чистого Са или они включают чистый кальций, или Са легируют по крайней мере одним из следующих мтеаллов и/или комбинируют другим способом по крайней мере с одним из следующих металлов Al, Bi, Cd, Се, Со, Cu, Fe, Ga, In, Li, Mg, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Zn, Y и Zr.

В другом неограничивающем примере по крайней мере часть реакционно-способных частиц формируют из безводной соли металла или они включают безводную соль металла. Безводная соль металла может проявлять высокую реакционную способность с водой, например, с водой, которая обычно присутствует в окружающей среде скважины. Например, безводная соль металла может включать безводный бромид алюминия (AlBr₃), безводный хлорид алюминия (MgCl₂), безводный хлорид железа (III) (FeCl₃) или безводный хлорид алюминия (AlCl₃). В некоторых вариантах по крайней мере часть реакционно-способных частиц формируют из безводного хлорида алюминия или они включают безводный хлорид алюминия (AlCl₃).

В другом неограничивающем примере по крайней мере часть реакционно-способных частиц формируют из другого материала или они включают другой материал, который вступает в реакцию с водой с выделением тепла и который включает, но не ограничиваясь только ими, по крайней мере одно из следующих соединений: щелочной металл, щелочно-земельный металл, ангидрид кислоты (например, малеиновый ангидрид), хлорангидрид, карбид (например, карбид кальция), галогенид (например, хлорид, бромид и т.п.), гидрид (например, гидрид натрия, боргидрид натрия), металлорганический материал, оксид (например, оксид кальция), органический пероксид, неорганический пероксид и фосфид (например, фосфид алюминия).

По крайней мере некоторые реакционно-способные частицы могут включать композитные частицы. Использованный в данном контексте термин «композитная частица» означает и включает частицу, состоящую по крайней мере из двух составляющих материалов, которые остаются дискретными на микрометровом уровне и при этом формируют единую частицу. Например, композитная частица может включать ядро из первого материала, по крайней мере частично инкапсулированное (например, в виде покрытия, окружения и т.п.) в оболочку из второго материала. Ядро может, например, быть сформировано из материала или включать материал, который является относительно более реакционно-способным в водном материале, а оболочка может быть сформирована из материала и может включать материал, который является относительно (например, по сравнению с ядром) менее реакционноспособным в водном материале. В неограничивающем примере ядро может быть сформировано из металлсодержащего материала и может включать металлсодержащий материал (например, по крайней мере один из следующих металлов: Mg, Al, Са, Mn, Zn, их сплавы, их комбинации и т.п.), безводную соль металла (например, AlBr₃, MgCl₂, FeCl₃, AlCl₃), или другой материал, который вступает в экзотермическую реакцию с водой, а оболочку можно формировать из материала и она может содержать материал, который является относительно менее реакционно-способным в водном материале, таком как по крайней мере один из следующих материалов: менее реакционно-способный полимерный материал, менее реакционно-способный кристаллический материал, менее реакционно-способный органический материал, менее реакционно-способный неорганический материал, менее реакционно-способный металлсодержащий материал, менее реакционно-способный магнитный материал и менее реакционно-способный керамический материал.

В некоторых вариантах по крайней мере некоторые реакционно-способные частицы формируют из ядра или они включают ядро, состоящее из сплава Mg (например, сплав Mg-Al), а оболочка включает органический материал. Органический материал может по крайней мере частично окружать ядро, и может быть сформирован по крайней мере из одного органического соединения и может включать по крайней мере одно органическое соединение. В неограничивающем примере органический материал может представлять собой полимерный материал, сформированный из полимера и включающий по крайней мере один полимер. Органический материал может быть связан с ядром по крайней мере через одну химическую связь с атомами ядра, с помощью ион-дипольных взаимодействий, π-катионных взаимодействий и π-π взаимодействий, а также с помощью поверхностной адсорбции (например, хемосорбция и/или физическая сорбция). Органический материал может, например, включать по крайней мере один материал на основе гидроксиэтилцеллюлозы, который растворяется в водном материале (например, пресная вода, морская вода, добываемая вода, солевой раствор, водные пены, смеси воды и спирта и т.п.), материал на основе полиалкиленгликоля, который растворим в другом органическом материале (например, углеводородный материал, такой как сырая нефть, дизельное топливо, минеральное масло, сложный эфир, фракция или смесь, полученная на нефтеперерабатывающей установке, альфа-олефин, флюид на синтетической основе и т.п.), а также кремнийорганический материал, который растворим в водном материале или другом органическом материале. В дополнительных вариантах по крайней мере некоторые реакционно-способные частицы формируют из ядра или они содержат ядро, состоящее из сплава Mg (например, сплав Mg-Al), и оболочки, состоящей из относительно менее реакционно-способного металлсодержащего материала. Оболочка, например, может быть сформирована из следующих металлов и может включать следующие металлы: Al, Bi, Cd, Са, Со, Cu, Се, Fe, Ga, In, Li, Mg, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn, Zr, их сплавы, их карбиды, их нитриды, их оксиды или их комбинации. В неограничивающем примере металлсодержащий материал может представлять собой абразивный материал, такой как оксид алюминия, оксид кремния, оксид титана, оксид церия, оксид циркония, оксид германия, оксид магния, карбид кремния, нитрид металла или их комбинации. В других вариантах по крайней мере некоторые реакционно-способные частицы формируют из ядра или они включают ядро, включающее безводную соль металла, и оболочку, включающую менее реакционно-способный металлсодержащий материал (например, менее реакционно-способный металлсодержащий материал, сформированный из следующих металлов и включающий следующие металлы: Al, Bi, Cd, Са, Со, Cu, Се, Fe, Ga, In, Li, Mg, Mn, Ni, Sc, Si, Ag, Sr, Th, Sn, Ti, W, Y, Zn, Zr, их карбиды, их нитриды, их оксиды или их комбинации. Например, по крайней мере некоторые реакционно-способные частицы можно формировать из ядра или они могут включать ядро, состоящее из безводного AlCl₃, и оболочку, включающую Al-содержащий материал (например, оксид алюминия).

Оболочку на ядре или вокруг ядра, если она присутствует, можно формировать с использованием стандартных методов, которые подробно не описаны в данном контексте. Оболочку можно формировать, например, на ядре или вокруг ядра с использованием по крайней мере одного из следующих методов: термическое разложение, химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ), физическое осаждение из паровой фазы (ФОПФ) (например, распыление, испарение, ионизационное ФОПФ и т.п.), атомно-слоевое осаждение и смешанные физические методы (например, криогенное измельчение, измельчение в шаровой мельнице и т.п.). В некоторых вариантах оболочку, включающую менее реакционно-способный металлсодержащий материал (например, оксид алюминия), формируют на ядре, включающем более реакционно-способный металлсодержащий материал (например, по крайней мере один из следующих металлов: Mg, Al, Са, Mn, Zn, их сплав, их комбинации и т.п.) или более реакционно-способную безводную соль металла (например, AlBr₃, MgCl₂, FeCl₃, AlCl₃) с использованием метода термического разложения металлоорганического соединения. В неограничивающем примере, оболочку, сформированную из Al или включающую Al, можно сформировать на ядре, сформированном из сплава Mg-Al или безводного AlCl₃ и включающую сплав Mg-Al или безводный AlCl₃, методом термического разложения триэтилалюминия (C₆H₁₅Al) в присутствии ядра. C₆H₁₅Al и ядро можно, например, подавать в аппарат с псевдоожиженным слоем, эксплуатируемый в условиях (например, температура, давление, скорость ожижения и т.п.), достаточных для формирования алюминий-содержащей оболочки на ядре. В дополнительных вариантах оболочку, включающую органический материал, можно сформировать на ядре, включающем более реакционно-способный металлсодержащий материал (например, по крайней мере один из следующих металлов: Mg, Al, Са, Mn, Zn, их сплавы, их комбинации и т.п.), более реакционно-способную безводную соль металла (например, AlBr₃, MgCl₂, FeCl₃, AlCl₃ и т.п.) или другой более реакционно-способный материал, при взаимодействии ядра с множеством соединений-предшественников, при этом экспонированные атомы ядра образуют химическую связь по крайней мере с частью соединений-предшественников. Соединения-предшественники взаимодействуют с ядром и/или спонтанно абсорбируются на ядре, и образование органического материала может завершаться, когда экспонированные атомы ядра уже становятся недоступными (например, не взаимодействуют с соединением-предшественником или не доступны для реакции с соединением-предшественником). Соответственно, органический материал может представлять собой материал, полученный в ходе самоорганизации и самоограничения. Например, полученную в ходе самоорганизации или самоограничения оболочку, включающую монослой кремнийорганического материала, можно сформировать на ядре, включающем сплав Mg-Al, подвергая ядра воздействию соединений-предшественников, включающих по крайней мере одно из следующих соединений: хлорсиланы и алкоксисиланы. В другом примере полученную в ходе самоорганизации или самоограничения оболочку, включающую монослой органического материала, можно получить, подвергая ядра (например, ядра с обработанной поверхностью, включающие сплав Mg-Al) воздействию соединений-предшественников, включающих по крайней мере одно из следующих соединений: функциональные тиофены и функциональные тиолы. В дополнительных вариантах формирование оболочки не является самоограничивающим процессом и может продолжаться даже, если уже отсутствует по крайней мере одна экспонированная часть ядра.

По крайней мере некоторые реакционно-способные частицы можно модифицировать для ограничения и/или повышения скорости взаимодействия между реакционно-способными частицами и различными материалами, присутствующими в нефтегазоносном подземном пласте. Например, реакционно-способные частицы можно сконструировать таким образом, чтобы они проявляли сродство по крайней мере к одному доставленному в подземный пласт и/или уже присутствующему в нем материалу. Такое сродство может способствовать распределению реакционно-способных частиц во флюиде-носителе (например, водный материал, органический мате