[发明专利]自抑制的溶胀填充剂化合物

说明书

交叉参考的相关申请

本申请要求2011年12月9日提交的美国申请No.13/315644的权益，其在此以其全部引入作为参考。

背景

井下工具例如填充剂被用作隔离装置，来密封井眼中的区域。此外，填充剂经常用于将井眼的区域彼此隔离。例如，环形填充剂可以用于填充生产管和井眼的套管或壁之间的环隙。在一些情形中，使用圆盘形或者圆柱形填充剂来隔离没有生产管的井眼。就任一应用而言，填充剂必须紧紧靠着所述的壁、套管和生产管(如果存在)布置，来形成有效的密封。填充剂可以通过膨胀来填充井眼中的空白体积来形成这些密封。膨胀可以通过经由吸收流体来增加填充剂体积而进行。填充剂的顶点位置可以存在于几千英寸的井下。在穿过井眼到达这个目的地的途中，该填充剂通常与井眼中的流体接触。当填充剂吸收这种流体和在到达目标深度之前膨胀时，会出现问题。当填充剂膨胀时，它会变得粘附到井眼中不期望的位置上。在这个事件中，会需要抽取填充剂。这会是昂贵的和耗时的方法。

克服了上述问题的装置、方法和材料将是本领域技术人员乐见的。

发明简述

一种井下密封剂，其包含：组合物，该组合物包含：聚合物；吸收剂材料；主交联网络，其包含聚合物链之间的主键；和次交联网络，其是暂时的。

一种调控井下密封剂溶胀率的方法，其包括：将包含聚合物和吸收剂材料的井下密封剂置于井眼中；保持该聚合物的主交联网络；和响应一定的条件来分解该吸收剂材料的次交联网络，来调控该井下密封剂的溶胀率。

一种组合物，其包含：聚合物；共聚物；纤维素材料；主交联网络；和次交联网络，其相比于主交联网络是不稳定的。

一种用于密封井眼的体系，其包含：用于密封井眼的井下密封剂，其包含：聚合物；吸收剂材料；主交联网络，其包含聚合物链中的键；和次交联网络，其包含吸收剂材料和交联剂之间的键，该次交联网络是暂时的；和分解该次交联网络的分解剂。

附图的简要说明

下面的说明书不应当认为是以任何方式限制性的。参考附图，相同的元件是相同的附图标记：

图1A显示了具有主交联网络的聚合物；

图1B显示了在包含了次交联网络之后，图1A的聚合物；

图1C显示了在除去次交联网络后图1B的聚合物；

图2A显示了具有主交联网络的聚合物和具有次交联网络的吸收剂材料；

图2B显示了具有主交联网络的聚合物和不具有次交联网络的图2A的吸收剂材料；

图3A显示了游离的金属螯合物；

图3B和3C显示了交联两种聚合物的金属螯合物；

图4显示了硼酸盐交联剂，其键合到基础聚合物的两个链上；

图5显示了硼酸盐交联剂，其键合到吸收剂材料的两个链上；

图6显示了pH变化对于次交联网络的破坏作用；

图7显示了在除去次交联网络之前的井下密封剂；

图8显示了在除去次交联网络之后和通过流体吸收布置井下密封剂之后，图7的井下密封剂；和

图9显示了具有聚合物(具有不同的交联网络)的填充剂的直径变化与时间的图。

详述

所公开的设备和方法的一种或多种实施方案的详述在此是作为示例来提出的，而不局限于以附图为参考。

本发明人已经发现这里公开的装置、组合物和方法，其选择性地和可控地影响了井下工具的溶胀率，并且还会导致抑制井下工具溶胀的开始。为此目的，本发明人已经开发了装置、组合物和方法，其控制了溶胀率，溶胀百分比和可溶胀的井下工具例如填充剂的相对硬度。该装置、组合物和方法的实施方案确保了与井眼壁或套管足够的结合，来有效隔离井眼的期望区域。

用于井下应用的组合物由于大的体积增加来溶胀的能力是弹性体的特性，所述弹性体适于井下应用溶胀填充剂。溶胀率的控制是重要的，因为溶胀过快会导致在井下行进过程中，在到达它的目标位置之前，填充剂停留在套管中。

用于井下应用的这样的组合物例如弹性体的溶胀率是组合物的流体吸收的函数。控制流体吸收的因素是组合物组分对于给定流体的亲合性和组合物中聚合物的交联密度等。当亲合性增加时，吸收率增加，并且组合物体积增加来容纳所吸收的流体。不希望受限于理论，据信组合物中聚合物的交联密度控制了膨胀率。在这种情形中，随着聚合物交联数目的增加，所吸收的流体的量降低。此外，随着交联数目的降低，组合物溶胀率增加。