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CN105874157A - 从地下地层提取烃的方法和处理地下地层内的烃物质的方法 - Google Patents

从地下地层提取烃的方法和处理地下地层内的烃物质的方法 Download PDF

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CN105874157A CN201480071741.7A CN201480071741A CN105874157A CN 105874157 A CN105874157 A CN 105874157A CN 201480071741 A CN201480071741 A CN 201480071741A CN 105874157 A CN105874157 A CN 105874157A
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Abstract

从地下地层提取烃的方法包括形成包含反应性颗粒和携带流体的悬浮液。将所述悬浮液引入包含烃物质的地下地层。使至少一部分反应性颗粒与地下地层内的至少一种其它物质进行放热反应以由烃物质形成经处理的烃物质。经处理的烃物质从地下地层提取。还描述了从地下地层提取烃的另外方法以及处理地下地层内的烃物质的方法。

Description

从地下地层提取烃的方法和处理地下地层内的烃物质的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年11月22日提交的美国申请号14/088339的权益，其通过引用以其全文并入本文中。
技术领域
本公开内容的实施方案通常涉及从地下地层提取烃物质的方法以及涉及处理地下地层内的烃物质的方法。更特别地，本公开内容的实施方案涉及使用包含反应性颗粒的悬浮液从地下地层提取烃物质的方法以及涉及处理地下地层内的烃物质的相关方法。
背景技术
在地下钻井和完井工业中，有时很难提取位于地下地层内的烃物质用于进一步处理且成本很高。例如，包含高分子量烃如沥青质(例如沥青)和各种链烷烃的烃物质通常要求昂贵和低效率的提取工艺，例如蒸汽注入工艺，从而悬浮化(suspensionize)、脱离和提取烃物质。此外，该高分子量烃在提取的烃物质中的存在可需要额外的处理和成本，因为该烃会具有有限的商业效用和会要求昂贵和复杂的精炼工艺(例如，裂化工艺)以转化成商业可行的产物。
因此，希望具有改进的从地下地层提取烃物质例如包含高分子量烃的烃物质的方法以克服一个或多个上述问题。
概述
本文所述的实施方案包括从地下地层提取烃的方法以及处理地下地层内的烃物质的方法。例如，根据本文所述的一个实施方案，从地下地层提取烃的方法包括形成包含反应性颗粒和携带流体的悬浮液。将所述悬浮液引入包含烃物质的地下地层。使至少一部分反应性颗粒与所述地下地层内的至少一种其它物质进行放热反应以由烃物质形成经处理的烃物质。从所述地下地层提取经处理的烃物质。
在另外的实施方案中，从地下地层提取烃的方法包括形成包含Mg、Al、Ca、Mn和Zn的至少一种的纳米颗粒。使所述纳米颗粒与携带流体组合以形成悬浮液。将所述悬浮液注入具有附接至其内表面的烃物质的地下地层。改变所述地下地层内的温度、pH、物质组成和压力的至少一种以使至少一部分所述纳米颗粒与含水物质反应和形成包含经处理的烃物质的稳定化的乳液。从所述地下地层提取所述稳定化的乳液。
在又一实施方案中，处理地下地层内的烃物质的方法包括将反应性颗粒提供至包含烃物质的地下地层的间隙空间。使至少一部分所述反应性颗粒在所述地下地层内反应以产生热和改变烃物质的至少一种性质。
附图的数个视图的简述
图1为简化的流程图，其描绘了根据本公开内容的实施方案的从地下地层提取烃的方法。
详述
描述了从地下地层提取烃的方法，处理地下地层内的烃物质的方法同样如此。在一些实施方案中，从地下地层提取烃的方法包括形成包含反应性颗粒和携带悬浮液的悬浮液。反应性颗粒可经结构化和配制，从而以选择性受控的方式与输送至和/或已存在于地下地层中的一种或多种物质反应。所述悬浮液可输送至地下地层，和可使用和/或改变地下地层内的至少一种环境条件以促进与反应性颗粒的一种或多种反应。反应可降解反应性颗粒，和产生热和一种或多种反应产物。在地下地层内输送反应性颗粒和使其反应可从地下地层的内表面脱离烃物质，和可对烃物质进行化学和/或物理改性以有助于从地下地层提取希望的烃。由反应性颗粒在地下地层内反应形成的副产物也可以有助于烃提取。烃可从地下地层提取作为稳定化的乳液的部分，可与稳定化的乳液的其它物质分离，和可根据需要使用。本公开内容的方法与常规提取方法相比可提高从地下地层提取各种烃的效率和降低成本，和还可以相对于通过常规提取方法获得的烃提高提取的烃的品质、通用性和价值。
下文描述提供了具体细节，例如物质类型、组成、物质厚度和处理条件，从而提供本公开内容实施方案的充分描述。然而，本领域技术人员知晓本公开内容的实施方案可在不使用这些具体细节下实施。的确，本公开内容的实施方案可与工业中所用的常规技术一起实施。此外，下文提供的描述不构成从含烃地下地层中开采烃的完整工艺流程。下文仅详细描述了理解本公开内容实施方案所必需的那些工艺操作和结构。本领域技术人员知晓，一些工艺组件(例如管线、管线过滤器、阀门、温度检测器、流动检测器、压力检测器等)是本文所固有公开的，且根据本公开内容，可增加各种常规工艺组件和操作。
本文所用的术语“包含”、“包括”、“含有”、“其特征在于”及其语法等同物是包含式的或者开放式的术语，其不排除其它未描述的要素或方法操作，而是还包括进一步限制的术语“由……组成”和“基本上由……组成”及其语法等同物。本文就物质、结构、特征或方法操作而言所用的术语“可”表示设想将其用于实施本公开内容的实施方案，且该术语优选于进一步限制的术语“为(是)”使用以避免如下任何含义：应当或者必须排除可与之组合使用的其它相容性物质、结构、特征和方法。
本文所用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在还涵盖复数形式，除非上下文另外明确指明。
本文所用的术语“和/或”涵盖一种或多种所列的相关事项的任意和所有组合。
本文所用的关系术语如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“超过”、“低于”等用于清楚且方便地理解本公开内容和附图，且不隐含或依赖于任何特定优选、方向或次序，除非上下文另外明确指明。
本文就给定参数、性质或条件所用的术语“基本上”意指如下程度：本领域技术人员理解所给的参数、性质或条件以小的偏差程度吻合，例如处于可接受的生产公差内。
本文就给定参数所用的术语“约”包含所述的值，且具有由上下文决定的含义(例如，其包括与给定参数的测量有关的误差程度)。
图1是简化的流程图，其显示了根据本公开内容的实施方案的从地下地层提取烃的方法。所述方法可以包括悬浮液形成工艺100，其包括形成包含多种反应性颗粒的悬浮液；注入工艺102，其包括将所述悬浮液输送至地下地层中；反应工艺104，其包括使至少一部分反应性颗粒在地下地层内包含的烃物质存在下反应以形成经处理的烃物质；和提取工艺106，其包括从地下地层除去经处理的烃物质。借助下文提供的描述，本领域技术人员将容易地得知本文所述的方法可用于各种应用场合中。换言之，只要希望至少部分处理地下地层内包含的烃物质时，就可使用所述方法。
参照图1，悬浮液形成工艺100包括形成包含反应性颗粒和至少一种携带流体的悬浮液。反应性颗粒可由至少一种在含水物质如可见于地下地层的井下环境中的含水物质存在下经历放热反应的物质形成且包含该物质。反应性颗粒可在可输送至和/或已存在于地下地层中的各种含水物质(例如水、盐水等)存在下化学降解(例如，可腐蚀)。所述悬浮液的反应性颗粒可与该悬浮液的其它组分(例如物质、成分等)相容。本文所用的术语“相容”意指物质不以不希望的方式与其它物质反应、分解其它物质或吸收其它物质，且还意指物质不以不希望的方式损害其它物质的化学和/或机械性质。例如，各反应性颗粒可经结构化(例如筛分、成型、成层等)和配制，从而使得该反应性颗粒在将所述悬浮液输送至地下地层的条件(例如温度、压力、pH、流动速率等)下基本上不与所述悬浮液的携带流体反应。
所述反应性颗粒经结构化和配制，从而显示出可选和可控的化学降解(例如腐蚀)性质。所述反应性颗粒可由响应于该反应性颗粒所暴露的至少一种环境条件(例如温度、pH、物质暴露等)的变化而化学降解的物质形成且包含该物质，和/或可由在不改变该反应性颗粒所暴露的环境条件下化学降解的物质形成且包含该物质。作为非限制性实例，至少一部分各反应性颗粒可由至少一种响应于至少一种环境条件(例如温度、pH、物质暴露等)的变化而从第一化学降解速率转换至第二更快化学降解速率的物质形成且包含该物质。例如，当暴露于第一物质(例如有机物质)时，至少一部分反应性颗粒可显示出较慢的化学降解速率(包括零化学降解速率)，然而在暴露于第二物质(例如含水物质)时，可显示出更快的化学降解速率。作为另一实例，反应性颗粒可在含水物质中在第一温度和/或第一pH下显示出较慢的化学降解速率，然而在含水物质中在第二较高温度和/或第二较低pH下可显示出更快的化学降解速率。所述反应性颗粒的可选和可控的化学降解性质使得可保持反应性颗粒的化学和/或机械性质，直至该反应性颗粒实现至少一种所需的功能，此时可改变至少一种环境条件以促进反应性颗粒的至少部分除去(例如通过腐蚀)。
此外，所述反应性颗粒经结构化和配制，从而从地下地层的至少一个表面除去烃物质。例如，至少一部分反应性颗粒可经结构化和配制，从而至少部分成为磨料。本文所用的术语“磨料”意指结构体(例如颗粒)能将物质从表面划掉、刮掉、削掉、刨掉、磨掉和/或剪切掉。所述反应性颗粒可经结构化和配制，从而在接触烃物质和地下地层的界面时从地下地层的表面摩擦地除去烃物质。作为另一个实例，至少一部分反应性颗粒可经结构化和配制以与输送至和/或已存在于地下地层中的另一物质至少部分反应，从而从地下地层的表面除去烃物质。反应性颗粒和至少一种其它物质(例如，含水物质)之间的反应可例如促进地下地层的表面的直接和/或间接化学降解(例如，腐蚀)和解放(例如释放，解脱，移除等)附接至地下地层的表面的烃物质。
此外，反应性颗粒经配制使得反应性颗粒在地下地层内的化学降解(例如，通过一种或多种腐蚀反应)促进从地下地层提取希望的烃。例如，反应性颗粒和地下地层内的至少一种其它物质(例如，含水物质)之间的化学反应可产生热和反应副产物，其促进地下地层内包含的烃物质的一种或多种性质(例如，物理和/或化学性质，例如物质组成，密度，粘度，温度，压力，pH等)的变化。
作为非限制性实例，至少一部分反应性颗粒可由在含水物质，例如通常见于井下环境中的含水物质(例如包含水和醇、氯化铵、氯化钙、溴化钙、盐酸、硫化氢、氯化镁、溴化镁、氯化钾、甲酸钾、氯化钠、溴化钠、甲酸钠、溴化锌、溴化锌、甲酸锌和氧化锌、不同的盐和不同的腐蚀性物质的至少一种的含水物质)存在下可控地可降解(例如可腐蚀)的金属物质形成且包含该金属物质。所述金属物质可与水进行放热反应。所述金属物质可由标准氧化电位高于或等于锌(Zn)的标准氧化电位的活性金属形成且包含该活性金属。所述活性金属在含水物质的存在下可为相对阳极性的。例如，所述活性金属可包括镁(Mg)、铝(Al)、钙(Ca)、锰(Mn)或Zn。在一些实施方案中，活性金属为Mg。此外，所述金属物质可任选包含至少一种额外成分。所述额外成分可影响所述活性金属的一种或多种性质。例如，所述额外成分可调节(例如提高或降低)所述活性金属在含水物质中的化学降解(例如腐蚀)速率。所述额外成分在含水物质的存在下可为相对阴极性的。作为非限制性实例，取决于所述活性金属，所述额外成分可包括铝(Al)、铋(Bi)、镉(Cd)、钙(Ca)、钴(Co)、铜(Cu)、铁(Fe)、镓(Ga)、铟(In)、锂(Li)、镍(Ni)、硅(Si)、银(Ag)、锶(Sr)、钍(Th)、锡(Sn)、钛(Ti)、钨(W)、锌(Zn)和锆(Zr)的至少一种。在一些实施方案中，所述额外成分包括Al、Ni、W、Co、Cu和Fe的至少一种。所述活性金属可被所述额外成分掺杂、与之合金化或以其它方式与之组合(例如覆盖)。所述反应性颗粒中可含的金属物质的非限制性实例连同形成该金属物质的方法公开在美国专利申请序列号13/466,311和12/633,677以及2012年11月11日发行的美国专利8,327,931中，其公开内容各自通过引用以其全文并入本文中。
在一些实施方案中，至少一部分反应性颗粒由Mg合金形成且包含Mg合金。合适的Mg合金包括但不限于Mg与Al、Bi、Cd、Ca、Ce、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn和Zr的至少一种的合金。例如，至少一部分反应性颗粒可由Mg-Zn合金、Mg-Al合金、Mg-Mn合金、Mg-Li合金、Mg-Ca合金、Mg-X合金和/或Mg-Al-X合金形成且包含该合金，其中X包括Bi、Cd、Ca、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn和Zr的至少一种。所述Mg合金例如可包含至多99％Mg，例如至多约95％Mg、至多约90％Mg、至多约85％Mg、至多约80％Mg、至多约75％Mg、至多约70％Mg或至多约65％Mg。作为非限制性实例，合适的Mg-Al-X合金可例如包含至多约85％Mg、至多约15％Al和至多约5％X。包括上述合金元素的不同组合以实现含水物质中的不同化学降解速率的可商购的Mg合金的非限制性实例包括AJ62、AJ50x、AJ51x、AJ52x和AZ91A-E合金。此外，所述Mg合金可任选掺杂有和/或以其他方式组合有Al、Bi、Cd、Ca、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mn、Ni、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Zn和Zr的至少一种。在其它实施方案中，至少一部分反应性颗粒可由纯Mg、掺杂有和/或以其他方式组合有Al、Bi、Cd、Ca、Ce、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn和Zr的至少一种的Mg形成且包含它们。
在其它实施方案中，至少一部分反应性颗粒由Al合金形成且包含Al合金。合适的Al合金包括但不限于Al与Bi、Cd、Ca、Ce、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mn、Mg、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn和Zr的至少一种的合金。例如，至少一部分反应性颗粒可由Al-Mg合金、Al-Ca合金、Al-Ga合金(例如80Al-20Ga)、Al-In合金、Al-Ga-Bi合金(例如80Al-10Ga-10Bi)、Al-Ga-In合金(例如80Al-10Ga-10In)、Al-Ga-Bi-Sn合金(例如Al-Ga-Bi-Sn)、Al-Ga-Zn合金(例如80Al-10Ga-10Zn)、Al-Ga-Mg合金(例如80Al-10Ga-10Mg)、Al-Ga-Zn-Mg合金(例如80Al-10Ga-5Zn-5Mg)、Al-Ga-Zn-Cu合金(例如85Al-5Ga-5Zn-5Cu)、Al-Ga-Bi-Sn合金(例如85Al-5Ga-5Zn-5Cu)、Al-Zn-Bi-Sn合金(例如85Al-5Zn-5Bi-5Sn)、Al-Ga-Zn-Si合金(例如80Al-5Ga-5Zn-10Si)、Al-Ga-Zn-Bi-Sn合金(例如80Al-5Ga-5Zn-5Bi-5Sn、90Al-2.5Ga-2.5Zn-2.5Bi-2.5Sn)、Al-Ga-Zn-Sn-Mg合金(例如75Al-5Ga-5Zn-5Sn-5Mg)、Al-Ga-Zn-Bi-Sn-Mg合金(例如65Al-10Ga-10Zn-5Sn-5Bi-5Mg)、Al-X合金和/或Al-Ga-X合金且包含该合金，其中X包括Bi、Cd、Ca、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mn、Ni、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Zn和Zr的至少一种。所述Al合金可例如包含至多约99％Al，例如至多约95％Al、至多约90％Al、至多约85％Al、至多约80％Al、至多约75％Al、至多约70％Al或至多约65％Al。此外，所述Al合金可任选掺杂有和/或以其他方式组合有Bi、Cd、Ca、Ce、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mg、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn和Zr的至少一种。在其它实施方案中，至少一部分反应性颗粒可由纯Al、掺杂有和/或以其他方式组合有Bi、Cd、Ca、Ce、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mg、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn和Zr的至少一种的Al形成且包含它们。
在其它实施方案中，至少一部分反应性颗粒由Ca合金形成且包含Ca合金。合适的Ca合金包括但不限于Ca与Al、Bi、Cd、Ce、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mn、Mg、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn和Zr的至少一种的合金。例如，至少一部分反应性颗粒可由Ca-Li合金、Ca-Mg合金、Ca-Al合金、Ca-Zn合金、Ca-Li-Zn合金和/或Ca-X合金形成且包含该合金，其中X包括Al、Bi、Cd、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mg、Mn、Ni、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Zn和Zr的至少一种。所述Ca合金可例如包含至多约99％Ca，例如至多约95％Ca、至多约90％Ca、至多约85％Ca、至多约80％Ca、至多约75％Ca、至多约70％Ca或至多约65％Ca。此外，所述Ca合金可任选掺杂有和/或以其他方式组合有Al、Bi、Cd、Ce、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mg、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Zn、Y和Zr的至少一种。在其它实施方案中，至少一部分反应性颗粒可由纯Ca，或掺杂有和/或以其他方式组合有Al、Bi、Cd、Ce、Co、Cu、Fe、Ga、In、Li、Mg、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Zn、Y和Zr的至少一种的Ca形成且包含它们。
作为另一非限制性实例，至少一部分反应性颗粒可由无水金属盐形成且包含无水金属盐。无水金属盐可与水如通常见于井下环境的水高度反应。例如，无水金属盐可包括无水溴化铝(AlBr3)、无水氯化镁(MgCl2)、无水氯化铁(FeCl3)，或无水氯化铝(AlCl3)。在一些实施方案中，至少一部分反应性颗粒由无水氯化铝(AlCl3)形成且包含无水氯化铝(AlCl3)。
作为另一非限制性实例，至少一部分反应性颗粒可由与水反应以产生热的另一物质形成且包含该物质，包括但不限于碱金属、碱土金属、酸酐(例如马来酐)、酰氯、碳化物(例如碳化钙)、卤化物(例如氯化物、溴化物等)、氢化物(例如氢化钠、硼氢化钠)、有机金属物质、氧化物(例如氧化钙)、有机过氧化物、无机过氧化物和磷化物(例如磷化铝)的至少一种。
至少一些反应性颗粒可包含复合颗粒。本文所用的术语“复合颗粒”意指且涵盖包含至少两种在形成单一颗粒时以微米级保持不同的构成物质的颗粒。例如，复合颗粒可包含被第二物质的壳至少部分包封(例如覆盖、围绕等)的第一物质的核。核可例如由在含水物质中反应性较高的物质形成且包含该物质，壳可由在含水物质中(例如与核相比)反应性较低的物质形成且包含该物质。作为非限制性实例，核可由金属物质(例如至少一种Mg、Al、Ca、Mn、Zn、其合金、其组合等)、无水金属盐(例如AlBr3，MgCl2，FeCl3，AlCl3)或与水进行放热反应的另一物质形成且包含它们，壳可由在含水物质中反应性较低的物质，例如反应性较低的聚合物物质、反应性较低的晶体物质、反应性较低的有机物质、反应性较低的无机物质、反应性较低的金属物质、反应性较低的磁性物质和反应性较低的陶瓷物质的至少一种形成且包含它们。
在一些实施方案中，至少一些反应性颗粒由含Mg合金(例如Mg-Al合金)的核和含有机物质的壳形成且包含它们。所述有机物质可至少部分围绕核，且可由至少一种有机化合物形成且包含该有机化合物。作为非限制性实例，所述有机物质可为由至少一种聚合物形成且包含该聚合物的聚合物物质。所述有机物质可经由与核原子的化学键、离子-偶极相互作用、π-阳离子、π-π相互作用和表面吸附(例如化学吸附和/或物理吸附)中的至少一种附接至核。所述有机物质可例如包括可溶于含水物质(例如淡水、海水、提取水、盐水、水基泡沫、水-醇混合物等)中的羟乙基纤维素物质、可溶于其它有机物质(例如烃物质，例如原油、柴油、矿物油、酯、精炼馏分或共混物、α-烯烃、合成基流体等)中的聚亚烷基二醇基物质，和可溶于含水物质或其它有机物质中的有机硅烷物质的至少一种。在其它实施方案中，至少一些反应性颗粒由含Mg合金(例如Mg-Al合金)的核和含反应性较低的金属物质的壳形成且包含它们。壳可例如由Al、Bi、Cd、Ca、Co、Cu、Ce、Fe、Ga、In、Li、Mg、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn、Zr、其合金、其碳化物、其氮化物、其氧化物或其组合形成且包含它们。作为非限制性实例，所述含金属的物质可为磨料物质，例如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁、碳化硅、金属氮化物或其组合。在其它实施方案中，至少一些反应性颗粒由含无水金属盐的核和含反应性较低的含金属的物质(例如，由Al、Bi、Cd、Ca、Co、Cu、Ce、Fe、Ga、In、Li、Mg、Mn、Ni、Sc、Si、Ag、Sr、Th、Sn、Ti、W、Y、Zn、Zr、其碳化物、其氮化物、其氧化物或其组合形成且包含它们的反应性较低的金属物质)的壳形成且包含它们。例如，至少一些反应性颗粒可由含无水AlCl3的核和含有含Al物质(例如氧化铝)的壳形成且包含它们。
存在的话，壳可使用常规方法(此处不详细描述)在壳上或上方形成。壳可例如通过热分解方法、化学气相沉积(CVD)方法、物理气相沉积(PVD)方法(例如溅射、蒸发、离子化PVD等)、原子层沉积(ALD)方法和物理混合方法(例如低温研磨、球磨等)的至少一种在壳上或上方形成。在一些实施方案中，包含反应性较低的含金属的物质(例如氧化铝)的壳通过有机金属化合物的热分解而在包含反应性较高的金属物质(例如至少一种Mg、Al、Ca、Mn、Zn、其合金、其组合等)或反应性较高的无水金属盐(例如AlBr3，MgCl2，FeCl3，AlCl3)的核上形成。作为非限制性实例，由Al形成且包含Al的壳可通过在核存在下热分解三乙基铝(C6H15Al)而在由Mg-Al合金或无水AlCl3形成且包含它们的核上形成。例如，可将C6H15Al和核输送至在足以在核上形成含Al壳的条件(例如温度、压力、悬浮化(suspensionization)速度等)下运行的悬浮化床中。在其它实施方案中，含有机物质的壳可通过将核暴露于多种前体化合物，从而使得核的暴露原子与至少一部分前体化合物化学键合而在包含反应性较高的金属物质(例如至少一种Mg、Al、Ca、Mn、Zn、其合金、其组合等)、反应性较高的无水金属盐(例如AlBr3，MgCl2，FeCl3，AlCl3)或者另一反应性更高的物质的核上形成。所述前体化合物与核反应和/或自发吸附在核上，且当核的暴露原子不再可用(例如不与前体化合物反应，或者不易于与前体化合物反应)时，有机物质的形成可终止。因此，所述有机物质可为自组装的和自限定的。例如，包含有机硅烷物质单层的自组装和自限定壳可通过将核暴露于含有氯硅烷和烷氧基硅烷的至少一种的前体化合物而在包含Mg-Al合金的核上形成。作为另一实例，包含有机物质单层的自组装和自限定壳可通过将核(例如经表面处理的含Mg-Al合金的核)暴露于包含官能噻吩类和官能硫醇类的至少一种的前体化合物而形成。在其它实施方案中，壳的形成可不为自限定的，且即使不再存在至少一部分暴露核下也可继续形成。
可将至少一些反应性颗粒官能化以限制和/或增强反应性颗粒与存在于含烃地下地层中的不同物质之间的相互作用。例如，可对所述反应性颗粒进行设置以显示出对提供给和/或已存在于地下地层中的至少一种物质的亲合性。该亲合性可有助于所述反应性颗粒在悬浮液的携带流体(例如含水物质、有机物质等)中的分散、可至少临时性保护所述反应性颗粒免受提供给和/或已存在于地下地层中的至少一种物质、可有助于从地下地层的表面除去烃物质，和/或可有助于稳定在地下地层中形成混合物(例如乳液，例如烃物质分散于含水物质中的乳液，或含水物质分散于烃物质中的乳液)。所述反应性颗粒可经结构化和配制(例如经由一个或多个官能团)，从而为至少部分亲水、疏水、两亲、亲氧(oxophilic)、亲脂和/或亲油的。作为非限制性实例，亲水性官能团可使得所述反应性颗粒明显更容易稳定其中连续相为水或盐水的油-水和/或油-盐水乳液，而疏水性官能团壳可使得所述反应性颗粒明显更容易稳定其中连续相为油的油-水和/或油-盐水乳液。在一些实施方案中，对所述反应性颗粒进行结构化和配制，从而显示出对地下地层的内表面和存在于地下地层中的烃物质二者的亲合性。该亲合性可例如使得所述反应性颗粒能聚集(例如附聚)在地下地层内表面和烃物质之间的界面处，从而有助于从地下地层的内表面除去烃物质。可将所述反应性颗粒的任意部分(例如核、壳等)官能化，从而显示出所需的对不同物质的亲合性和/或憎恶性。
用于改变所述反应性颗粒对不同物质的亲合性和/或憎恶性的合适官能团的非限制性实例包括羧基；环氧基；醚基；酮基；胺基；羟基；烷氧基；烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、十二烷基和/或十八烷基；芳基，例如苯基和/或羟基苯基；芳烷基；烷芳基，例如经由芳基部分附接的苄基(例如4-甲基苯基、4-羟基甲基苯基或4-(2-羟基乙基)苯基，和/或在苄型(烷基)位置处附接的芳烷基，例如在苯甲基和4-羟基苯甲基中，和/或在2位附接的芳烷基，例如在苯乙基和4-羟基苯乙基中)；内酯基；咪唑基和吡啶基；氟化基团；官能化的聚合物基团，例如具有羧酸基、羟基和/或胺基的丙烯酸类链；官能化的低聚物基团；和/或其组合。所述官能团可借助一种或多种常规反应机理(例如胺化、亲核取代、氧化、Stille偶联、Suzuki偶联、重氮偶联、有机金属偶联等)经由中间官能团(例如羧基、氨基等)和/或直接附接至反应性颗粒。
在一些实施方案中，将至少一些反应性颗粒的表面(例如含铝表面，例如含铝壳表面)氧化和用芳基官能化。该反应性颗粒可例如表现出对地下地层的表面和对地下地层的间隙空间(例如孔、裂纹、裂缝、通道等)中所含的沥青质物质的亲和性。在另外的实施方案中，将至少一些反应性颗粒的表面氧化和用烷基官能化。该反应性颗粒可例如表现出对地下地层的表面和对地下地层的间隙空间中所含的链烷烃物质的亲和性。在其它实施方案中，对至少一些反应性颗粒进行配制以显示出所需的对不同物质的亲合性和/或憎恶性，而无需实施额外处理操作以使官能团附接于其上。例如，至少一些反应性颗粒的一个或多个部分(例如壳、核等)可已显示出所需的对不同物质的亲合性和/或憎恶性，而无需实施额外的官能化操作。
所述反应性颗粒可各自具有基本上相同的表面改性(例如壳、表面官能化、其组合等)，至少一种反应性颗粒的表面改性可不同于至少一种其它反应性颗粒的表面改性，或者至少一种反应性颗粒可基本上不具有表面改性。在一些实施方案中，反应性颗粒各自具有基本上相同的表面改性。在其它实施方案中，一部分反应性颗粒具有基本上相同的表面改性，且另一部分反应性颗粒具有不同的表面改性。在其它实施方案中，一部分反应性颗粒具有至少一种类型表面改性，且另一部分反应性颗粒基本上不具有表面改性。在进一步的其它实施方案中，反应性颗粒各自基本上不具有表面改性。
所述反应性颗粒各自的尺寸和形状可基于含烃地下地层的特性选择。例如，可确定所述反应性颗粒的尺寸和形状，以使得适于地下地层的间隙空间(例如孔、裂纹、裂缝、通道等)。此外，可基于地下地层的间隙空间中所含烃物质的一种或多种性质(例如分子量、密度、粘度等)确定反应性颗粒的尺寸和形状。例如，可选择相对较小的颗粒用于包含相对较高分子量烃(例如沥青质，各种链烷烃等)的烃物质(例如页岩，焦油砂)以促进较高分子量烃转化(即通过一种或多种反应)为相对较低分子量烃，如下文进一步详细描述的那样。相对较小的颗粒还可提高包含含水物质(例如水、盐水等)和来自地下地层的烃的乳液的稳定性。在一些实施方案中，所述反应性颗粒可包含反应性纳米颗粒。本文所用的术语“纳米颗粒”意指且涵盖具有小于约1微米(μm)(即1000纳米)的平均颗粒宽度或直径的颗粒。例如，所述反应性颗粒可各自独立地具有小于或等于约500纳米(nm)，例如小于或等于约100nm、小于或等于约50nm、小于或等于约10nm或小于或等于约1nm的平均颗粒宽度或直径。在其它实施方案中，一种或多种反应性颗粒可具有大于或等于约1μm，例如约1-约25μm、约1-约20μm或约1-约10μm的平均颗粒宽度或直径。此外，所述反应性颗粒可各自独立地具有所需的形状，例如球状、六面体状、椭球状、圆柱状、片状、圆锥状或不规则形状中的至少一种。在一些实施方案中，所述反应性颗粒各自具有基本上球形的形状。
所述反应性颗粒可为单分散的，其中所述反应性颗粒各自具有基本上相同的尺寸、形状和物质组成；或者可为多分散的，其中所述反应性颗粒涵盖一系列尺寸、形状和/或物质组成。在一些实施方案中，所述反应性颗粒各自包含Mg-Al合金纳米颗粒，对该反应性颗粒彼此而言，其具有基本上相同的尺寸和相同的形状。在其它实施方案中，所述反应性颗粒各自包含被壳覆盖的Mg-Al合金核，所述壳包含基本上相同的物质(例如基本上相同的金属物质、基本上相同的有机物质等)，且对该反应性颗粒彼此而言，具有基本上相同的尺寸和相同的形状。在其它实施方案中，所述反应性颗粒各自包含被壳覆盖的无水AlCl3核，所述壳包含基本上相同的物质(例如基本上相同的有机物质，例如基本上相同的含Al物质)，且对该反应性颗粒彼此而言，具有基本上相同的尺寸和相同的形状。在进一步的其它实施方案中，至少一种反应性颗粒包含与至少另一种反应性颗粒不同的尺寸、不同的形状和/或不同的物质组成。
悬浮液中的反应性颗粒浓度可调节以适应地下地层中所含烃物质的量和物质组成。所述悬浮液可包含足量的反应性颗粒以促进烃物质从地下地层表面除去。此外，悬浮液可包含足量的反应性颗粒以促进以下至少一种：形成稳定的烃-水乳液(例如稳定的皮克林(pickering)乳液)和将烃物质的烃的至少一部分转化为较高品质烃，如下文进一步详细描述的那样。作为非限制性的实例，悬乳液可包含约0.001重量％(wt％)-约50wt％的反应性颗粒，例如约0.01wt％-约25wt％的反应性颗粒、约0.01wt％-约10wt％的反应性颗粒、约0.01wt％-约5wt％的反应性颗粒或约0.01wt％-约1wt％的反应性颗粒。
悬浮液的携带流体可包含任何可与该悬浮液的反应性颗粒相容的可流动物质(例如气态物质，液体物质，其组合等)。所述携带流体可例如包含含水物质和有机物质的至少一种。合适含水物质的非限制性实例包括淡水、海水、提取水、蒸汽、盐水(例如水与至少一种盐的混合物，例如水与氯化铵、氯化钙、溴化钙、氯化镁、溴化镁、氯化钾、甲酸钾、氯化钠、溴化钠、甲酸钠、溴化锌、甲酸锌和氧化锌的至少一种的混合物)、水基泡沫、水-醇混合物，或其组合。合适有机物质的非限制实例包括可用于井下应用的油和非极性液体，例如原油、柴油、矿物油、酯、精炼馏分和共混物、α-烯烃和合成基物质，其包括表面活性剂、乳化剂、腐蚀抑制剂和通常用于井下应用的其它化学品(例如乙烯-烯烃低聚物、脂肪酸酯、脂肪醇酯、醚、聚醚、链烷烃、芳烃、烷基苯、萜类等)。所述携带流体可基于所述反应性颗粒的一种或多种性质选择。例如，可对携带流体加以选择以延迟、限制或者甚至防止反应性颗粒的显著化学降解，直至在将反应性颗粒输送至地下地层之后。在一些实施方案中，反应性颗粒的暴露部分包含水反应性物质(例如，由至少一种Mg、Al、Ca、Mn、Zn、其合金，其组合等组成且包含它们的物质)，和携带流体包含有机物质。在另外的实施方案中，反应性颗粒的暴露部分包含水反应性物质(例如，由至少一种Mg、Al、Ca、Mn、Zn、其合金、其组合形成且包含它们的金属物质；无水金属盐例如AlBr3，MgCl2，FeCl3，AlCl3；等)，和携带流体包含含水物质。在其它实施方案中，反应性颗粒的暴露部分包含比该反应性颗粒的其它部分(例如内部)反应性更低的水反应性物质(例如有机物质)，和携带流体包含含水物质和有机物质的至少一种。
此外，悬浮液可任选包含至少一种添加剂。作为非限制性实例，所述添加剂可为表面活性剂、乳化剂、腐蚀抑制剂、催化剂、分散剂、增粘剂、结垢抑制剂、结垢溶解剂、消泡剂、抗微生物剂和/或通常用于修井工业中的不同添加剂的至少一种。添加剂的类型和量可至少部分依赖于反应性颗粒的性质、地下地层的性质和地下地层所含的烃物质的性质。悬浮液可为基本上均质的(例如反应性颗粒和存在的话的添加剂可均匀分散在整个所述悬浮液中)，或者可为非均质的(例如反应性颗粒和存在的话的添加剂可非均匀地分散在整个悬浮液中)。
在一些实施方案中，所述添加剂包括至少一种表面活性剂。表面活性剂可例如为设置用于提高含水物质和烃物质的乳液的稳定性的物质。表面活性剂可用作对在从含烃物质的地下地层提取烃物质之前、期间和之后烃物质的相邻单元(例如液滴，离散附聚物等)发生聚结的阻隔物。表面活性剂可为任何与烃物质和与悬浮液的其它组分(例如反应性颗粒、携带流体等)相容的阴离子、非离子、两性离子或两亲性表面活性剂。合适表面活性剂的非限制性实例包括具有至多约22个碳原子的碳链长度的脂肪酸，例如硬脂酸，及其酯；聚亚烷基二醇，例如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯，以及嵌段和无规的聚(氧化乙烯-氧化丙烯)共聚物；和聚硅氧烷，例如具有亲水性部分(氧化乙烯或氧化丙烯或二者的低分子量聚合物)和疏水性部分(甲基化的硅氧烷结构部分)二者的硅氧烷聚醚。
在其它实施方案中，所述添加剂包括至少一种催化剂。所述催化剂可例如包含多种催化剂颗粒。所述催化剂颗粒可经结构化和配制，从而促进、调节和/或增强与反应性颗粒的一种或多种反应。例如，所述催化剂颗粒可加速所述反应性颗粒与以下至少一种之间的反应速率：悬浮液的携带流体、地下地层内包含的烃物质和输送至和/或已存在于地下地层中的另一物质(例如，含水物质，例如淡水、海水、产出水、盐水、水基泡沫和水-醇混合物)。作为非限制性实例，如果所述反应性颗粒由反应性金属物质(例如至少一种Mg、Al、Ca、Mn、Zn、其合金、其组合等)形成且包含它们，则所述催化剂颗粒可加速至少一部分反应性颗粒与含水物质(例如，悬浮液的含水携带流体，输送至和/或已存在于地下地层中的不同含水物质等)之间的电化学反应以产生热和所希望的反应产物(例如H2)。在所述含水物质的存在下，所述催化剂颗粒可为相对阴极性的；而在所述含水物质存在下，所述反应性颗粒可为相对阳极性的。因此，所述催化剂颗粒可促进(例如增强)所述反应性颗粒在电解质存在下的电化学降解。在存在于地下地层中的环境条件(例如温度，压力，物质组成等)下，所述催化剂颗粒可比所述反应性颗粒更耐化学降解(例如腐蚀)。作为非限制性实例，如果所述反应性颗粒由反应性金属物质(例如包含至少一种Mg、Al、Ca、Mn、Zn、其合金、其组合等的物质)形成且包含它们，则所述催化剂颗粒可由反应性相对较低的金属物质，例如各种等级的钢、钨(W)、铬(Cr)、Ni、Cu、Co、Fe、其合金或其组合形成且包含它们。所述催化剂颗粒各自的尺寸和形状可基本上与所述反应性颗粒各自的尺寸和形状相同，或者至少一种催化剂颗粒的尺寸和形状的至少一种可不同于至少一种反应性颗粒的尺寸和形状的至少一种。在一些实施方案中，所述催化剂颗粒包括由W、Cr、Ni、Cu、Co和Fe的至少一种形成且包含它们的纳米颗粒。催化剂颗粒的浓度可足够低，从而对使用所述悬浮液形成的乳液稳定性具有最小的影响(如果有的话)，这将在下文进一步详细描述。
继续参照图1，注入工艺102包括将悬浮液引入含烃地下地层中。所述悬浮液可通过常规方法(此处不详细描述)引入地下地层中。例如，可将所述悬浮液的加压物流泵入延伸至地下地层中所需深度的注入井中，且可渗透(例如透过、扩散等)至地下地层的间隙空间中。悬浮液在地下地层间隙空间的渗透程度至少部分依赖于悬浮液的性质(例如密度、粘度、粒度、温度、压力等)、地下地层的性质(例如孔隙率、孔尺寸、物质组成等)，和地下地层的间隙空间中所含烃物质的性质(例如分子量、密度、粘度等)。悬浮液的注入温度可足够低，从而显著限制或者甚至防止所述反应性颗粒与输送至和/或已存在于地下地层中的其它物质(例如含水物质，例如水、盐水等)过早反应。在一些实施方案中，将所述悬浮液在小于或等于地下地层的井下环境温度的温度输送至地下地层中。作为非限制性实例，可将所述悬浮液在小于或等于约40℃，例如小于或等于约35℃的温度输送至地下地层中。
在注入工艺102期间，所述悬浮液的至少一些反应性颗粒可从地下地层的内表面(例如孔表面、裂纹表面、裂缝表面、通道表面)摩擦地除去地下地层中所含的至少一部分烃物质。此外，至少一些反应性颗粒可聚集在地下地层的受限岩石-油-盐水三相接触区域中，从而提供脱离压力且使地下地层中所含的至少一部分烃物质从地下地层的内表面脱离。此外，至少一些反应性颗粒可聚集(例如附聚)在、粘附至和/或吸附至地下地层的内表面、地下地层中所含的烃物质、地下地层中所含的含水物质(例如水，盐水)和悬浮液的携带流体的界面，从而形成稳定化的乳液(例如Pickering乳液)，其基本上抵抗分散的(例如烃)和连续的(例如水，盐水等)相的聚结。
随后，在反应工艺104期间，地下地层中的稳定化的乳液的至少一部分反应性颗粒可与至少一种其它物质发生至少部分反应。可改变(例如变更、变化)地下地层中的稳定化的乳液的一种或多种性质(例如温度、pH、物质组成、压力等)，从而使得其反应性颗粒与至少一种其它物质发生至少部分反应；或者可保持(例如维持、持续、保留等)地下地层中的稳定化的乳液的性质，从而使得反应性颗粒与至少一种其它物质发生至少部分反应。在一些实施方案中，至少一些反应性颗粒在不直接改变地下地层中的稳定化的乳液的一种或多种性质(例如温度、pH、物质组成、压力等)下随时间反应。例如，至少一些反应性颗粒可在不加热、降低pH、添加物质和/或改变地下地层中的稳定化的乳液的压力下随时间反应。在其它实施方案中，可改变稳定化的乳液的反应性颗粒在地下地层中所暴露的的至少一种环境条件(例如温度、pH、物质暴露、压力等)，从而调节(例如提高、降低)以使得反应性颗粒与至少一种其它物质发生至少部分反应。该反应可有助于从地下地层提取烃，和/或可提高从地下地层提取的烃的品质，如在下文进一步详细描述的那样。
作为非限制性实例，可改变地下地层中的稳定化的乳液的温度以促进和/或增强反应性颗粒和已存在于和/或输送至稳定化的乳液中的至少一种含水物质(例如水，蒸汽，盐水等)之间的反应。在一些实施方案中，通过将稳定化的乳液暴露于表现出相对于稳定化的乳液升高的温度的物质来改变稳定化的乳液的温度。例如，可将表现出比稳定化的乳液的温度更高的温度的液体物质(例如，含水物质，例如水、盐水和含水酸的至少一种；有机物质，例如柴油、矿物油的至少一种；其组合；等)和气态物质(例如，蒸汽，空气，气态烃物质，氮，二氧化碳，其组合等)的至少一种提供至地下地层以与反应性颗粒相互作用并提高反应性颗粒的温度。在一些实施方案中，将稳定化的乳液暴露于表现出大于或等于约25℃，例如大于或等于约35℃，大于或等于约50℃，大于或等于约75℃，大于或等于约100℃，或大于或等于约200℃的温度的至少一种物质。在另外的实施方案中，地下地层的井下环境温度用于提高反应性颗粒的温度。例如，如果地下地层的井下环境温度大于稳定化的乳液的温度，和井下环境温度可用于随时间提高反应性颗粒的温度。如果所述反应性颗粒并未被反应性较低的壳和/或非反应性的壳(例如，其中反应性较低的壳和/或非反应性的壳基本上不存在于所述反应性颗粒，其中所述反应性颗粒包含被反应性较低的壳和/或非反应性的壳部分包封的反应性核等)完全包封，则反应性颗粒的温度的升高可提高存在于和/或输送至地下地层的至少一种含水物质(例如水，盐水等)与反应性颗粒反应或以其它方式降解(例如，腐蚀)反应性颗粒的速率。相反地，如果所述反应性颗粒包含基本上被反应性较低的壳和/或非反应性的壳覆盖的反应性核，则反应性颗粒的温度的升高可促进所述反应性核的热膨胀，从而破坏(例如破裂、裂开等)所述反应性较低的壳和/或非反应性的壳，使所述反应性核暴露于存在于和/或输送至地下地层中的至少一种含水物质(例如水，盐水等)，且提高含水物质与所述反应性核反应或以其它方式降解所述反应性核的速率。
作为另一非限制性实例，可改变地下地层中的稳定化的乳液的pH以促进和/或增强反应性颗粒和已存在于和/或输送至稳定化的乳液的至少一种含水物质(例如水，蒸汽，盐水等)的反应。在一些实施方案中，稳定化的乳液的pH通过将所述稳定化的乳液暴露(例如接触)于具有低于该稳定化的乳液的pH的物质而改变。例如，可向稳定化的乳液中添加盐酸(HCl)、氢溴酸(HB)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、甲酸(CH2O2)和乙酸(C2H4O2)的至少一种。在一些实施方案中，在稳定化的乳液中添加含水HCl和含水H2SO4的至少一种。如果所述反应性颗粒并未被反应性较低的壳和/或非反应性的壳完全包封(例如覆盖)，则稳定化的乳液pH的降低可提高所述反应性颗粒降解(例如腐蚀)的速率。如果所述反应性颗粒包含基本上被反应性较低的壳覆盖的反应性核，则稳定化的乳液pH的降低可提高反应性较低的壳的降解速率，从而更快地暴露所述反应性核，且还可提高所述反应性核在不存在该壳下的降解速率。
在一些实施方案中，改变地下地层中的稳定化的乳液的一种或多种性质(例如温度，pH，物质组成，压力等)以使稳定化的乳液的颗粒与另一物质发生至少部分反应可导致在地下地层中产生H2和热。作为非限制性实例，如果至少一些反应性颗粒由Mg(例如，Mg合金，例如Mg—Al合金)形成且包含该物质，则Mg可通过如下反应与水进行放热反应以产生H2和热:
Mg(固)+2H2O→Mg(OH)2(水溶液)+H2(气) (1)
依次地，产生的H2和热可提高地下地层中的压力以有助于从地下地层提取烃。产生的H2和热也可以促进将地下地层中所含的一种或多种烃转化为相对较小、较高品质的烃。例如，产生的热可以用于热裂化烃物质的较大烃(例如，沸点大于或等于约350℃的烃)为较小烃。该较小烃可表现出相对较低的密度，促进其更易提取，和提高的通用性和值。此外，产生的H2也可以用于在一种或多种催化剂存在下氢化芳族烃如多环芳族烃(PAH)为饱和烃。该饱和烃可表现出相对较低的粘度，和提高的通用性和值。此外，产生的至少一部分H2可任选地燃烧(例如，添加空气)以产生井下较高温度和压力。
在另外的实施方案中，改变地下地层中的稳定化的乳液的一种或多种性质(例如温度，pH，物质组成，压力等)以使稳定化的乳液的反应颗粒与另一物质发生至少部分反应可导致在地下地层中产生HCl和热。作为非限制性实例，如果至少一些反应性颗粒由无水AlCl3形成且包含无水AlCl3，则无水AlCl3可通过如下反应与水进行放热反应以快速产生HCl和热:
AlCl3(固)+H2O→AlCl2OH(固)+HCl(气) (2)
依次地，产生的HCl和热可有助于从地下地层提取烃。例如，如果反应性颗粒具有对地下地层中所含的烃物质(例如，沥青质物质，链烷烃物质等)和对地下地层的表面的亲和性，HCl的快速产生可有助于从地下地层的表面除去烃物质。此外，取决于地下地层的物质组成，产生的HCl可促进地下地层的表面的化学降解(例如腐蚀)。例如，如果地下地层的表面包含碳酸盐物质，HCl可与碳酸盐物质反应以至少部分降解地下地层的表面。至少部分降解地下地层的表面可从所述表面解放(例如，释放)烃物质。降解地下地层的表面也可以提高地下地层的孔径，从而有助于从地下地层提取烃物质。此外，产生的热可以用于降低油的粘度。
接着，在提取工艺106期间，烃可从地下地层提取(例如，除去)。可使用(例如，经由注入井提供至地下地层)额外物质(例如水，盐水，蒸汽等)物流以使烃从地下地层中流动(例如驱动，驱散，强制流动等)出去。烃可包括来源于(例如，通过前述裂化方法的一种或多种)从地下地层的表面脱离(例如释放，磨掉，除去等)的烃物质的转化的烃，和/或可包括从地下地层的表面脱离的未转化的烃。烃可从地下地层提取作为稳定化的乳液的部分。稳定化的乳液可包括Pickering乳液，其中颗粒(例如，至少部分未反应的反应性颗粒；剩余的牺牲颗粒；来自地下地层的物质的颗粒，例如粘土颗粒；等)聚集在、粘附至和/或吸附至分散的(例如烃)相和连续的(例如含水)相的界面以防止(通过基本限制)分散和连续相的聚结。在另外的实施方案中，稳定化的乳液可包括表面活性剂稳定的乳液，其中存在于分散的(例如烃)相和连续的(例如含水)相的界面处的表面活性剂防止(通过基本限制)分散和连续相的聚结。颗粒(例如，至少部分未反应的反应性颗粒；催化剂颗粒；来自地下地层的物质的颗粒，例如粘土颗粒；等)也可以存在于表面活性剂稳定的乳液的分散和连续相的界面处，任何可有助于稳定表面活性剂稳定的乳液。反应工艺104的一个或多个结果(例如升高的压力，升高的温度，降低的烃粘度等)可有助于在提取工艺106期间将稳定化的乳液从地下地层(例如，来自地下地层和进入产出井)驱出。
在从地下地层提取之后，稳定化的乳液可经受额外的处理。例如，稳定化的乳液可经受一种或多种反应、过滤、沉淀和/或沉降工艺以使稳定化的乳液的分散和连续相聚结，和将烃与稳定化的乳液中所含的其它组分(例如水，盐水，各种颗粒物质等)分离。将分离的烃可根据需要使用。
尽管本公开内容受到各种变型和替代形式的影响，然而具体实施方案已例如显示在附图中且已在本文详细描述。然而，本公开内容并非意欲限于所公开的特定形式。相反，本公开内容旨在涵盖落入由本文所附权利要求及其法律等同物所定义的本公开内容的范围内的所有变型、等同物和替代物。

Claims (20)

1.从地下地层提取烃的方法，所述方法包括:
形成包含反应性颗粒和携带流体的悬浮液；
将所述将悬浮液引入包含烃物质的地下地层；
使至少一部分反应性颗粒与所述地下地层内的至少一种其它物质进行放热反应以由烃物质形成经处理的烃物质；和
从所述地下地层提取经处理的烃物质。
2.根据权利要求1所述的方法，其中形成悬浮液包括:
形成包含经配制以响应于改变所述地下地层内的至少一种环境条件而从第一化学降解速率转换至第二化学降解速率的物质的反应性颗粒；和
将所述反应性颗粒提供至含水流体和有机流体的至少一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述反应性颗粒包括形成包含Mg、Al、Ca、Mn、Zn、其合金或其组合的反应性颗粒。
4.根据权利要求1所述的方法，其中形成包含反应性颗粒和携带流体的悬浮液包括形成包含被第二物质的壳至少部分包围的第一物质的核的反应性颗粒，其中第一物质比第二物质在含水物质中更具反应性。
5.根据权利要求1所述的方法，其中形成包含反应性颗粒和携带流体的悬浮液包括形成亲水性、疏水性、两亲性、亲氧性、亲脂性和亲油性中至少一种的反应性颗粒。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述将悬浮液引入包含烃物质的地下地层包括将所述悬浮液在小于或等于约50℃的温度引入所述地下地层。
7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述将悬浮液引入包含烃物质的地下地层包括将所述将悬浮液引入包含沥青质物质和链烷烃物质的至少一种的地下地层的间隙空间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一部分反应性颗粒与所述地下地层内的至少一种其它物质进行放热反应以由烃物质形成经处理的烃物质包括提高反应性颗粒的温度以使反应性颗粒与含水物质进行放热反应和改变烃物质的粘度和物质组成的至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其中提高反应性颗粒的温度包括将表现出比反应性颗粒的温度更高的温度的液体物质和气态物质的至少一种提供至所述地下地层以增加反应性颗粒的温度。
10.从地下地层提取烃的方法，所述方法包括：
形成包含Mg、Al、Ca、Mn和Zn的至少一种的纳米颗粒；
使所述纳米颗粒与携带流体组合以形成悬浮液；
将所述悬浮液注入具有附接至其内表面的烃物质的地下地层；
改变所述地下地层内的温度、pH、物质组成和压力的至少一种以使至少一部分所述纳米颗粒与含水物质反应和形成包含经处理的烃物质的稳定化的乳液；和
从所述地下地层提取所述稳定化的乳液。
11.根据权利要求10所述的方法，其中形成包含Mg、Al、Ca、Mn和Zn的至少一种的纳米颗粒包括形成进一步包含W、Cr、Ni、Cu、Co和Fe的至少一种的纳米颗粒。
12.根据权利要求10所述的方法，其中使所述纳米颗粒与携带流体组合以形成悬浮液进一步包括使所述纳米颗粒与包含W、Cr、Ni、Cu、Co和Fe的至少一种的额外纳米颗粒组合。
13.根据权利要求10所述的方法，其中使所述纳米颗粒与携带流体组合以形成悬浮液进一步包括使所述纳米颗粒与至少一种表面活性剂组合。
14.根据权利要求10所述的方法，其中将所述悬浮液注入地下地层包括将所述悬浮液的加压物流泵入所述地下地层以从所述地下地层的内表面摩擦地除去至少一部分烃物质。
15.根据权利要求10所述的方法，其中改变所述地下地层内的温度、pH、物质组成和压力的至少一种以使至少一部分所述纳米颗粒与含水物质反应以形成包含经处理的烃物质的稳定化的乳液包括使用产生的热转化烃物质的至少一些烃为较小分子量烃。
16.处理地下地层内的烃物质的方法，所述方法包括：
将反应性颗粒提供至包含烃物质的地下地层的间隙空间；和
使所述地下地层内的至少一部分反应性颗粒反应以产生热和改变烃物质的至少一种性质。
17.根据权利要求16所述的方法，其中将反应性颗粒提供至地下地层的间隙空间包括将独立地包含Mg合金或无水AlCl3的纳米颗粒提供至所述地下地层的间隙空间。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将独立地包含Mg合金或无水AlCl3的纳米颗粒提供至所述地下地层的间隙空间包括提供独立地包含被包含金属物质和有机物质的至少一种的壳至少部分包围的包含Mg合金或无水AlCl3的核的纳米颗粒。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述纳米颗粒包含Mg合金，并且其中使所述地下地层内的至少一部分反应性颗粒反应包括使所述纳米颗粒与含水物质反应以产生热和H2。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述纳米颗粒包含无水AlCl3，并且其中使所述地下地层内的至少一部分反应性颗粒反应包括使所述纳米颗粒与含水物质反应以产生热和HCl。
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