聚合物泡沫孔形貌控制及其在鉆孔過(guò)濾設(shè)備中的用途制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供使用以下步驟配置鉆孔過(guò)濾設(shè)備的方法：將包含具有第一孔結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫的過(guò)濾設(shè)備配置到鉆孔中，所述聚合物泡沫的分子結(jié)構(gòu)的一部分能通過(guò)暴露于后處理流體而降解；和將所述聚合物泡沫暴露于所述后處理流體，由此將所述聚合物泡沫的孔結(jié)構(gòu)改變成第二孔結(jié)構(gòu)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】聚合物泡沫孔形貌控制及其在鉆孔過(guò)濾設(shè)備中的用途相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2010年9月16日提交的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?2/883,656的權(quán)益，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入本文。背景砂控制是在井下鉆進(jìn)和完井工業(yè)中的一項(xiàng)眾所周知的規(guī)定。本領(lǐng)域的技術(shù)人員深諳可用于礫石充填的各種方法和系統(tǒng)。那些技術(shù)人員也知曉與礫石充填相關(guān)的時(shí)間和成本及礫石充填故障的可能性和方式。鑒于所述情況，近年來(lái)已經(jīng)使用了許多供選方案；然而，新型且不同的供選方案總是被廣泛接受，其可以更適合某些環(huán)境或在某些環(huán)境中更好地起作用或者可使成本更低或更加耐用。概述在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)例示性實(shí)施方案中，提供使用以下步驟配置鉆孔過(guò)濾設(shè)備的方法：將包含具有第一孔結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫的過(guò)濾設(shè)備配置到鉆孔中，所述聚合物泡沫的分子結(jié)構(gòu)的一部分能通過(guò)暴露于后處理流體而降解；和將所述聚合物泡沫暴露于所述后處理流體，由此將所述聚合物泡沫的孔結(jié)構(gòu)改變成第二孔結(jié)構(gòu)。在另一例示性實(shí)施方案中，提供包括以下步驟的制備聚合物泡沫的方法：使包含第一單體化合物的第一組分與包含各自能與第一單體化合物反應(yīng)的第二單體化合物和第三單體化合物的第二組分反應(yīng)，所述第二單體化合物抵抗由后處理流體引起的降解且所述第三單體化合物易于被所述后處理流體降解；和使所述聚合物泡沫與所述后處理流體接觸。在又一例示性實(shí)施方案中，提供聚氨酯泡沫，其是包含多異氰酸酯的第一組分與包含第一多元醇和第二多元醇的第二組分的反應(yīng)產(chǎn)物，所述第一多元醇為聚碳酸酯多元醇，所述第二多元醇為聚酯多元醇或聚醚多元醇。附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在參考附圖，其中在幾個(gè)圖中，相同的元件類(lèi)似地編號(hào)：圖1為過(guò)濾設(shè)備的示意性截面圖，其在其壓縮的插入厚度或體積中帶有在其上具有降解延遲薄膜、覆蓋物或涂覆材料的形狀記憶多孔材料；和圖2為圖1的過(guò)濾設(shè)備的示意性截面圖，其中已經(jīng)除去了降解延遲薄膜、覆蓋物或涂覆材料且已經(jīng)容許形狀記憶多孔材料膨脹或配置以使得其堅(jiān)固地結(jié)合并安裝到井眼套管的內(nèi)壁表面以防止自地層產(chǎn)生不合需要的固體，從而僅允許烴流體流過(guò)。專(zhuān)利技術(shù)詳述本專(zhuān)利技術(shù)的一些例示性實(shí)施方案可包括其中可使用聚合物泡沫的后處理來(lái)改變泡沫孔形貌的任何應(yīng)用。在一個(gè)例示性實(shí)施方案中，聚合物泡沫用于井下鉆孔過(guò)濾設(shè)備。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施不限于任何特定構(gòu)造的井下過(guò)濾設(shè)備。在一個(gè)例示性實(shí)施方案中，使用可膨脹的形狀記憶聚合物泡沫以提供基本符合鉆孔的形狀的過(guò)濾介質(zhì)；然而，在已經(jīng)將聚合物泡沫配置到鉆孔中之后，為了實(shí)施改變泡沫的孔形貌的本專(zhuān)利技術(shù)的例示性實(shí)施方案，不需要使用這種可膨脹的聚合物泡沫。一種例示性形狀記憶聚合物泡沫描述在上述美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案2010/0089565A1中，其揭示內(nèi)容全部以引用的方式并入本文中。如上文所論述，該泡沫在被加熱到足以引起膨脹的溫度時(shí)能夠從改變的被壓縮形狀膨脹到原始的未壓縮形狀。足以引起膨脹的具體溫度將視包括但不限于壓縮水平和所需要的隨后再膨脹的許多條件而變化；然而，該溫度通常將低于但接近于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度名義上可以被認(rèn)為是聚合物隨著一部分聚合物分子由于其能級(jí)增加致使吸收熱能變得更可移動(dòng)而從硬玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檐浉邚棏B(tài)的溫度，但其可以更適當(dāng)?shù)乇徽J(rèn)為是發(fā)生這一轉(zhuǎn)變的溫度范圍，其中名義上的Tg在該范圍內(nèi)的某處。轉(zhuǎn)變開(kāi)始的溫度可被稱(chēng)為“轉(zhuǎn)變起始”。測(cè)量玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的一項(xiàng)眾所周知的技術(shù)是動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA），其中將聚合物的儲(chǔ)存模量和損耗模量測(cè)量為對(duì)于以環(huán)狀方式施加的少量形變的響應(yīng)。使用該技術(shù)，在一個(gè)例示性實(shí)施方案中，名義上的Tg可通過(guò)觀(guān)察在損耗模量對(duì)溫度的圖中的尖峰來(lái)測(cè)定。在一個(gè)例示性實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)變起始可通過(guò)觀(guān)察儲(chǔ)存模量對(duì)溫度的圖的負(fù)斜率的明顯變陡來(lái)測(cè)定。在關(guān)于井下過(guò)濾設(shè)備的一個(gè)例示性實(shí)施方案中，所述泡沫具有的玻璃化轉(zhuǎn)變起始溫度高于在井下應(yīng)用位置的溫度且足以防止泡沫在沿鉆孔向下傳輸時(shí)過(guò)早地膨脹、同時(shí)允許在其到達(dá)井下位置之后再膨脹。在將上述形狀記憶泡沫用于井下過(guò)濾設(shè)備的一個(gè)例示性實(shí)施方案中，在井下配置之前，在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下將所述聚合物泡沫壓縮到被壓縮的形狀且隨后在保持所述被壓縮的形狀的同時(shí)冷卻到低于所述玻璃化溫度的溫度。可將所述被壓縮的泡沫卷繞在諸如聚乙烯醇薄膜的可溶解薄膜中以防止泡沫在到達(dá)井下配置位置之前在沿鉆孔行進(jìn)的同時(shí)暴露于高溫而過(guò)早地膨脹。在含泡沫的過(guò)濾設(shè)備到達(dá)井下配置位置之后，可將所述可溶解的薄膜用水溶解且將所述泡沫加熱（例如來(lái)自鉆孔中的環(huán)境熱或通過(guò)諸如從加熱器施加的熱）以使泡沫膨脹。所述泡沫可用后處理流體處理以根據(jù)所要的效果而在該工藝中的任一點(diǎn)處改變其孔結(jié)構(gòu)。在一個(gè)例示性實(shí)施方案中，在將所述泡沫壓縮到被壓縮的形狀之前將其用所述后處理流體處理。在另一例示性實(shí)施方案中，在井下配置之后將所述泡沫用所述后處理流體處理。在所述例示性實(shí)施方案中，可將后處理流體注入鉆孔中或其可為已經(jīng)存在于鉆孔中的水、油或水-油混合物，且可用來(lái)在泡沫膨脹之前、期間或之后處理泡沫。使用形狀記憶聚合物泡沫的一個(gè)例示性構(gòu)造的操作參考圖1和圖2描述，其中具有包括形狀記憶多孔材料32的過(guò)濾設(shè)備30的管柱20在鉆孔50中插入，其由鉆孔套管52限定到所要位置。如在圖1中所示，形狀記憶聚合物泡沫32具有被壓縮的插入厚度34和外部延遲薄膜、覆蓋物或涂層40。在足量的延遲薄膜、覆蓋物或涂覆材料40被溶解或分解之后，即在延遲薄膜、覆蓋物或涂覆材料40被溶解或分解以使得在被壓縮的形狀記憶材料32中儲(chǔ)存的能量大于由所述延遲材料提供的壓縮力之后，形狀記憶多孔材料32從插入或被壓縮的位置（圖1）膨脹到具有膨脹厚度36的膨脹或規(guī)定位置（圖2）。這樣做，形狀記憶材料32與鉆孔套管52的內(nèi)壁表面54嚙合，且因此防止自地層產(chǎn)生不合需要的固體，僅允許烴流體流經(jīng)過(guò)濾設(shè)備30。在本專(zhuān)利技術(shù)中使用的聚合物泡沫可用來(lái)自如本領(lǐng)域已知可制備聚合物泡沫的聚合物的任何類(lèi)型的聚合物制成，所述聚合物諸如為聚氨酯、環(huán)氧聚合物、丙烯酸類(lèi)聚合物、聚酰亞胺、聚醚酮等。欲使用的具體聚合物及其化學(xué)組成將取決于過(guò)濾設(shè)備或?qū)⑹褂迷撆菽钠渌麘?yīng)用的特定構(gòu)造和設(shè)計(jì)參數(shù)以及取決于將使用的特定的后處理流體和聚合物泡沫將暴露于后處理流體的溫度和持續(xù)時(shí)間。例示性后處理流體包括水、酸、堿、極性有機(jī)溶劑、非極性有機(jī)溶劑（包括原油）及其組合。在一個(gè)例示性實(shí)施方案中，所述聚合物泡沫為兩種組分的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述組分之一包括第一單體化合物，且另一組分包括各自可與所述第一單體化合物反應(yīng)的第二單體化合物和第三單體化合物，其中所述第二單體化合物抵抗由所述后處理流體引起的降解且所述第三單體化合物易于所述后處理流體降解。在一個(gè)例示性實(shí)施方案中，所述聚合物泡沫為聚氨酯泡沫，所述聚氨酯泡沫為包括一種或多種多異氰酸酯的組分與包括一種或多種多元醇的組分的反應(yīng)產(chǎn)物。所述多異氰酸酯可為如對(duì)于在聚氨酯泡沫的制備中應(yīng)用的眾所周知的多種多異氰酸酯中的任何一種或多種。例示性多異氰酸酯包括但不限于芳族多異氰酸酯，諸如MDI(例如，4,4'-MDI；4,4'-MDI與2,4'-MDI的共混物；MDI預(yù)聚物和含有單體MDI的改性的聚合MDI）、甲苯二異氰酸酯(TDI)、對(duì)苯撐二異氰酸酯（PPDI）、萘二異氰酸酯（NDI）及鄰聯(lián)甲苯胺二異氰酸酯（TODI）；以及脂族多異氰酸酯，諸如1,6-亞己基二異氰酸酯（HDI）、異佛爾酮本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】2010.09.16 US 12/883,6561.配置鉆孔過(guò)濾設(shè)備的方法，其包括：將包含具有第一孔結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫的過(guò)濾設(shè)備配置到鉆孔中，所述聚合物泡沫的分子結(jié)構(gòu)的一部分能通過(guò)暴露于后處理流體而降解；和將所述聚合物泡沫暴露于所述后處理流體，由此將所述聚合物泡沫的孔結(jié)構(gòu)改變成第二孔結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物泡沫為聚氨酯泡沫，其為第一組分與第二組分的反應(yīng)產(chǎn)物，所述第一組分包含多異氰酸酯，所述第二組分包含抵抗由所述后處理流體引起的降解的單體化合物和易于被所述后處理流體降解的單體化合物，其中所述抵抗由所述后處理流體引起的降解的單體化合物包括聚碳酸酯多元醇；和其中所述易于被所述后處理流體降解的單體化合物包括聚醚多元醇。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合物泡沫在配置到所述鉆孔中之前暴露于所述后處理流體，以使所述聚合物泡沫的分子結(jié)構(gòu)的一部分降解。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合物泡沫在配置到所述鉆孔中之后暴露于所述后處理流體。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述聚合物泡沫為當(dāng)在接近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱時(shí)能夠從改變的被壓縮的形狀向原始未壓縮的形狀膨脹的形狀記憶泡沫，且所述方法包括：在配置到所述鉆孔中之前，在高于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下將所述聚合物泡沫壓縮到被壓縮的形狀且隨后在保持先前被壓縮的形狀的同時(shí)冷卻所述聚合物泡沫到低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度；和在配置到所述鉆孔中之后，將所述聚合物泡沫加熱到足以使所述聚合物泡沫膨脹的溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述聚合物泡沫為當(dāng)在接近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱時(shí)能夠從改變的被壓縮的形狀向原始未壓縮的形狀膨脹的形狀記憶泡沫，且所述方法包括：在配置到所述鉆孔中之前，將所述聚合物泡沫暴露于所述后處理流體，隨后在高于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下將所述聚合物泡沫壓縮到被壓縮的形狀且隨后在保持先前被壓縮的形狀的同時(shí)冷卻所述聚合物泡沫到低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度；和在配置到所述鉆孔中之后，將所述聚合物泡沫加熱到足以使所述聚合物泡沫膨脹的溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述后處理流體選自由水、酸、堿、極性有機(jī)溶劑、非極性有機(jī)溶劑和包括至少一種上述物質(zhì)的組合的集合。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中改變孔結(jié)構(gòu)包括改變所述聚合物泡沫的分子結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二組分包含聚碳酸酯多元醇和聚酯多元醇。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第二組分包含80-95重量％的聚碳酸酯多元醇和20-5重量％的聚酯多元醇，基于所述第二組分的總重量計(jì)。10.制備聚合物泡沫的方法，其包...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G·阿格拉瓦爾，段平，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：貝克休斯公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：