JP2016160694A - Degradable rubber member for downhole took, downhole tool, and well drilling method - Google Patents

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健夫 ▲高▼橋
健夫 ▲高▼橋
Takeo Takahashi
正之 大倉
Masayuki Okura
正之 大倉
卓磨 小林
Takuma Kobayashi
卓磨 小林
慎弥 高橋
Shinya Takahashi
慎弥 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a degradable rubber member for a downhole tool that does not require excessive burdens for design optimization, protects a fluid seal, sensor and other components for certain, and contributes toward rationalization of well drilling process management and cost reduction by enabling removal in a desired short period of time, under diversifying well drilling conditions and various well environment.SOLUTION: A degradable rubber member for a downhole tool has a ratio between a tensile elastic modulus at a temperature of 93°C and a tensile elastic modulus at a temperature of 23°C of 20% or more, desirably being a degradable rubber member for a downhole tool containing degradable rubber having a hydrolyzable functional group. A degradable seal member or a protective member for a downhole tool comprises the degradable rubber member. Also provided is a downhole tool for a well drilling plug, and a well drilling method.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、石油または天然ガス等の炭化水素資源を産出するために行う坑井掘削において使用する坑井掘削用プラグ等のダウンホールツール用分解性ゴム部材、分解性シール部材、分解性保護部材、ダウンホールツール、及び坑井掘削方法に関する。   The present invention relates to a degradable rubber member for a downhole tool, such as a well drilling plug, a degradable seal member, and a degradable protective member used in well drilling to produce hydrocarbon resources such as oil or natural gas. , Downhole tool, and well drilling method.

石油または天然ガス等の炭化水素資源は、多孔質で浸透性の地下層を有する井戸（油井またはガス井。総称して「坑井」ということがある。）を通じて採掘され生産されてきた。エネルギー消費の増大に伴い、坑井の高深度化が進み、世界では深度９０００ｍを超える掘削の記録もあり、日本においても６０００ｍを超える高深度坑井がある。採掘が続けられる坑井において、時間経過とともに浸透性が低下してきた地下層や、さらには元々浸透性が十分ではない地下層から、継続して炭化水素資源を効率よく採掘するために、生産層を刺激（stimulate）することが行われ、刺激方法としては、酸処理や破砕方法が知られている。酸処理は、塩酸やフッ化水素等の強酸の混合物を生産層に注入し、岩盤の反応成分（炭酸塩、粘土鉱物、ケイ酸塩等）を溶解させることによって、生産層の浸透性を増加させる方法であるが、強酸の使用に伴う諸問題が指摘され、また種々の対策を含めてコストの増大が指摘されている。そこで、流体圧を利用して生産層に亀裂（フラクチャ、fracture）を形成させる方法（「フラクチャリング法」または「水圧破砕法」ともいう。）が注目されている。   Hydrocarbon resources, such as oil or natural gas, have been mined and produced through wells (oil wells or gas wells, sometimes referred to collectively as “wells”) that have porous and permeable underground formations. With the increase in energy consumption, the wells have been deepened, and there are records of excavation exceeding 9000m in the world, and there are also deep wells exceeding 6000m in Japan. In wells where mining continues, in order to continue to efficiently mine hydrocarbon resources from underground layers that have lost permeability over time or from underground layers that originally have insufficient permeability, The acid treatment and the crushing method are known as the stimulation method. Acid treatment increases the permeability of the production layer by injecting a mixture of strong acids such as hydrochloric acid and hydrogen fluoride into the production layer and dissolving the rock reaction components (carbonates, clay minerals, silicates, etc.) However, various problems associated with the use of strong acids have been pointed out, and an increase in cost has been pointed out including various countermeasures. Thus, a method of forming a crack in the production layer using fluid pressure (also referred to as “fracturing method” or “hydraulic fracturing method”) has attracted attention.

水圧破砕法は、水圧等の流体圧（以下、単に「水圧」ということがある。）により生産層に亀裂を発生させる方法であり、一般に、垂直な孔を掘削し、続けて、垂直な孔を曲げて、地下数千ｍの地層内に水平な孔を掘削した後、それらの坑井孔（坑井を形成するために設ける孔を意味し、「ダウンホール」ということもある。）内にフラクチャリング流体を高圧で送り込み、高深度地下の生産層（石油または天然ガス等の炭化水素資源を産出する層）に水圧によって亀裂（フラクチャ）を生じさせ、該フラクチャを通して炭化水素資源を採取するための生産層の刺激方法である。水圧破砕法は、いわゆるシェールオイル（頁岩中で熟成した油）、シェールガス等の非在来型資源の開発においても、有効性が注目されている。   The hydraulic fracturing method is a method in which a production layer is cracked by a fluid pressure such as water pressure (hereinafter sometimes simply referred to as “water pressure”). Generally, a vertical hole is excavated, followed by a vertical hole. After drilling horizontal holes in the formation of several thousand meters below the ground, these well holes (which means holes to form wells, sometimes referred to as “down holes”) Fracturing fluid is fed into the tank at a high pressure, and cracks (fractures) are generated by water pressure in deep underground production layers (layers that produce hydrocarbon resources such as oil or natural gas), and hydrocarbon resources are collected through the fractures. It is a production layer stimulation method for. The hydraulic fracturing method has attracted attention for its effectiveness in the development of unconventional resources such as so-called shale oil (oil aged in shale) and shale gas.

フラクチャリング流体等の高圧流体を使用して、高深度地下の生産層（シェールオイル等の石油またはシェールガス等の天然ガスなどの炭化水素資源を産出する層）に水圧によって亀裂（フラクチャ）を生じさせたり、また、穿孔を行ったりするという坑井処理を実施するためには、通常、以下の方法が採用されている。すなわち、地下数千ｍの地層内に掘削した坑井孔（ダウンホール）に対して、坑井孔の先端部から順次、目止めをしながら、所定区画を部分的に閉塞し、その閉塞した区画内にフラクチャリング流体等の流体を高圧で送入する、またはパーフォレーションガン等の火薬を内蔵したツールを用いて、生産層に亀裂を生じさせたり穿孔したりする。次いで、次の所定区画（通常は、先行する区画より手前、すなわち地上側の区画）を閉塞してフラクチャリング等を行い、亀裂や穿孔を進展させる。以下、この工程を必要な目止めとフラクチャリング等が完了するまで繰り返し実施する。   Using a high-pressure fluid such as a fracturing fluid, water pressure causes cracks (fractures) in deep underground production layers (layers that produce hydrocarbon resources such as oil such as shale oil or natural gas such as shale gas) In order to carry out well treatment such as drilling or drilling, the following methods are usually employed. That is, for a well hole (downhole) excavated in the formation of several thousand meters underground, the predetermined section is partially blocked while sequentially closing from the tip of the well hole, and the blockage is blocked. The production layer is cracked or perforated using a tool containing a high-pressure fluid such as a fracturing fluid in the compartment or a gun containing a gunpowder such as a perforation gun. Next, the next predetermined section (usually, a section before the preceding section, that is, a section on the ground side) is closed and fracturing or the like is performed, and cracks and perforations are advanced. Thereafter, this process is repeated until the necessary sealing and fracturing are completed.

新たな坑井の掘削だけでなく、既に形成された坑井孔の所望の区画について、再度フラクチャリングによる生産層の刺激を行うこともある。その際も同様に、坑井孔の閉塞及びフラクチャリング等を行う操作を繰り返すことがある。また、坑井の仕上げを行うために、坑井孔を閉塞して下部からの流体を遮断し、その上部の仕上げを行った後、閉塞の解除を行うこともある。   In addition to excavation of new wells, the production layer may be stimulated again by fracturing the desired section of the well hole that has already been formed. In that case as well, operations for blocking and fracturing the well hole may be repeated. Further, in order to finish the well, the well hole may be closed to shut off the fluid from the lower part, and after the upper part is finished, the closing may be released.

坑井孔の閉塞及びフラクチャリング等を行うために坑井内で使用するツールであるダウンホールツールとしては、種々のものが知られている。例えば、特許文献１〜３には、芯金の周囲に諸部材（諸要素）を配置することにより坑井孔の閉塞や固定を行うプラグ（「フラックプラグ」、「ブリッジプラグ」または「パッカー」等と称することもある。）が開示されている。特許文献１には、長尺の本体部材（body member）の外周面上に、スリップ（slip）や複数のシール要素（sealing elements）からなるパッカー要素集合体（packer element assembly）等の部材（component）が配置された生分解性のダウンホールツール（フラックプラグ）が開示されている。特許文献２には、長尺の本体（body）の外周面上にスリップ、円錐状部材（conical member）、及び、エラストマーやゴム等から形成される変形可能要素（malleable element）等が配置され、分解可能なボールやフラッパー（flapper）等の流体の流れに対する障害（impediment）を備える分解性のダウンホールプラグが開示されている。また、特許文献３には、他のダウンホールツールとして、中心部に通路（passageway）を貫通して設けたフラクチャスリーブピストン（fracture sleeve piston。「ピストン」または「ピストンプラグ」という場合もある。）をスリーブの軸方向に移動可能に順次配列し、ボールシーラー（ball sealer。単に「ボール」ということもある。）とボールバルブシート（ball valve seat。「ボールシート」または単に「シート」と称されることもある。）により、順次閉鎖空間を形成するスリーブシステム（「フラックスリーブ」という場合もある。）が開示されている。   Various types of downhole tools are known as tools used in a well for blocking and fracturing a wellbore. For example, in Patent Documents 1 to 3, a plug (“flac plug”, “bridge plug” or “packer”) that closes and fixes a well hole by arranging various members (elements) around a cored bar. Etc.) are also disclosed. In Patent Document 1, a member such as a packer element assembly (component) composed of a slip or a plurality of sealing elements is provided on the outer peripheral surface of a long body member. A biodegradable downhole tool (flac plug) is disclosed. In Patent Document 2, a slip, a conical member, a deformable element (malleable element) formed from an elastomer, rubber, or the like is disposed on the outer peripheral surface of a long body. Degradable downhole plugs with an impediment to fluid flow such as degradable balls and flappers are disclosed. Further, in Patent Document 3, as another downhaul tool, a fracture sleeve piston (also referred to as a “piston” or a “piston plug”) provided through a passageway in the center is also known. Are arranged so as to be movable in the axial direction of the sleeve, and are called a ball sealer (sometimes referred to simply as a “ball”) and a ball valve seat (also referred to as “ball seat” or simply “seat”). ) Discloses a sleeve system (also referred to as “flux leave”) that sequentially forms a closed space.

更に、特許文献４には、高温高圧のダウンホール環境において使用されるダウンホールツールの表面保護が必要であり、ポリウレタン等のポリマーによる被覆（コーティング）が行われていることが開示されている。   Furthermore, Patent Document 4 discloses that the surface protection of a downhole tool used in a high-temperature and high-pressure downhole environment is necessary, and coating (coating) with a polymer such as polyurethane is performed.

坑井掘削用に使用されるダウンホールツールは、坑井が完成するまで順次坑井孔内に配置され、高圧の流体を使用するフラクチャリングや穿孔等の坑井処理を実施するために、坑井孔内の所要の区画を流体圧力に抗して閉塞（シール）することができるシール性能が求められる。同時に、何らかの坑井処理が終了し、次の坑井処理を実施しようとするときには、容易にシール解除できることが求められる。さらに、シェールオイル等の石油またはシェールガス等の天然ガス（以下、総称して「石油や天然ガス」または「石油または天然ガス」ということがある。）などの生産が開始される段階では、シールを解除するとともに、使用されたダウンホールツールを除去する必要がある。プラグ等のダウンホールツールは、通常、使用後に閉塞を解除して回収できるように設計されていないため、破砕（mill）、ドリル空け（drill out）その他の方法で、破壊されたり、小片化されたりすることによって除去されるが、破砕やドリル空け等には多くの経費と時間を費やす必要があった。また、使用後に回収できるように特殊に設計されたプラグ（retrievable plug）もあるが、プラグは高深度地下に置かれたものであるため、そのすべてを回収するには多くの経費と時間を要していた。   Downhole tools used for well drilling are sequentially placed in the wellbore until the well is completed, and are used to perform well treatment such as fracturing and drilling using high-pressure fluid. There is a need for sealing performance that can block (seal) a required section in a wellbore against fluid pressure. At the same time, when any well treatment is finished and the next well treatment is to be performed, it is required that the seal can be easily released. Further, at the stage where production of oil such as shale oil or natural gas such as shale gas (hereinafter sometimes collectively referred to as “oil or natural gas” or “oil or natural gas”) is started, As well as removing the used downhole tool. Downhole tools such as plugs are usually not designed to be released and recovered after use, so they can be broken or shredded by milling, drilling out, or other methods. However, it has been necessary to spend a lot of money and time for crushing and drilling. There are also specially designed plugs that can be recovered after use, but since the plugs are deep underground, recovering all of them requires a lot of money and time. Was.

さらに、ダウンホールツールには、坑井が完成するまで、順次坑井内への配置、高圧の流体を使用する坑井処理の実施、坑井処理終了後のシール解除、次いで次の坑井処理の実施という工程を、順次繰り返し遂行することができるようにするために、種々のセンサーや流路等がダウンホールツール部材として配置されている。これらのセンサーや流路等は、ダウンホールツールを地下の坑井孔内に配置する際に摩擦や他の部材との接触や衝突により、また、坑井処理において使用される高圧流体により、破損や傷損が生じることがないように、保護部材や保護被覆による保護が行われており、例えば、ウレタンゴム等のゴム材料が使用されている。センサーや流路が、その要求される機能を発揮するときには、該保護部材や保護被覆を除去する必要がある。したがって、センサーや流路等を保護するダウンホールツール用保護部材にも、センサーや流路等に対する保護機能とともに、容易に除去または回収することができる機能が求められるようになってきた。   Furthermore, the downhole tool is arranged in the well in order until the well is completed, the well treatment using high-pressure fluid is performed, the seal is released after the well treatment is completed, and then the next well treatment is performed. Various sensors, flow paths, and the like are arranged as downhole tool members so that the process of implementation can be sequentially repeated. These sensors and flow paths are damaged by friction, contact and collision with other members when downhole tools are placed in underground wells, and by high pressure fluids used in well treatment. For example, a rubber material such as urethane rubber is used. When the sensor or flow path performs its required function, it is necessary to remove the protective member and protective coating. Therefore, a downhole tool protection member that protects the sensor, the flow path, and the like has been required to have a function that can be easily removed or collected together with a protection function for the sensor, the flow path, and the like.

特許文献１には、プラグまたはその部材を生分解性の材料から形成される（formed from biodegradable materials）ことが開示されているが、具体的な使用の開示はない。特許文献２には、ボールやフラッパー等の障害を温度１００〜７５０°Ｆ（約３８〜３９９℃に相当する。）で分解可能な材料からなるものとすることが開示されている。なお、特許文献３には、フラックスリーブを分解性とすることについての開示はなく、特許文献４には、表面保護被覆を分解性とすることについての開示はない。   Patent Document 1 discloses that a plug or a member thereof is formed from biodegradable materials, but does not disclose specific use. Patent Document 2 discloses that obstacles such as balls and flappers are made of a material that can be decomposed at a temperature of 100 to 750 ° F. (corresponding to about 38 to 399 ° C.). Note that Patent Document 3 does not disclose that the flux leave is decomposable, and Patent Document 4 does not disclose that the surface protective coating is degradable.

エネルギー資源の確保及び環境保護等の要求の高まりのもと、特に、非在来型資源の採掘が広がる中で、一方では、高深度化など採掘条件がますます過酷なものとなっているが、他方では、採掘条件の多様化の中で、例えば、温度条件としては深度の多様化等に付随して２０℃程度から２００℃程度など、また、多様なｐＨ条件等、多様な環境条件での採掘が進んでいる。そこで、フラックプラグ、ブリッジプラグ、パッカーやセメントリテイナー、スリーブシステム（フラックスリーブ）等のダウンホールツールに使用するダウンホールツール部材には、数千ｍの深度地下に部材を移送することができる機械強度（引張強度や圧縮強度）や、高深度地下のダウンホールの高温かつ高湿度の環境下で、回収対象である炭化水素と接触しても機械強度等が維持される耐油性、耐水性及び耐熱性を有することが求められる。また、ダウンホールツール部材においては、例えば、ダウンホールツール用シール部材（ダウンホールツール用ゴム部材に属する。）においては、穿孔やフラクチャリング等の坑井処理を実施するためにダウンホールの所要空間を閉塞（シール）するときに、ダウンホールツールと坑井孔の内壁、具体的には、坑井孔の内部に配置されるケーシングとの間の流体をシールすることにより、高圧の水圧によっても閉塞を維持することができるシール性能などの諸特性が求められるとともに、坑井処理終了後、必要に応じてシールを解除することができる特性が求められる。更に加えて、ダウンホールツール部材には、坑井掘削用の坑井が完成した段階では、その坑井の環境条件下（先に説明したように、深度の多様化等に付随し温度条件その他において多様な環境がある。）において、所望の期間内で、容易に除去することができ、流体のシールを完全に解除して生産効率を向上させることができるという特性を併せ有することが求められるようになってきた。また、ダウンホールツール用保護部材においても、ダウンホールツールの配置や坑井処理が行われる間、坑井処理流体との接触や坑井処理流体から負荷される高い圧力からセンサーや流路等を保護することができ、しかもその後容易に除去できる特性が求められるようになってきた。   Under the growing demand for securing energy resources and protecting the environment, in particular, while unconventional resources are being mined, mining conditions such as deepening are becoming increasingly severe. On the other hand, in the diversification of mining conditions, for example, the temperature condition is about 20 ° C. to 200 ° C. accompanying the diversification of depth, etc., and various environmental conditions such as various pH conditions. Mining is progressing. Therefore, downhole tool members used for downhole tools such as flack plugs, bridge plugs, packers, cement retainers, and sleeve systems (flux leaves) can be transported to underground depths of several thousand meters. (Tensile strength and compressive strength), oil resistance, water resistance and heat resistance that maintain mechanical strength even in contact with hydrocarbons to be recovered in high-temperature and high-humidity environments in downholes deep underground It is required to have sex. In the downhole tool member, for example, in the downhole tool seal member (which belongs to the downhole tool rubber member), the required space of the downhole for performing well processing such as drilling and fracturing. Sealing the fluid between the downhole tool and the inner wall of the wellbore, specifically the casing located inside the wellbore, even under high water pressure Various characteristics such as sealing performance capable of maintaining the blockage are required, and characteristics capable of releasing the seal as required after completion of the well treatment are required. In addition, when the downhole tool member is completed with a well for excavating a well, the environmental conditions of the well (such as the temperature conditions associated with the diversification of depth, etc. However, it is required to have the characteristics that it can be easily removed within a desired period and that the fluid seal can be completely released to improve the production efficiency. It has become like this. Also, in the downhole tool protection member, while the downhole tool is disposed and the well treatment is performed, the sensor, the flow path, etc. are removed from contact with the well treatment fluid or the high pressure applied from the well treatment fluid. There has been a demand for characteristics that can be protected and that can be easily removed thereafter.

温度、圧力、ｐＨその他の採掘条件が多様なものとなっているもとで、ダウンホールツール部材には、適応されるダウンホール環境に適合するように、部材を形成する材料（例えば、ゴム材料）の材料設計（「材料デザイン」ということもある。）と、部材の形状や大きさの設計（「装置デザイン」ということもある。）等が求められる。したがって、それらの多様な組み合わせの中から最適の組み合わせを選択することが必要であり、それらの多様な組み合わせに対応する材料や部品等の管理保管の負担や、ダウンホールツール部材の設計や組立の負担が増大している。   Under various mining conditions such as temperature, pressure, pH, etc., the downhole tool member is made of a material (for example, rubber material) that forms the member so as to be adapted to the applicable downhole environment. ) Material design (sometimes referred to as “material design”), member shape and size design (also referred to as “device design”), and the like. Therefore, it is necessary to select the optimal combination from among these various combinations, the burden of management and storage of materials and parts corresponding to these various combinations, and the design and assembly of downhaul tool members The burden is increasing.

特に、ダウンホールツール用シール部材や保護部材等に使用されるダウンホールツール用ゴム部材は、流体との接触や流体の高い圧力に直接曝される部材である。したがって、例えば、使用環境温度に即したダウンホールツール用ゴム部材の材料デザイン及び／または装置デザインの最適化や、ダウンホールツール部材の厳密な設計が必要となったりするとともに、実際の使用環境温度が想定と異なる場合等には、シール不良等が発生したりするおそれがある。そこで、ダウンホールツール用ゴム部材には、過度の材料デザインや装置デザインの負担を要することなく、採掘条件が多様化する中で、種々の坑井環境において、過度のデザイン最適化の負担を要せず、確実に流体シールやセンサー等の保護が可能で、かつ、所望の短期間で除去できることにより、坑井掘削の工程管理の合理化や経費軽減に寄与するダウンホールツール用分解性ゴム部材が求められている。   In particular, a rubber member for a downhole tool used for a downhole tool seal member, a protective member, or the like is a member that is directly exposed to contact with a fluid or high pressure of the fluid. Therefore, for example, it is necessary to optimize the material design and / or device design of the rubber member for downhole tools in accordance with the use environment temperature, and to strictly design the downhole tool member. If this is different from what is assumed, there is a risk that a sealing failure or the like may occur. Therefore, the rubber material for downhole tools requires excessive design optimization in various well environments as the mining conditions diversify without requiring excessive material design and equipment design. The decomposable rubber member for downhole tools contributes to streamlining of drilling process management and cost reduction by ensuring that fluid seals, sensors, etc. can be reliably protected and removed in the desired short period of time. It has been demanded.

米国特許出願公開２００５／０２０５２６６号明細書US Patent Application Publication No. 2005/0205266 米国特許出願公開２０１２／０１４５３７８号明細書US Patent Application Publication No. 2012/0145378 米国特許出願公開２０１０／０１３２９５９号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0132959 米国特許出願公開２０１３／００１１６５９号明細書US Patent Application Publication No. 2013/0011659

本発明の課題の第１の側面は、採掘条件が多様化する中で、種々の坑井環境において、過度のデザイン最適化の負担を要せず、確実に流体シールやセンサー等の保護が可能で、かつ、所望の短期間で除去できることにより、坑井掘削の工程管理の合理化や経費軽減に寄与するダウンホールツール用分解性ゴム部材を提供することにある。さらに、本発明の課題の他の側面は、該分解性ゴム部材を備えるダウンホールツールを提供することにある。また、本発明の課題の更に他の側面は、該分解性ゴム部材を使用する坑井掘削方法を提供することにある。   The first aspect of the subject of the present invention is that it is possible to reliably protect fluid seals and sensors in various well environments without the burden of excessive design optimization, while the mining conditions are diversified. And it is providing the decomposable rubber member for downhole tools which can contribute to rationalization of the process control of a well excavation, and cost reduction by being able to remove in a desired short period of time. Furthermore, the other side of the subject of this invention is providing the downhaul tool provided with this decomposable rubber member. Still another aspect of the present invention is to provide a well excavation method using the decomposable rubber member.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究する中で、分解性を有するゴム材料の機械特性を総合的に検討したところ、材料によって機械特性の温度依存性が大きく異なることを見いだし、機械特性の中でも引張弾性率の温度依存性が小さいものを選択することにより、材料デザインや装置デザインの負担を軽減することができ、課題を解決できることを見いだし、本発明を完成した。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above-mentioned problems, and comprehensively studied the mechanical properties of rubber materials having decomposability, and found that the temperature dependence of the mechanical properties varies greatly depending on the materials. The inventors have found that by selecting a material having a low tensile elastic modulus temperature dependency among mechanical properties, the burden of material design and device design can be reduced and the problems can be solved, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の第１の側面によれば、（１）温度９３℃における引張弾性率の、温度２３℃における引張弾性率に対する比率が、２０％以上であることを特徴とするダウンホールツール用分解性ゴム部材が提供される。   That is, according to the first aspect of the present invention, (1) the ratio of the tensile elastic modulus at a temperature of 93 ° C. to the tensile elastic modulus at a temperature of 23 ° C. is 20% or more. A degradable rubber member is provided.

さらに、本発明の第１の側面によれば、発明の別の態様として、以下（２）〜（１３）のダウンホールツール用分解性ゴム部材が提供される。
（２）表面硬度がＡ６０〜Ｄ８０の範囲内である前記（１）のダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（３）温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する減少率が５％以上である前記（１）または（２）のダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（４）温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の質量の、浸漬前の質量に対する減少率が５％以上である前記（１）〜（３）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（５）ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、アクリルゴム、脂肪族ポリエステルゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種である分解性ゴムを含有する前記（１）〜（４）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（６）分解性の官能基を有する分解性ゴムを含有する前記（１）〜（５）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（７）強化材を含有する前記（１）〜（６）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（８）シール部材である前記（１）〜（７）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（９）環状の成形体である前記（８）のダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（１０）環状の成形体が、ダウンホールツールに備えられるマンドレルの軸方向と直交する外周面上に置かれるものである前記（９）のダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（１１）ボールまたはボールシートである前記（１）〜（７）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（１２）ダウンホールツール用分解性保護部材である前記（１）〜（７）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材。
（１３）坑井掘削用プラグに備えられる前記（１）〜（１２）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材。 Furthermore, according to the 1st side surface of this invention, the decomposable rubber member for downhaul tools of the following (2)-(13) is provided as another aspect of invention.
(2) The decomposable rubber member for downhole tools according to (1), wherein the surface hardness is in the range of A60 to D80.
(3) The downhaul tool according to (1) or (2) above, wherein the reduction rate of 50% strain compressive stress after immersion in water at a temperature of 150 ° C. for 24 hours to 5% strain compressive stress before immersion is 5% or more. Degradable rubber member.
(4) The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of (1) to (3), wherein the reduction rate of the mass after immersion in water at a temperature of 150 ° C. for 24 hours with respect to the mass before immersion is 5% or more. .
(5) At least selected from the group consisting of urethane rubber, natural rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, styrene rubber, acrylic rubber, aliphatic polyester rubber, chloroprene rubber, polyester thermoplastic elastomer and polyamide thermoplastic elastomer The decomposable rubber member for downhole tools according to any one of the above (1) to (4), which contains one type of degradable rubber.
(6) The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of (1) to (5), comprising a degradable rubber having a degradable functional group.
(7) The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of (1) to (6), which contains a reinforcing material.
(8) The decomposable rubber member for downhole tools according to any one of (1) to (7), which is a seal member.
(9) The decomposable rubber member for downhole tools according to (8), which is an annular molded body.
(10) The decomposable rubber member for a downhole tool according to (9), wherein the annular molded body is placed on an outer peripheral surface orthogonal to an axial direction of a mandrel provided in the downhole tool.
(11) The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of (1) to (7), which is a ball or a ball sheet.
(12) The decomposable rubber member for downhole tools according to any one of (1) to (7), which is a decomposable protective member for downhole tools.
(13) The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of (1) to (12), which is provided in a plug for well excavation.

また、本発明の他の側面によれば、（１４）前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツールが提供され、好ましくは（１５）坑井掘削用プラグである前記（１４）のダウンホールツールが提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a downhole tool comprising (14) a decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of (1) to (13), preferably (15) The downhole tool according to (14), which is a well drilling plug, is provided.

本発明の更に他の側面によれば、（１６）前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用する坑井掘削方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, there is provided (16) a well excavation method using the decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of (1) to (13).

本発明の更に他の側面によれば、発明の具体的な態様として、以下（１７）〜（２２）の坑井掘削方法が提供される。
（１７）前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用して、ダウンホールツールとケーシングとの間の流体をシールする坑井掘削方法。
（１８）前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用して、坑井孔の目止め処理を行った後に、ダウンホールツールが分解される坑井掘削方法。
（１９）前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法。
（２０）前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材を備え、さらに分解性材料を含有する他のダウンホールツール用部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法。
（２１）他のダウンホールツール用部材に含有される分解性材料がポリグリコール酸である前記（２０）の坑井掘削方法。
（２２）前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用分解性ゴム部材を備え、該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、他のダウンホールツール用部材に接する、及び／または、他のダウンホールツール用部材を覆うように配置されてなるダウンホールツールを使用して、坑井処理を行った後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法。 According to still another aspect of the present invention, the following (17) to (22) well drilling methods are provided as specific embodiments of the invention.
(17) A well excavation method for sealing a fluid between a downhole tool and a casing using the decomposable rubber member for downhole tools according to any one of (1) to (13).
(18) Well excavation in which the downhole tool is disassembled after the well hole is sealed using the decomposable rubber member for downhole tools according to any one of (1) to (13). Method.
(19) The downhole tool having the decomposable rubber member for downhole tools according to any one of the above (1) to (13) is used to seal the wellbore, and then the downhole tool is formed in the wellbore. A well drilling method, wherein a degradable rubber member is disassembled.
(20) Using a downhole tool including the decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of (1) to (13), and further including another downhole tool member containing a decomposable material, A well excavation method, wherein after the well hole is sealed, the decomposable rubber member for the downhole tool is decomposed in the well hole.
(21) The well drilling method according to (20), wherein the degradable material contained in the other member for downhole tool is polyglycolic acid.
(22) The decomposable rubber member for downhole tools according to any one of (1) to (13), wherein the decomposable rubber member for downhole tools is in contact with another downhole tool member, and / or The downhole tool for disassembling the downhole tool is disassembled in the well hole after the well treatment is performed using the downhole tool arranged to cover the other member for the downhole tool. A well drilling method characterized by that.

本発明の第１の側面によれば、温度９３℃における引張弾性率の、温度２３℃における引張弾性率に対する比率が、２０％以上であることを特徴とするダウンホールツール用分解性ゴム部材であることによって、採掘条件が多様化する中で、種々の坑井環境において、過度のデザイン最適化の負担を要せず、確実に流体シールやセンサー等の保護が可能で、かつ、所望の短期間で除去できることにより、坑井掘削の工程管理の合理化や経費軽減に寄与するダウンホールツール用分解性ゴム部材が提供されるという効果が奏され、さらに、本発明の他の側面によれば、該部材を備えるダウンホールツール、及び坑井掘削方法が提供されるという効果が奏される。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a decomposable rubber member for downhole tools, wherein the ratio of the tensile modulus at 93 ° C. to the tensile modulus at 23 ° C. is 20% or more. As a result of the diversification of mining conditions, it is possible to reliably protect fluid seals and sensors in various well environments without overloading design optimization, and to achieve the desired short-term. Can be removed between the two, the effect of providing a decomposable rubber member for downhole tools that contributes to rationalization of the process management of the well drilling and cost reduction, and according to another aspect of the present invention, There is an effect that a downhole tool including the member and a well excavation method are provided.

Ｉ．９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率が２０％以上であるダウンホールツール用分解性ゴム部材
本発明の第１の側面によるダウンホールツール用分解性ゴム部材は、温度９３℃における引張弾性率の、温度２３℃における引張弾性率に対する比率（以下、この比率を「９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率」ということがある。）が、２０％以上であることを特徴とする。そして、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、ダウンホールツール用分解性シール部材やダウンホールツール用分解性保護部材に適用されることによって、坑井掘削の経費軽減や工程管理の合理化ができる効果を奏するものである。以下、主としてダウンホールツール用分解性シール部材に適用する場合の具体例を示しながら、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を説明する。 I. Degradable rubber member for downhole tools having a tensile modulus of 93 ° C / 23 ° C of 20 ° C or more The degradable rubber member for downhole tools according to the first aspect of the present invention has a tensile modulus at a temperature of 93 ° C. The ratio to the tensile modulus at a temperature of 23 ° C. (hereinafter, this ratio may be referred to as “93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus”) is 20% or more. The degradable rubber member for downhole tools of the present invention is applied to a degradable seal member for downhole tools and a degradable protective member for downhole tools, thereby reducing the cost of well drilling and rationalizing process management. The effect that can be produced. Hereinafter, the degradable rubber member for a downhole tool of the present invention will be described with reference to a specific example mainly applied to a degradable seal member for a downhole tool.

１．分解性ゴム
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料となる分解性ゴムとしては、従来、ダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するために使用されていた分解性ゴムの範疇から、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率が２０％以上であるダウンホールツール用分解性ゴム部材に適合し得る分解性ゴムを合成し、または、最適のものを選択することができる。ダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムは、１種単体で使用してもよいが、２種以上の分解性ゴムを混合して使用してもよい。 1. Degradable rubber As the degradable rubber used as the rubber material for forming the degradable rubber member for downhole tools of the present invention, the degradable rubber conventionally used for forming the degradable rubber member for downhole tools is used. From the category, it is possible to synthesize a degradable rubber that can be adapted to a degradable rubber member for downhole tools having a 93 ° C tensile modulus / 23 ° C tensile modulus of 20% or more, or an optimum one can be selected. . The degradable rubber contained in the rubber material forming the decomposable rubber member for downhole tools may be used alone or in combination of two or more degradable rubbers.

〔分解性〕
ダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムにおける分解性とは、例えば、フラクチャリング等の坑井処理が実施される土壌中の微生物によって分解される生分解性、または、フラクチャリング流体等の溶媒、特に、水によって、更に所望により酸またはアルカリによって分解する加水分解性、中でも所定温度以上の水によって分解する加水分解性、更に他の何らかの方法によって化学的に分解することができる分解性を意味するほか、例えば、重合度の低下等によりゴムが本来有した強度が低下して脆くなる結果、極めて小さい機械的力を加えることにより、ダウンホールツール用分解性ゴム部材、具体的にはシール部材等、が簡単に崩壊して形状を失うこと（崩壊性）も意味する。より具体的には、後に説明するように、ダウンホールツール用分解性ゴム部材を温度８０℃の水に浸漬して２週間経過後の５０％圧縮ひずみにおける圧縮応力を測定することによって行い、水に浸漬中に、ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、分解したり溶出したりして形状を失ったり消失して、上記の圧縮応力の測定ができない場合、「分解性を有する」と評価するものとする。 [Degradability]
Degradability in degradable rubber contained in the rubber material forming the degradable rubber member for downhole tools is, for example, biodegradability that is degraded by microorganisms in the soil where well treatment such as fracturing is performed Or chemically by a solvent such as a fracturing fluid, in particular, hydrolyzable that is decomposed by water and, if desired, by acid or alkali, especially hydrolyzable that is decomposed by water at a predetermined temperature or higher, and some other method. In addition to degradability that can be decomposed, for example, the rubber's inherent strength decreases due to a decrease in the degree of polymerization and becomes brittle. It also means that a rubber member, specifically, a seal member or the like easily collapses and loses its shape (disintegration). More specifically, as will be described later, the decomposable rubber member for downhole tools is immersed in water at a temperature of 80 ° C., and the compressive stress at 50% compressive strain after 2 weeks is measured. When the decomposable rubber member for downhole tools loses its shape or disappears during immersion in the tool, and the above compressive stress cannot be measured, it is evaluated as “degradable” Shall.

〔分解性ゴムの具体例〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムとしては、ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、アクリルゴム、脂肪族ポリエステルゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する分解性ゴムが挙げられ、これらの中から最適のものを選択することができる。 [Specific examples of degradable rubber]
Examples of the degradable rubber contained in the rubber material forming the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention include urethane rubber, natural rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, styrene rubber, acrylic rubber, and aliphatic polyester. Degradable rubber containing at least one selected from the group consisting of rubber, chloroprene rubber, polyester-based thermoplastic elastomer and polyamide-based thermoplastic elastomer can be mentioned, and an optimal one can be selected from these.

また、分解性や崩壊性の観点から、分解性ゴムは、加水分解性等の分解性の官能基（例えば、ウレタン基、エステル基、アミド基、カルボキシル基、水酸基、シリル基、酸無水物、酸ハロゲン化物等）を有するゴムを含有する分解性ゴムも好ましく挙げられる。なお、ここで「官能基を有する」とは、ゴム分子の主鎖を形成する結合として有することや、例えば架橋点となるゴム分子の側鎖として有することを意味する。特に好ましい分解性ゴムとしては、ゴムの構造や硬度、架橋度等を調整したり、他の配合剤を選択したりすることによって、分解性や崩壊性の制御を容易に実施することができることから、ウレタンゴムが挙げられる。すなわち、特に好ましい分解性ゴムは、加水分解性のウレタン結合を有するウレタンゴムを含有するものである。また、同様に分解性ゴムは、ポリエステル系熱可塑性エラストマーまたはポリアミド系熱可塑性エラストマーを含有するものも好ましい。   Also, from the viewpoint of degradability and disintegration, degradable rubber is a degradable functional group such as hydrolyzable (for example, urethane group, ester group, amide group, carboxyl group, hydroxyl group, silyl group, acid anhydride, Decomposable rubbers containing rubbers having acid halides and the like are also preferred. Here, “having a functional group” means having as a bond that forms the main chain of the rubber molecule, or having as a side chain of the rubber molecule that becomes a crosslinking point, for example. As a particularly preferred degradable rubber, it is possible to easily control the degradability and disintegration by adjusting the structure, hardness, degree of crosslinking, etc. of the rubber, or by selecting other compounding agents. And urethane rubber. That is, a particularly preferred degradable rubber is one containing a urethane rubber having a hydrolyzable urethane bond. Similarly, the decomposable rubber preferably contains a polyester-based thermoplastic elastomer or a polyamide-based thermoplastic elastomer.

〔ウレタンゴム〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムとして特に好ましく使用されるウレタンゴム（「ウレタンエラストマー」ということもある。）は、分子中にウレタン結合（−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−）を有するゴム材料であり、通常、イソシアネート化合物と水酸基を有する化合物とを縮合して得られる。イソシアネート化合物としては、芳香族（複数の芳香族環を有してもよい。）、脂肪族、脂環族系のジ、トリ、テトラ系のポリイソシアネート類、またはこれらの混合物が用いられる。水酸基を有する化合物として、その主鎖にエステル結合を有するポリエステル型ウレタンゴム（以下、「エステル型ウレタンゴム」ということがある。）とその主鎖にエーテル結合を有するポリエーテル型ウレタンゴム（以下、「エーテル型ウレタンゴム」ということがある。）とに大別され、分解性や崩壊性の制御がより容易であることから、エステル型ウレタンゴムが好ましい場合が多い。ウレタンゴムは合成ゴムの弾性（柔らかさ）とプラスチックの剛性（固さ）を併せ持った弾性体であり、一般に、耐摩耗性、耐薬品性、耐油性に優れ、機械的強度が大きく、耐荷重性が大きく、高弾性でエネルギー吸収性が高いことが知られている。ウレタンゴムとしては、成形方法の差異によって、ｉ）混練(ミラブル)タイプ：一般のゴムと同じ加工方法で成形できる、ｉｉ）熱可塑性タイプ：熱可塑性樹脂と同じ加工方法で成形できる、及びｉｉｉ）注型タイプ：液状の原料を使用して熱硬化する加工方法で成形できる、というタイプ区分がされるが、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するウレタンゴムとしては、いずれのタイプのものも使用することができる。 [Urethane rubber]
Urethane rubber (also referred to as “urethane elastomer”) particularly preferably used as the degradable rubber contained in the rubber material forming the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention is a urethane bond (also referred to as “urethane elastomer”) in the molecule ( -NH-CO-O-), which is usually obtained by condensing an isocyanate compound and a compound having a hydroxyl group. As the isocyanate compound, aromatic (which may have a plurality of aromatic rings), aliphatic, and alicyclic di, tri, and tetra polyisocyanates, or mixtures thereof are used. As a compound having a hydroxyl group, a polyester type urethane rubber having an ester bond in its main chain (hereinafter sometimes referred to as “ester type urethane rubber”) and a polyether type urethane rubber having an ether bond in its main chain (hereinafter, referred to as “ester type urethane rubber”). In some cases, ester type urethane rubber is preferable because it is easier to control degradability and disintegration. Urethane rubber is an elastic body that combines the elasticity (softness) of synthetic rubber and the rigidity (hardness) of plastic. Generally, it has excellent wear resistance, chemical resistance, and oil resistance, high mechanical strength, and load resistance. It is known that it has a high elasticity, high elasticity, and high energy absorption. As urethane rubber, i) kneading (millable) type: can be molded by the same processing method as general rubber, ii) thermoplastic type: can be molded by the same processing method as thermoplastic resin, and iii) due to the difference in molding method Casting type: The type classification is that it can be molded by a method of thermosetting using a liquid raw material, but any type of urethane rubber can be used to form the degradable rubber member for downhole tools of the present invention. Can also be used.

特に、ｉｉｉ）注型タイプのウレタンゴムの成形技術は、通常ワンショット法とプレポリマー法の２つに区分される。ワンショット法は、すべての反応素原料を反応容器内で混合撹拌した後、注型して一次熱処理によりほぼ反応を完了させた後に離形し、その後二次熱処理を行う方法である。経済性が高いが、発熱量が大きいので大型成形には不向きとされる。一方プレポリマー法は、ポリオールとジイソシアネートを前もって反応させてプレポリマーを合成する工程と、プレポリマーを他の不足原料と反応させて最終的にウレタンゴムを作る工程の２段階をとる。プレポリマー法によれば、均一に反応が進むため高物性のウレタンゴムが得られる、総発熱量が少なく大型成形が可能である、硬化剤を自由に選択したセグメント化ポリウレタンを製造できるなどの利点が多く、ほぼすべての注型ウレタンゴムがプレポリマー法によって製造されている。   In particular, iii) molding technology of cast type urethane rubber is usually divided into two methods, a one-shot method and a prepolymer method. The one-shot method is a method in which all reactant raw materials are mixed and stirred in a reaction vessel, and then cast and released after completing the reaction by primary heat treatment, followed by secondary heat treatment. Although it is highly economical, it generates a large amount of heat and is not suitable for large molding. On the other hand, the prepolymer method has two steps: a step of reacting polyol and diisocyanate in advance to synthesize a prepolymer, and a step of reacting the prepolymer with other insufficient raw materials to finally form urethane rubber. According to the prepolymer method, the reaction progresses uniformly, resulting in high properties of urethane rubber, large calorific value, large molding, and the ability to produce segmented polyurethane with a free choice of curing agent. And almost all cast urethane rubber is produced by the prepolymer method.

〔ポリエステル系熱可塑性エラストマー〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムとして好ましく使用されるポリエステル系熱可塑性エラストマーは、ポリエステル系ブロック共重合体を主成分としたエラストマーである。具体的には、例えばポリエステルからなるハードセグメントとポリエーテルからなるソフトセグメントとのブロック共重合体があり、ハードセグメントとして、芳香族ポリエステルや脂肪族ポリエステル、より具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリヒドロキシアルカン酸等が挙げられ、ソフトセグメントとして、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルが挙げられる。またハードセグメント及びソフトセグメントがポリエステルからなるブロック共重合体があり、ハードセグメントとして、芳香族ポリエステル、より具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、ソフトセグメントとしては、ハードセグメントより低弾性率の脂肪族ポリエステル、例えばアルキル鎖長が２以上のポリヒドロキシアルカン酸が挙げられる。これらのハードセグメント及びソフトセグメントは、所望のエラストマーの物性、特に所望の分解特性及び機械特性に適合するように、ハードセグメントとソフトセグメントの種類またはこれらの比率を調整することが可能であり、更に必要に応じて各種配合剤との組み合わせによって所望の物性を有するポリエステル系熱可塑性エラストマーを得ることができる。ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、プラスチックとゴムの両特性を備えており、射出成形、押出成形、ブロー成形等の各種成形加工が可能であり、また、エステル結合を有していることにより、所定時間で分解や崩壊しやすい特性がある。 [Polyester-based thermoplastic elastomer]
The polyester thermoplastic elastomer preferably used as the degradable rubber contained in the rubber material forming the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention is an elastomer mainly composed of a polyester block copolymer. Specifically, for example, there is a block copolymer of a hard segment made of polyester and a soft segment made of polyether. As the hard segment, aromatic polyester or aliphatic polyester, more specifically polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate. Polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyhydroxyalkanoic acid and the like, and examples of the soft segment include polyethers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene ether glycol. There is also a block copolymer comprising a hard segment and a soft segment made of polyester, and examples of the hard segment include aromatic polyester, more specifically polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, and the like. Examples of the soft segment include aliphatic polyesters having a lower elastic modulus than the hard segment, such as polyhydroxyalkanoic acid having an alkyl chain length of 2 or more. These hard segments and soft segments can be adjusted in the types of hard segments and soft segments or their ratios so as to match the desired physical properties of the elastomer, in particular the desired degradation and mechanical properties. If necessary, a polyester-based thermoplastic elastomer having desired physical properties can be obtained by a combination with various compounding agents. Polyester-based thermoplastic elastomers have both plastic and rubber properties, and can be molded in a variety of ways such as injection molding, extrusion molding, blow molding, etc. It is easy to decompose and disintegrate.

〔ポリアミド系熱可塑性エラストマー〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムとして好ましく使用されるポリアミド系熱可塑性エラストマーは、ポリアミドからなるハードセグメントとポリエーテル及び／またはポリエステルからなるソフトセグメントとのブロック共重合体である。具体的には、ハードセグメントとしては、例えば、脂肪族ポリアミド、より具体的にはナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２が挙げられ、ソフトセグメントとしては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルが挙げられる。これらのハードセグメント及びソフトセグメントは、所望のエラストマーの物性、特に所望の分解特性及び機械特性に適合するように、ハードセグメントとソフトセグメントの種類またはこれらの比率を調整することが可能であり、更に必要に応じて各種配合剤との組み合わせによって所望の物性を有するポリアミド系熱可塑性エラストマーを得ることができる。ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、ゴムとプラスチックの中間的な性質を有し、射出成形、押出成形、ブロー成形等の各種成形加工が可能であり、また、アミド結合を有していることにより、高温高圧下で加水分解を生じ、易分解や易崩壊となる特性がある。 [Polyamide thermoplastic elastomer]
The polyamide-based thermoplastic elastomer preferably used as the decomposable rubber contained in the rubber material forming the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention is a hard segment composed of polyamide and a soft segment composed of polyether and / or polyester. It is a block copolymer with a segment. Specifically, examples of the hard segment include aliphatic polyamide, more specifically, nylon 6, nylon 11, and nylon 12. Examples of the soft segment include polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene ether glycol. And the like. These hard segments and soft segments can be adjusted in the types of hard segments and soft segments or their ratios so as to match the desired physical properties of the elastomer, in particular the desired degradation and mechanical properties. A polyamide-based thermoplastic elastomer having desired physical properties can be obtained by a combination with various compounding agents as necessary. Polyamide-based thermoplastic elastomers have intermediate properties between rubber and plastic, can be molded by various methods such as injection molding, extrusion molding, blow molding, etc. It has the property of causing hydrolysis under high pressure, resulting in easy decomposition and easy disintegration.

なお、耐油性・耐熱性・耐水性等に優れていることから、従来、ダウンホールツール用に汎用されるゴムであるニトリルゴムや水添ニトリルゴムは、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率を２０％以上とすることが困難であることから、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムには該当しない。   In addition, because of its excellent oil resistance, heat resistance, water resistance, etc., nitrile rubber and hydrogenated nitrile rubber, which are conventionally used for downhole tools, have a 93 ° C tensile modulus / 23 ° C tensile elasticity. Since it is difficult to set the rate to 20% or more, it does not fall under the degradable rubber contained in the rubber material forming the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention.

２．他の配合成分
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、分解性ゴムに加えて、本発明の目的を阻害しない範囲で、他の配合成分として、他の樹脂（分解性ゴム以外の分解性高分子や、分解性を有しない樹脂やゴムでもよい。）や、架橋剤（加硫剤）、強化材、安定剤、着色剤等の各種添加剤を含有することができ、更に所望によっては分解促進剤または分解抑制剤を含有することができる。他の配合成分の含有量は、他の配合成分の種類によって異なるが、ダウンホールツール用分解性ゴム部材の分解を阻害しない範囲であり、分解性ゴム１００質量部に対して、通常１５０質量部以下、多くの場合１００質量部以下、好ましくは５０質量部以下の範囲であり、他の配合成分の種類によっては、２０質量部以下、更には５質量部以下の範囲でよい場合もあり、０．１質量部以上の含有量で効果を奏することもある。 2. Other compounding components In addition to the degradable rubber, the degradable rubber member for downhole tools of the present invention is not limited to the purpose of the present invention. Or a non-degradable resin or rubber), a cross-linking agent (vulcanizing agent), a reinforcing material, a stabilizer, a colorant, and various other additives. May contain a decomposition accelerator or a decomposition inhibitor. The content of the other compounding components varies depending on the type of the other compounding components, but is within a range that does not inhibit the decomposition of the degradable rubber member for downhole tools, and is usually 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the decomposable rubber. Hereinafter, in many cases, it is in the range of 100 parts by mass or less, preferably 50 parts by mass or less, and depending on the type of other compounding components, it may be in the range of 20 parts by mass or less, and even in the range of 5 parts by mass or less. .Effects may be obtained with a content of 1 part by mass or more.

〔強化材〕
特に、ダウンホールツール用分解性ゴム部材は、強化材を含有するものでもよい。強化材としては、従来、機械的強度や耐熱性の向上を目的として樹脂材料等の強化材として使用されている材料を使用することができ、繊維状強化材や、粒状または粉末状強化材を使用することができる。強化材は、分解性ゴム１００質量部に対して、通常１５０質量部以下、好ましくは１０〜１００質量部の範囲で含有させることができる。本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料が、強化材を含有するものであると、ダウンホール環境が分解性ゴムの融点（溶融軟化点）に近い環境であっても、処理に必要な期間、シール（分解性ゴム部材においては保護）を行うことが可能となることがある。 [Reinforcement material]
In particular, the decomposable rubber member for downhole tools may contain a reinforcing material. As the reinforcing material, it is possible to use a material that has been conventionally used as a reinforcing material such as a resin material for the purpose of improving mechanical strength and heat resistance, such as a fibrous reinforcing material or a granular or powdered reinforcing material. Can be used. The reinforcing material can be contained in an amount of usually 150 parts by mass or less, preferably 10 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the degradable rubber. If the rubber material forming the decomposable rubber member for the downhole tool of the present invention contains a reinforcing material, even if the downhole environment is an environment close to the melting point (melt softening point) of the decomposable rubber, It may be possible to perform sealing (protection for degradable rubber members) for a period required for processing.

繊維状強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維等の無機繊維状物；ステンレス、アルミニウム、チタン、鋼、真鍮等の金属繊維状物；アラミド繊維、ケナフ繊維、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等の高融点有機質繊維状物質；などが挙げられる。繊維状強化材としては、長さが１０ｍｍ以下、より好ましくは１〜６ｍｍ、更に好ましくは１．５〜４ｍｍである短繊維が好ましく、また、無機繊維状物が好ましく使用され、ガラス繊維が特に好ましい。   Examples of fibrous reinforcing materials include glass fibers, carbon fibers, asbestos fibers, silica fibers, alumina fibers, zirconia fibers, boron nitride fibers, silicon nitride fibers, boron fibers, potassium titanate fibers, and the like; stainless steel, aluminum Metal fiber materials such as titanium, steel and brass; high melting point organic fiber materials such as aramid fiber, kenaf fiber, polyamide, fluororesin, polyester resin and acrylic resin; and the like. As the fibrous reinforcement, short fibers having a length of 10 mm or less, more preferably 1 to 6 mm, and even more preferably 1.5 to 4 mm are preferable, inorganic fibrous materials are preferably used, and glass fibers are particularly preferable. preferable.

粒状または粉末状強化材としては、マイカ、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、フェライト、クレー、ガラス粉（ミルドファイバー等）、酸化亜鉛、炭酸ニッケル、酸化鉄、石英粉末、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム等を用いることができる。強化材は、それぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。強化材は、必要に応じて、集束剤または表面処理剤により処理されていてもよい。   Granular or powdery reinforcing materials include mica, silica, talc, alumina, kaolin, calcium sulfate, calcium carbonate, titanium oxide, ferrite, clay, glass powder (milled fiber, etc.), zinc oxide, nickel carbonate, iron oxide, quartz Powder, magnesium carbonate, barium sulfate or the like can be used. The reinforcing materials can be used alone or in combination of two or more. The reinforcing material may be treated with a sizing agent or a surface treatment agent as necessary.

〔他の樹脂〕
本発明の目的を阻害しない範囲で、更に他の配合成分として含有することができる他の樹脂（分解性ゴム以外の分解性高分子や、分解性を有しない樹脂やゴムでもよい。）としては、シール機能の喪失を促進することが所望される場合には、分解性ゴム以外の分解性高分子である、例えば、ポリグリコール酸（「ＰＧＡ」ということがある。）、ステレオコンプレックス型ポリ乳酸等のポリ乳酸（「ＰＬＡ」ということがある。）、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート／テレフタレート、及びポリブチレンサクシネート／アジペートなどを含有することができる。 [Other resins]
As other resins (degradable polymers other than degradable rubbers or resins or rubbers not having degradability may be used) that can be further contained as other blending components as long as the object of the present invention is not impaired. When it is desired to promote the loss of the sealing function, it is a degradable polymer other than degradable rubber, such as polyglycolic acid (sometimes referred to as “PGA”), stereocomplex polylactic acid. Such as polylactic acid (sometimes referred to as “PLA”), polybutylene succinate, polybutylene adipate / terephthalate, polybutylene succinate / adipate, and the like.

さらに、他の樹脂としては、分解性を有しない樹脂やゴムでもよく、具体的には、芳香族ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート等）、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂；ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）などの分解性を有しないゴムなどが挙げられる。ゴム材料が他の樹脂（分解性ゴム以外の分解性高分子や、分解性を有しない樹脂やゴムでもよい。）を含有する場合の他の樹脂の含有量は、ダウンホールツール用分解性ゴム部材の分解を阻害しない範囲であり、分解性ゴム１００質量部に対して、通常１００質量部以下、好ましくは５０質量部以下の範囲である。   Further, other resins may be non-degradable resins and rubbers. Specifically, thermoplastic resins such as aromatic polyester (polyethylene terephthalate, etc.) and polystyrene; nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, ethylene Examples thereof include non-degradable rubber such as propylene / diene terpolymer (EPDM). If the rubber material contains other resins (degradable polymers other than degradable rubbers or non-degradable resins or rubbers), the content of other resins may be degradable rubber for downhole tools. It is the range which does not inhibit decomposition | disassembly of a member, and is 100 mass parts or less normally with respect to 100 mass parts of degradable rubber | gum, Preferably it is the range of 50 mass parts or less.

〔分解促進剤〕
本発明の目的を阻害しない範囲で、所望によっては含有させることができる分解促進剤としては、酸性物質や可塑剤が挙げられる。酸性物質としては、例えば、有機酸（ラウリン酸等の飽和脂肪酸、グリコール酸や乳酸等のオキシカルボン酸またはその二量体やオリゴマー等、スルホン酸、並びにこれらの誘導体等）、無機酸、有機酸エステル〔p-トルエンスルホン酸メチル（ＭＰＴＳ）等のスルホン酸エステル等〕、無機酸エステル（リン酸エステル等）及び酸無水物〔３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）等〕からなる群より選ばれる少なくとも１種などが挙げられる。可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート、ジイソノニルフタレート、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ジイソノニルアジペート、ジブチルセバケートなどが挙げられる。 [Degradation accelerator]
Examples of the decomposition accelerator that can be contained as desired within the range not impairing the object of the present invention include acidic substances and plasticizers. Examples of acidic substances include organic acids (saturated fatty acids such as lauric acid, oxycarboxylic acids such as glycolic acid and lactic acid or dimers and oligomers thereof, sulfonic acids, and derivatives thereof), inorganic acids, and organic acids. Esters [sulfonic acid esters such as methyl p-toluenesulfonate (MPTS)], inorganic acid esters (phosphoric acid esters, etc.) and acid anhydrides [3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA) etc.] and at least one selected from the group consisting of. Examples of the plasticizer include dibutyl phthalate, diisononyl phthalate, dioctyl phthalate, dioctyl adipate, diisononyl adipate, dibutyl sebacate and the like.

分解促進剤の種類または分解促進剤の含有量により分解速度を制御することが可能であり、坑井処理の終了後に行う、または坑井掘削の完了（坑井の完成）後に行う、ダウンホールツール用分解性ゴム部材によるシールの解除更には除去を、より低温で、及び／またはより短時間で実施することができるので、採掘条件が多様となる中でも、所望の期間でシールの解除を行うことができ、坑井掘削の経費軽減や工程短縮ができる。さらに、ダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムを、該シール部材の表面からでなく内部から分解することができるため、シール解除後のダウンホールツール用分解性ゴム部材を、従来より微粉化することができるので、坑井処理終了後や坑井掘削完了後の回収操作が容易かつ迅速に行えるようになる。   Decomposition rate can be controlled by the type of decomposition accelerator or the content of decomposition accelerator, downhaul tool that is performed after completion of well treatment or after completion of well drilling (well completion) Since the seal can be released and removed at a lower temperature and / or in a shorter time by using a degradable rubber member, the seal can be released in a desired period even when the mining conditions are varied. Can reduce the cost of drilling wells and shorten the process. Furthermore, since the degradable rubber contained in the rubber material forming the decomposable rubber member for downhole tools can be decomposed not from the surface of the seal member but also from the inside, it is possible to disassemble the downhole tool after releasing the seal. The conventional rubber member can be pulverized conventionally, so that the recovery operation after completion of the well treatment or after completion of the well excavation can be performed easily and quickly.

〔他の配合成分の添加方法〕
これらの他の配合成分を分解性ゴムを製造する反応素原料に添加する方法は、特に限定されず、例えば先に説明した注型タイプのウレタンゴムに含有させる場合は、通常プレポリマーに他の配合成分を添加する。より具体的には、あらかじめプレポリマーを温度８０℃程度に加温し、撹拌しながら所定量の他の配合成分を投入し、プレポリマーの脱泡と温度調整を行い(または、脱泡を行った後に温度調整した後、他の配合成分を投入してもよい。)、硬化剤を添加してから、温度調整した型に注入し、一次加硫（一次熱処理）を完了させ、その後二次加硫（二次熱処理）を行う。前記一次加硫は、脱型後、形状を保持できる状態になるまで、例えば注型タイプのウレタンゴムでは通常３０〜６０分間程度の時間を要する。プレポリマーに他の配合成分を添加する場合、他の配合成分の種類によって、（１）通常の加硫時間と変化ないもの、（２）通常の加硫時間より短くなるもの、（３）通常の加硫時間よりも長時間を要するもの、（４）一次加硫が進まない(硬化しない)ものがある。 [Additional method of other ingredients]
The method of adding these other compounding ingredients to the reactant raw material for producing the degradable rubber is not particularly limited. For example, when it is contained in the cast type urethane rubber described above, the prepolymer is usually added to the other raw material. Add ingredients. More specifically, the prepolymer is preheated to a temperature of about 80 ° C., a predetermined amount of other ingredients are added while stirring, and the prepolymer is defoamed and temperature-adjusted (or defoamed). After adjusting the temperature, other components may be added.) After adding the curing agent, the mixture is poured into the temperature-controlled mold to complete the primary vulcanization (primary heat treatment), and then the secondary Vulcanization (secondary heat treatment) is performed. The primary vulcanization usually takes about 30 to 60 minutes for casting type urethane rubber, for example, until the shape can be maintained after demolding. When other compounding components are added to the prepolymer, depending on the type of other compounding components, (1) those that do not change from normal vulcanization time, (2) those that are shorter than normal vulcanization time, (3) normal There are some which require a longer time than the vulcanization time, and (4) those where the primary vulcanization does not proceed (does not cure).

３．ダウンホールツール用分解性ゴム部材
〔引張弾性率特性〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、温度９３℃における引張弾性率の、温度２３℃における引張弾性率に対する比率が、２０％以上であること（以下、「引張弾性率特性」ということがある。）を特徴とすることにより、多様な坑井環境における坑井処理に際してのシール材や保護材等としての使用に適する所要の機械的特性を有するとともに、所望の分解特性を有することができる。すなわち、本発明の引張弾性率特性を有するダウンホールツール用分解性ゴム部材は、引張弾性率を始めとする機械的特性の温度依存性が低いことにより、多様な坑井環境、例えば、温度１７７℃（３５０°Ｆ）、１６３℃（３２５°Ｆ）、１４９℃（３００°Ｆ）、１２１℃（２５０°Ｆ）、９３℃（２００°Ｆ）、８０℃または６６℃、更には２０〜４０℃などの環境に対応するために、過度に多様な材料デザインを検討する必要がなく、ダウンホールツール用ゴム部材の厚み等の選定により、所要の機械的特性と分解特性とをバランスよく実現することができる。 3. Degradable rubber member for downhole tools (tensile modulus properties)
In the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention, the ratio of the tensile elastic modulus at 93 ° C. to the tensile elastic modulus at 23 ° C. is 20% or more (hereinafter referred to as “tensile elastic property”). In addition to having the required mechanical properties suitable for use as sealing materials, protective materials, etc. during well treatment in various well environments, and having desired decomposition properties. it can. That is, the degradable rubber member for downhole tools having the tensile modulus characteristics according to the present invention has a low temperature dependency of mechanical characteristics including the tensile modulus, so that various well environments such as a temperature of 177 are used. ° C (350 ° F), 163 ° C (325 ° F), 149 ° C (300 ° F), 121 ° C (250 ° F), 93 ° C (200 ° F), 80 ° C or 66 ° C, or even 20-40 There is no need to study excessively diverse material designs to cope with environments such as ℃, and by selecting the thickness of the rubber material for downhole tools, the required mechanical characteristics and decomposition characteristics are realized in a balanced manner. be able to.

〔９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材における、先に説明した９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率の測定方法は、以下のとおりである。すなわち、ダウンホールツール用分解性ゴム部材から切り出したダンベル型試料（厚み３ｍｍ）を使用して、ＪＩＳ７１６１（ＩＳＯ５２７−１に相当）に従って、温度２３℃及び温度９３℃においてそれぞれ応力歪み曲線を取得し、この応力歪み曲線に基づいて温度２３℃における引張弾性率と温度９３℃における引張弾性率とをそれぞれ算出し、次いで、温度９３℃における引張弾性率の、温度２３℃における引張弾性率に対する比率として、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率を求める。 [93 ° C tensile modulus / 23 ° C tensile modulus]
The method for measuring the 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus described above in the degradable rubber member for downhole tools of the present invention is as follows. That is, using a dumbbell-shaped sample (thickness 3 mm) cut out from a decomposable rubber member for downhole tools, stress strain curves were obtained at a temperature of 23 ° C. and a temperature of 93 ° C. according to JIS 7161 (corresponding to ISO 527-1). Based on this stress strain curve, the tensile modulus at a temperature of 23 ° C. and the tensile modulus at a temperature of 93 ° C. are calculated, respectively, and then the ratio of the tensile modulus at a temperature of 93 ° C. to the tensile modulus at a temperature of 23 ° C. 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus.

より一層多様な坑井環境において、所要の機械的特性と分解特性とをバランスよく実現することができる観点から、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率は、好ましくは２５％以上、より好ましくは５０％以上、更に好ましくは７０％以上である。９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率は、上限値は１００％であるが、ほとんどの場合９８％以下である。温度９３℃における引張弾性率と温度２３℃における引張弾性率のそれぞれの値に格別の制限はないが、比較的低温の坑井環境において所期のシール性能や保護性能を実現する観点から、温度２３℃における引張弾性率が、８５ＭＰａ以下であることが好ましく、８０ＭＰａ以下がより好ましく、７０ＭＰａ以下が更に好ましく、６０ＭＰａ以下が特に好ましい。なお温度２３℃における引張弾性率の下限値は、シール性能の観点等から通常５ＭＰａ程度である。また、比較的高温の坑井環境において所期のシール性能や保護性能を実現する観点から、温度９３℃における引張弾性率が、６０ＭＰａ以下であることが好ましく、５５ＭＰａ以下がより好ましく、４５ＭＰａ以下が更に好ましく、４０ＭＰａ以下が特に好ましい。なお、温度９３℃における引張弾性率の下限値は、シール性能の観点等から通常４ＭＰａ程度である。   From the viewpoint of achieving the required mechanical properties and decomposition properties in a well-balanced manner in a wider variety of well environments, the 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus is preferably 25% or more, more preferably Is 50% or more, more preferably 70% or more. The upper limit of the 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus is 100%, but in most cases is 98% or less. There are no particular restrictions on the tensile modulus at a temperature of 93 ° C. and the tensile modulus at a temperature of 23 ° C., but from the viewpoint of realizing the desired sealing performance and protection performance in a relatively low temperature well environment. The tensile elastic modulus at 23 ° C. is preferably 85 MPa or less, more preferably 80 MPa or less, still more preferably 70 MPa or less, and particularly preferably 60 MPa or less. The lower limit of the tensile modulus at a temperature of 23 ° C. is usually about 5 MPa from the viewpoint of sealing performance. In addition, from the viewpoint of realizing desired sealing performance and protection performance in a relatively high temperature well environment, the tensile elastic modulus at a temperature of 93 ° C. is preferably 60 MPa or less, more preferably 55 MPa or less, and 45 MPa or less. More preferred is 40 MPa or less. In addition, the lower limit of the tensile elastic modulus at a temperature of 93 ° C. is usually about 4 MPa from the viewpoint of sealing performance.

本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率が２０％以上である限り、従来、使用されていたダウンホールツール用分解性シール部材やダウンホールツール用分解性保護部材等に使用されるダウンホールツール用分解性ゴム部材と同様の構成、構造、形状を有するものとすることができる。本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、更に以下の諸特性を併せて有することにより、多様な坑井環境における坑井処理に際して、所要の機械的特性と所望の分解特性とを、より適合する水準でバランスよく有するものとすることができる。   As long as the 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus of elasticity is 20% or more, the degradable rubber member for down hole tools of the present invention has been conventionally used. It can have the same structure, structure and shape as the decomposable rubber member for downhole tools used for the degradable protective member. The decomposable rubber member for downhole tools of the present invention further has the following various characteristics, so that the required mechanical characteristics and desired decomposition characteristics can be further improved during well treatment in various well environments. It can have a good balance in conformity.

本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材において、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率を制御する因子や制御できる程度は、ダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムの種類によって異なるが、例えば、加硫度の調整つまり分子鎖間の架橋の度合いをコントロールすることによる制御、加硫方式の変更や架橋剤の種類と比率の変更による制御、後に説明する表面硬度による制御（一般には、表面硬度を上げると分解が抑制され、表面硬度を下げると分解が促進される。）、ゴム材料中の充填材等の他の配合成分の種類と量の調整による制御、成形条件や硬化条件の変更による制御などを行うことができる。   In the degradable rubber member for downhole tools of the present invention, the factors controlling the 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus and the degree of control are included in the rubber material forming the decomposable rubber member for downhole tools. Depending on the type of degradable rubber, for example, control by adjusting the degree of vulcanization, that is, controlling the degree of cross-linking between molecular chains, control by changing the vulcanization method or the type and ratio of the cross-linking agent, Control by the surface hardness described (generally, the decomposition is suppressed when the surface hardness is increased, and the decomposition is promoted when the surface hardness is decreased), the type and amount of other compounding components such as fillers in the rubber material Control by adjustment, control by changing molding conditions and curing conditions, and the like can be performed.

〔表面硬度〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、シール機能の観点から表面硬度がＡ６０〜Ｄ８０の範囲であることが好ましい。ダウンホールツール用分解性ゴム部材の表面硬度とは、ＩＳＯ７６１９に準拠して測定されるデュロメータ硬度のタイプＡ（以下、「表面硬度Ａ」または単に「硬度Ａ」ということがある。）またはタイプＤ（以下、「表面硬度Ｄ」または単に「硬度Ｄ」ということがある。）で表される表面硬度を意味するものである。デュロメータ硬度としては、一般ゴム等に適合する中硬さ用のタイプＡ、硬質ゴム等に適合する高硬さ用のタイプＤ、及びスポンジ等に適合する低硬さ用のタイプＥがある（例えば、硬度Ａ１００は、概ね硬度Ｄ６０程度に相当することが多い。）。本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、硬度Ａ６０〜Ｄ８０の範囲であることによって、更に所望によりゴム部材の構造等を併せて調整することにより、フラクチャリング等の高圧流体加圧に抗して坑井孔のシールを行うことができるよう構成することができる。ダウンホールツール用分解性ゴム部材の表面硬度は、より好ましくは表面硬度Ａ６５〜Ｄ７８、更に好ましくは表面硬度Ａ７０〜Ｄ７５の範囲である。 〔surface hardness〕
The decomposable rubber member for downhole tools of the present invention preferably has a surface hardness in the range of A60 to D80 from the viewpoint of the sealing function. The surface hardness of the decomposable rubber member for a downhole tool is a durometer hardness type A (hereinafter, also referred to as “surface hardness A” or simply “hardness A”) or type D measured in accordance with ISO7619. (Hereinafter, referred to as “surface hardness D” or simply “hardness D”). As the durometer hardness, there are type A for medium hardness suitable for general rubber, type D for high hardness suitable for hard rubber, etc., and type E for low hardness suitable for sponge etc. (for example, The hardness A100 generally corresponds to a hardness of about D60. The decomposable rubber member for downhole tools of the present invention is resistant to high-pressure fluid pressurization such as fracturing by further adjusting the structure of the rubber member and the like as desired by having a hardness in the range of A60 to D80. Thus, the well hole can be sealed. The surface hardness of the degradable rubber member for downhole tools is more preferably in the range of surface hardness A65 to D78, and still more preferably surface hardness A70 to D75.

〔１５０℃２４時間圧縮応力減少率〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、より一層多様な坑井環境において、所要の機械的特性と分解特性とをバランスよく実現することができる観点から、温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する減少率（以下、「１５０℃２４時間圧縮応力減少率」ということがある。）が５％以上であることが好ましい。ダウンホールツール用分解性ゴム部材の１５０℃２４時間圧縮応力減少率の測定方法は以下のとおりである。すなわち、所定形状の試料（厚み、長さ及び幅各５ｍｍに切り出した試料を使用する。）を、温度１５０℃の水（脱イオン水等）４００ｍＬ中に浸漬し、２４時間経過後に取り出して、ＪＩＳ Ｋ７１８１（ＩＳＯ６０４準拠）に従って、常温で圧縮応力を測定し、圧縮ひずみ５０％における圧縮応力（単位：ＭＰａ。以下「５０％ひずみ圧縮応力」ということがある。）を求める。予め温度１５０℃の水に浸漬する前に測定した５０％ひずみ圧縮応力（「当初の圧縮応力」）の値と比較して、当初の圧縮応力に対する減少率（単位：％）を算出する。なお、温度１５０℃の水に浸漬中に、ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、分解したり溶出したりして形状を失ったり消失したりする場合、または、圧縮応力を測定しているときに５０％ひずみ到達前にダウンホールツール用分解性ゴム部材が崩壊する場合は、前記の減少率を１００％とする。 [Decrease rate of compressive stress at 150 ° C for 24 hours]
The decomposable rubber member for downhole tools of the present invention can be realized in water at a temperature of 150 ° C. for 24 hours from the viewpoint of achieving the required mechanical characteristics and decomposition characteristics in a well-balanced well environment. It is preferable that the reduction rate of the 50% strain compressive stress after immersion with respect to the 50% strain compressive stress before immersion (hereinafter sometimes referred to as “150 ° C. 24-hour compressive stress reduction rate”) is 5% or more. The measuring method of 150 degreeC 24 hour compressive stress reduction | decrease rate of the decomposable rubber member for downhole tools is as follows. That is, a sample with a predetermined shape (a sample cut into 5 mm thickness, length, and width) is immersed in 400 mL of water (such as deionized water) at a temperature of 150 ° C., taken out after 24 hours, According to JIS K7181 (ISO 604 compliant), the compressive stress is measured at room temperature, and the compressive stress at 50% compressive strain (unit: MPa, hereinafter referred to as “50% strain compressive stress”) is determined. Compared with the value of 50% strain compressive stress (“initial compressive stress”) measured before immersion in water at a temperature of 150 ° C. in advance, a reduction rate (unit:%) relative to the initial compressive stress is calculated. When the decomposable rubber member for downhole tools loses its shape or disappears during immersion in water at a temperature of 150 ° C. or when compressive stress is measured When the decomposable rubber member for downhole tools collapses before reaching 50% strain, the reduction rate is set to 100%.

本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材の当初の圧縮応力、すなわち、温度１５０℃の水への浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力としては、高深度地下にあるダウンホール内において、フラクチャリング等の坑井処理を行うのに要する期間（プラグの所定位置までの搬入・移送、ダウンホールツール用分解性ゴム部材によるダウンホールの閉塞、及び、穿孔またはフラクチャリングの準備及び実施等を含む時間であり、概ね１〜２日間程度である。）、ダウンホールツール用分解性ゴム部材の強度が維持され、ダウンホールの閉塞を確実に継続できる限り、特に限定はないが、通常５ＭＰａ以上、多くの場合７ＭＰａ以上であり、１０ＭＰａ以上であることが特に好ましい。ダウンホールツール用分解性ゴム部材の当初の５０％ひずみ圧縮応力は、上限値が特にないが、取扱い性や分解性（または崩壊性）の観点から、通常２００ＭＰａ以下、多くの場合１５０ＭＰａ以下のものが使用される。   The initial compressive stress of the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention, that is, 50% strain compressive stress before immersion in water at a temperature of 150 ° C., fracturing, etc. in the downhole in the deep underground The period required to perform the well treatment (including the loading / transfer of the plug to a predetermined position, the blocking of the downhole by the decomposable rubber member for the downhole tool, and the preparation and implementation of drilling or fracturing) There is no particular limitation as long as the strength of the decomposable rubber member for downhole tools is maintained and the closure of the downhole can be reliably continued, but usually 5 MPa or more, many In this case, it is 7 MPa or more, and 10 MPa or more is particularly preferable. The initial 50% strain compressive stress of the decomposable rubber member for downhole tools is not particularly limited, but is usually 200 MPa or less, and in many cases 150 MPa or less, from the viewpoint of handleability and decomposability (or disintegration). Is used.

ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、１５０℃２４時間圧縮応力減少率が５％以上であることにより、ダウンホール環境（深度の多様化等に付随し約６０〜２００℃程度の温度であり、近年は更に２０〜４０℃程度の低温のダウンホール環境もある。）において、数時間〜数週間以内の所望の期間内で、ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解または崩壊することにより、ダウンホールツール用分解性ゴム部材によるシール機能が喪失されるため、その回収や物理的な破壊など多くの経費と時間を費やす必要がないので、坑井掘削のための経費軽減や工程短縮に寄与することができる。ダウンホールツール用分解性ゴム部材には、種々のダウンホールの温度等の環境や当該環境において実施する工程に応じて、多様なシール機能の機能維持時間及び機能喪失時間が求められるが、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、１５０℃２４時間圧縮応力減少率が、５％以上が好ましいものであり、より好ましくは２０％以上、更に好ましくは５０％以上、特に好ましくは７０％以上、最も好ましくは１００％であることによって、例えば、温度１７７℃、１６３℃、１４９℃、１２１℃、９３℃、８０℃または６６℃、更には２０〜４０℃などの種々のダウンホールの温度環境において、一定時間シール機能を発揮し、その後シール機能を喪失してシールを解除する特性を有するものとすることができる。   The decomposable rubber member for downhole tools has a compressive stress reduction rate of 150% at 24 ° C. of 5% or more, so that the downhole environment (temperature of about 60 to 200 ° C. accompanying diversification of depth, etc. In recent years, there is also a low-temperature downhole environment of about 20 to 40 ° C.), and the decomposable rubber member for the downhole tool is decomposed or collapsed within a desired period of several hours to several weeks. Since the sealing function by the degradable rubber member for hall tools is lost, it is not necessary to spend much money and time such as recovery and physical destruction, which contributes to cost reduction and process shortening for well drilling be able to. The decomposable rubber member for a downhole tool is required to have a function maintenance time and a function loss time of various sealing functions depending on various environments such as downhole temperatures and processes performed in the environment. In the decomposable rubber member for downhole tool, the reduction rate of compressive stress at 150 ° C. for 24 hours is preferably 5% or more, more preferably 20% or more, still more preferably 50% or more, particularly preferably 70% or more. , Most preferably 100%, for example various temperature environments of downholes such as temperatures of 177 ° C., 163 ° C., 149 ° C., 121 ° C., 93 ° C., 80 ° C. or 66 ° C., or even 20-40 ° C. , The sealing function can be exhibited for a certain period of time, and then the sealing function can be lost to release the sealing.

なお、ダウンホールツール用分解性ゴム部材の１５０℃２４時間圧縮応力減少率を制御する因子や制御できる程度は、ダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムの種類によって異なるが、先に９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率について説明したと同様である。また、ダウンホールツール用分解性ゴム部材の１５０℃２４時間圧縮応力減少率の上限は、１００％である。本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、必要に応じて、１５０℃２４時間圧縮応力減少率が１００％であって、温度９３℃、６６℃、４０℃または２５℃などの種々の温度の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する減少率が、例えば５０％以下、３０％以下、１０％以下、更には５％未満であるように調製することもできる。   In addition, the factor controlling the degree of compressive stress reduction at 150 ° C. for 24 hours of the degradable rubber member for downhole tools and the degree of control can be determined by the decomposable rubber contained in the rubber material forming the degradable rubber member for downhole tools. Although it differs depending on the type, it is the same as described above for the 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus. The upper limit of the 150 ° C. 24-hour compressive stress reduction rate of the decomposable rubber member for downhole tools is 100%. The decomposable rubber member for downhaul tools of the present invention has a compressive stress reduction rate of 150% at 24 ° C. for 100% as required, and various temperatures such as a temperature of 93 ° C., 66 ° C., 40 ° C. or 25 ° C. The reduction rate of 50% strain compressive stress after immersion for 24 hours in 50% strain compressive stress before immersion is, for example, 50% or less, 30% or less, 10% or less, and further less than 5%. You can also

〔１５０℃２４時間質量減少率〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、さらに、より一層多様な坑井環境において、所要の機械的特性と分解特性とをバランスよく実現することができる観点から、温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の質量の、浸漬前の質量に対する減少率（以下、「１５０℃２４時間質量減少率」ということがある。）が５％以上であることが好ましい。ダウンホールツール用分解性ゴム部材の１５０℃２４時間質量減少率は、厚み、長さ及び幅各２０ｍｍに切り出したダウンホールツール用分解性ゴム部材の試料を、温度１５０℃の水（脱イオン水等）４００ｍＬ中に浸漬し、２４時間経過後に取り出した後に測定した試料の質量と、予め温度１５０℃の水に浸漬する前に測定した試料の質量（以下、「当初質量」ということがある。）とを比較して、当初質量に対する減少率（単位：％）を算出するものである。なお、温度１５０℃の水に浸漬中に、ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、分解したり溶出したりして形状を失いまたは消失する場合は、前記の質量減少率を１００％とする。 [Mass reduction rate at 150 ° C. for 24 hours]
The decomposable rubber member for downhole tools according to the present invention can be further used in water having a temperature of 150 ° C. from the viewpoint of achieving the required mechanical characteristics and decomposition characteristics in a well-balanced well environment. It is preferable that the reduction rate of the mass after immersion for 24 hours with respect to the mass before immersion (hereinafter sometimes referred to as “150 ° C. 24-hour mass reduction rate”) is 5% or more. The mass decrease rate of the degradable rubber member for downhole tools at 150 ° C. for 24 hours is determined by using a sample of the degradable rubber member for downhole tools cut into 20 mm thickness, length and width for water (deionized water) at a temperature of 150 ° C. Etc.) The mass of the sample measured after being immersed in 400 mL and taken out after 24 hours, and the mass of the sample measured before being preliminarily immersed in water at a temperature of 150 ° C. (hereinafter sometimes referred to as “initial mass”). ) To calculate the rate of decrease (unit:%) relative to the initial mass. When the decomposable rubber member for downhole tools loses its shape or disappears during immersion in water at a temperature of 150 ° C., the mass reduction rate is set to 100%.

ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、１５０℃２４時間質量減少率が５％以上であることによって、ダウンホール環境（深度の多様化等に付随し約６０〜２００℃程度の温度であり、近年は更に２０〜４０℃程度の低温のダウンホール環境もある。）において、数時間〜数週間以内で、ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解または崩壊、更に望ましくは消失（本発明においては、総称して「分解」ということがある。）することにより、ダウンホールツール用分解性ゴム部材によるシール機能が喪失されるので坑井掘削のための経費軽減や工程短縮に寄与することができる。ダウンホールツール用分解性ゴム部材には、種々のダウンホールの温度等の環境や当該環境において実施する工程に応じて、多様なシール機能の機能維持時間及び機能喪失時間が求められるが、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、１５０℃２４時間質量減少率が、５％以上が好ましいものであり、より好ましくは１０％以上、更に好ましくは５０％以上、特に好ましくは８０％以上、最も好ましくは９０％以上、望ましくは上限値である１００％であることにより、引張弾性率特性の機能と相まって、例えば、温度１７７℃、１６３℃、１４９℃、１２１℃、９３℃、８０℃または６６℃、更には２０〜４０℃などの種々のダウンホールの温度環境において、一定時間シール機能を発揮し、その後シール機能を喪失してシールを解除する特性を有するものとすることができる。ダウンホールツール用分解性ゴム部材の１５０℃２４時間質量減少率を制御する因子や制御できる程度は、ダウンホールツール用分解性ゴム部材を形成するゴム材料に含有される分解性ゴムの種類によって異なるが、先に９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率について説明したと同様である。   The decomposable rubber member for downhole tools has a mass reduction rate of 5% or more at 150 ° C. for 24 hours, so that the downhole environment (temperature is about 60 to 200 ° C. accompanying the diversification of depth, etc. In addition, there is a downhole environment at a low temperature of about 20 to 40 ° C.), within a few hours to a few weeks, the decomposable rubber member for the downhole tool is decomposed or collapsed, more preferably disappeared (in the present invention, In general, it is sometimes referred to as “decomposition”.) By doing so, the sealing function by the decomposable rubber member for downhole tools is lost, which can contribute to cost reduction and process shortening for well drilling. The decomposable rubber member for a downhole tool is required to have a function maintenance time and a function loss time of various sealing functions depending on various environments such as downhole temperatures and processes performed in the environment. In the decomposable rubber member for downhole tools, the mass reduction rate at 150 ° C. for 24 hours is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, still more preferably 50% or more, particularly preferably 80% or more, Most preferably 90% or more, desirably 100% which is the upper limit value, coupled with the function of the tensile modulus property, for example, temperature 177 ° C, 163 ° C, 149 ° C, 121 ° C, 93 ° C, 80 ° C or The seal function is exhibited for a certain period of time in various downhole temperature environments such as 66 ° C. and 20-40 ° C., and then the seal function is lost and the seal is performed. It can be assumed to have the release characteristics. The factor controlling the degree of mass loss at 150 ° C. for 24 hours of the degradable rubber member for downhole tools and the degree to which it can be controlled vary depending on the type of degradable rubber contained in the rubber material forming the degradable rubber member for downhole tools. However, this is the same as described above for the 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus.

〔ダウンホール環境内でのゴム部材の分解〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、所定の引張弾性率特性を有するようにゴム材料を選択することにより、既に説明した多様なダウンホール環境〔深度の多様化等に付随し多くは６０〜２００℃程度の温度であり、近年は更に２０〜４０℃程度の低温のダウンホール環境もある。〕において、数時間〜数週間以内で、所望によっては数日間以内で、ダウンホールツール用分解性ゴム部材がシール機能を喪失してシールを解除するものとすることができる。ダウンホールツール用分解性保護部材については、センサーや流路等に対する保護を解除して、露出したセンサーや流路等が本来の機能を発揮することができる。 [Disassembly of rubber members in downhole environment]
The decomposable rubber member for downhole tools of the present invention can be used in various downhole environments described above by selecting a rubber material so as to have a predetermined tensile modulus characteristic. The temperature is about 60 to 200 ° C, and in recent years, there is also a low temperature downhole environment of about 20 to 40 ° C. ], Within a few hours to a few weeks, or within a few days if desired, the decomposable rubber member for downhole tools can lose its sealing function and release the seal. About the decomposable protective member for downhole tools, the protection with respect to a sensor, a flow path, etc. is cancelled | released, and the exposed sensor, a flow path, etc. can exhibit an original function.

〔９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率の具体例〕
以下にいくつかの分解性ゴム部材等について、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率の結果を示す。
ｉ）硬度Ａ８２°の熱硬化性ポリウレタン（ウレタンゴム）から形成したダウンホールツール用分解性ゴム部材（以下、「ＰＵ−Ａ８２」ということがある。）から切り出したダンベル型試料（厚み３ｍｍ）を使用して、ＪＩＳ７１６１（ＩＳＯ５２７−１に相当）に従って、温度２３℃、６６℃、９３℃、１２１℃及び１４９℃においてそれぞれ応力歪み曲線を取得し、この応力歪み曲線に基づいてそれぞれの温度における引張弾性率を算出した。 [Specific example of 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus]
The results of 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus for some degradable rubber members and the like are shown below.
i) A dumbbell-shaped sample (thickness 3 mm) cut out from a decomposable rubber member for downhole tools (hereinafter sometimes referred to as “PU-A82”) formed from a thermosetting polyurethane (urethane rubber) having a hardness A82 °. In accordance with JIS 7161 (corresponding to ISO 527-1), stress strain curves are obtained at temperatures of 23 ° C., 66 ° C., 93 ° C., 121 ° C. and 149 ° C., respectively. The elastic modulus was calculated.

このダウンホールツール用分解性ゴム部材の分解性の有無は、上記の試料を温度８０℃の水に浸漬して２週間経過後の５０％圧縮ひずみにおける圧縮応力を測定することによって行い、水に浸漬中に、ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、分解したり溶出したりして形状を失ったり消失して、上記の圧縮応力の測定ができない場合、「分解性を有する」と評価するものとした。ＰＵ−Ａ８２は、分解性を有することが確認された。このダウンホールツール用分解性ゴム部材（ＰＵ−Ａ８２）について、温度２３℃、６６℃、９３℃、１２１℃及び１４９℃における引張弾性率（「９３℃弾性率／２３℃弾性率」と表記することがある。）、並びに、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率及び分解性の有無を表１に示す。   The decomposability of the downhole tool decomposable rubber member is determined by immersing the sample in water at a temperature of 80 ° C. and measuring the compressive stress at 50% compressive strain after 2 weeks. When the decomposable rubber member for downhole tools loses its shape or disappears during immersion, and loses its shape or disappears, and the above compressive stress cannot be measured, it is evaluated as “degradable” It was. It was confirmed that PU-A82 has degradability. About this decomposable rubber member (PU-A82) for downhaul tools, it describes with the tensile elasticity modulus ("93 degreeC elasticity modulus / 23 degreeC elasticity modulus") at the temperature of 23 degreeC, 66 degreeC, 93 degreeC, 121 degreeC, and 149 degreeC. Table 93 shows the 93.degree. C. tensile modulus / 23.degree. C. tensile modulus and the presence or absence of degradability.

ｉｉ）ＰＵ−Ａ８２に代えて、硬度Ａ９０°の熱硬化性ポリウレタン（ウレタンゴム）から形成したダウンホールツール用分解性ゴム部材（以下、「ＰＵ−Ａ９０」ということがある。）を使用して、各温度における引張弾性率の算出及び分解性の有無の確認を行った。ＰＵ−Ａ９０について、温度２３℃、６６℃、９３℃、１２１℃及び１４９℃における引張弾性率、並びに、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率及び分解性の有無を表１に示す。
ｉｉｉ）ＰＵ−Ａ８２に代えて、硬度Ａ８０°のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（未架橋タイプ）から形成したダウンホールツール用分解性ゴム部材（以下、「ＴＰＵ−Ａ８０」ということがある。）を使用して、各温度における引張弾性率の算出及び分解性の有無の確認を行った。ＴＰＵ−Ａ８０について、温度２３℃、６６℃、９３℃、１２１℃及び１４９℃における引張弾性率、並びに、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率及び分解性の有無を表１に示す。
ｉｖ）ＰＵ−Ａ８２に代えて、硬度Ａ９０°のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（未架橋タイプ）から形成したダウンホールツール用分解性ゴム部材（以下、「ＴＰＵ−Ａ９０」ということがある。）を使用して、各温度における引張弾性率の算出及び分解性の有無の確認を行った。ＴＰＵ−Ａ９０について、温度２３℃、６６℃、９３℃、１２１℃及び１４９℃における引張弾性率、並びに、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率及び分解性の有無を表１に示す。
ｖ）ＰＵ−Ａ８２に代えて、硬度Ａ８０°のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）から形成したダウンホールツール用分解性ゴム部材（以下、「架橋ＴＰＵ−Ａ８０」ということがある。）を使用して、各温度における引張弾性率の算出及び分解性の有無の確認を行った。架橋ＴＰＵ−Ａ８０について、温度２３℃、６６℃、９３℃、１２１℃及び１４９℃における引張弾性率、並びに、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率及び分解性の有無を表１に示す。
ｖｉ）ＰＵ−Ａ８２に代えて、硬度Ａ９０°のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）から形成したダウンホールツール用分解性ゴム部材（以下、「架橋ＴＰＵ−Ａ９０」ということがある。）を使用して、各温度における引張弾性率の算出及び分解性の有無の確認を行った。架橋ＴＰＵ−Ａ９０について、温度２３℃、６６℃、９３℃、１２１℃及び１４９℃における引張弾性率、並びに、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率及び分解性の有無を表１に示す。 ii) In place of PU-A82, a decomposable rubber member for a downhole tool (hereinafter sometimes referred to as “PU-A90”) formed from thermosetting polyurethane (urethane rubber) having a hardness of A90 ° is used. The tensile modulus at each temperature was calculated and the presence or absence of decomposability was confirmed. Table 1 shows the tensile modulus of elasticity at 23 ° C., 66 ° C., 93 ° C., 121 ° C., and 149 ° C., and the presence / absence of 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus and decomposability for PU-A90.
iii) In place of PU-A82, a decomposable rubber member for downhole tools (hereinafter sometimes referred to as “TPU-A80”) formed from ester-type thermoplastic urethane rubber (uncrosslinked type) having a hardness of A80 °. The tensile modulus at each temperature was calculated and the presence or absence of decomposability was confirmed. Table 1 shows the tensile modulus at temperatures of 23 ° C., 66 ° C., 93 ° C., 121 ° C. and 149 ° C., and the presence / absence of 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus and decomposability for TPU-A80.
iv) In place of PU-A82, a decomposable rubber member for downhole tools (hereinafter sometimes referred to as “TPU-A90”) formed from ester-type thermoplastic urethane rubber (uncrosslinked type) having a hardness of A90 °. The tensile modulus at each temperature was calculated and the presence or absence of decomposability was confirmed. Table 1 shows the tensile modulus at temperatures of 23 ° C., 66 ° C., 93 ° C., 121 ° C. and 149 ° C., and the presence / absence of 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus and decomposability for TPU-A90.
v) In place of PU-A82, a degradable rubber member for downhole tools (hereinafter sometimes referred to as “crosslinked TPU-A80”) formed from ester-type thermoplastic urethane rubber (crosslinked type) having a hardness of A80 °. The tensile modulus at each temperature was calculated and the presence or absence of decomposability was confirmed. Table 1 shows the tensile elastic modulus at a temperature of 23 ° C., 66 ° C., 93 ° C., 121 ° C., and 149 ° C., and the presence / absence of a 93 ° C. tensile elastic modulus / 23 ° C. tensile elastic modulus and decomposability for the crosslinked TPU-A80.
vi) In place of PU-A82, a decomposable rubber member for downhole tools (hereinafter sometimes referred to as “crosslinked TPU-A90”) formed from ester-type thermoplastic urethane rubber having a hardness of A90 ° (crosslinked type). The tensile modulus at each temperature was calculated and the presence or absence of decomposability was confirmed. Table 1 shows the tensile elastic modulus at a temperature of 23 ° C., 66 ° C., 93 ° C., 121 ° C., and 149 ° C., and the presence / absence of a 93 ° C. tensile elastic modulus / 23 ° C. tensile elastic modulus and decomposability for the crosslinked TPU-A90.

ｖｉｉ）ＰＵ−Ａ８２に代えて、生分解性ポリマーとして知られているポリブチレンアジペート−ブチレンテレフタレート共重合体から形成したダウンホールツール用分解性ゴム部材（以下、「ＰＢＡＴ」ということがある。）を使用して、各温度における引張弾性率の算出及び分解性の有無の確認を行った。なお、ＰＢＡＴは、温度１２１℃及び１４９℃においては溶融したため（融点が１０５〜１１５℃程度であった。）、これらの温度における引張弾性率の測定はできなかった。ＰＢＡＴについて、温度２３℃、６６℃、及び９３℃における引張弾性率、並びに、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率及び分解性の有無を表１に示す。
ｖｉｉｉ）ＰＵ−Ａ８２に代えて、硬度Ａ８０°のニトリルゴムから形成したダウンホールツール用ゴム部材（以下、「ＮＢＲ−Ａ８０」ということがある。）を使用して、各温度における引張弾性率の算出及び分解性の有無の確認を行った。なお、ＮＢＲ−Ａ８０は、温度８０℃の水に浸漬して２週間経過後に、何らの形状や性状の変化もみられなかった（１５０℃２４時間圧縮応力減少率及び１５０℃２４時間質量減少率は、ともに０％であった。）ので、分解性を有しないことが確認された。ＮＢＲ−Ａ８０について、温度２３℃、６６℃、９３℃、１２１℃及び１４９℃における引張弾性率、並びに、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率及び分解性の有無を表１に示す。 vii) In place of PU-A82, a degradable rubber member for a downhole tool formed from a polybutylene adipate-butylene terephthalate copolymer known as a biodegradable polymer (hereinafter sometimes referred to as “PBAT”). Was used to calculate the tensile modulus at each temperature and to confirm the presence or absence of degradability. Since PBAT melted at temperatures of 121 ° C. and 149 ° C. (melting point was about 105 to 115 ° C.), the tensile modulus at these temperatures could not be measured. Table 1 shows the tensile elastic modulus at temperatures of 23 ° C., 66 ° C., and 93 ° C., and the presence / absence of 93 ° C. tensile elastic modulus / 23 ° C. tensile elastic modulus and decomposability for PBAT.
viii) In place of PU-A82, a rubber member for a downhole tool (hereinafter sometimes referred to as “NBR-A80”) formed of nitrile rubber having a hardness of A80 ° is used. The calculation and the presence / absence of degradability were confirmed. NBR-A80 was immersed in water at a temperature of 80 ° C., and after 2 weeks, no changes in shape or properties were observed (150 ° C. 24-hour compression stress reduction rate and 150 ° C. 24-hour mass reduction rate are Therefore, it was confirmed that the material had no decomposability. Regarding NBR-A80, Table 1 shows the tensile elastic modulus at temperatures of 23 ° C., 66 ° C., 93 ° C., 121 ° C. and 149 ° C., as well as 93 ° C. tensile elastic modulus / 23 ° C. tensile elastic modulus and the presence or absence of decomposability.

Figure 2016160694
Figure 2016160694

以上の具体例からみて、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率が２０％以上である具体例ｉ）〜ｖｉ）のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、引張弾性率の温度依存性が小さいので、採掘条件が多様化する中でも、種々の坑井環境において、引張弾性率を始めとする機械的特性の低下が小さいため、確実に流体シールやセンサー等の保護が可能で、かつ、所望の短期間で除去できることにより、坑井掘削の工程管理の合理化や経費軽減に寄与するダウンホールツール用分解性ゴム部材であることが分かった。特に、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率が５０％超過である具体例ｉ）、ｉｉ）、ｖ）及びｖｉ）のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、分解性を有するとともに、ＮＢＲ−Ａ８０に匹敵する小さな温度依存性を有することから、より一層多様な坑井環境において、材料デザインの検討を要せず使用可能であるダウンホールツール用分解性ゴム部材であることが分かった。   From the above specific examples, the decomposable rubber member for downhole tools of specific examples i) to vi) in which the 93 ° C. tensile modulus / 23 ° C. tensile modulus is 20% or more has the temperature dependence of the tensile modulus. Because it is small, the degradation of mechanical properties such as tensile elastic modulus is small in various well environments even when the mining conditions are diversified, so it is possible to reliably protect fluid seals and sensors, etc. It was found that this was a degradable rubber member for downhole tools that contributed to streamlining of drilling process control and cost reduction. In particular, the degradable rubber member for downhole tools of specific examples i), ii), v) and vi) having a 93 ° C tensile modulus / 23 ° C tensile modulus exceeding 50% has degradability and NBR. Since it has a small temperature dependency comparable to -A80, it was found that this is a decomposable rubber member for downhole tools that can be used in a wider variety of well environments without the need for studying the material design.

これに対し、９３℃引張弾性率／２３℃引張弾性率が９％である具体例ｖｉｉ）のダウンホールツール用分解性ゴム部材（ＰＢＡＴ）は、温度変化に対する引張弾性率を始めとする機械的特性の低下が大きいので、個々の坑井環境に応じた材料デザインの検討、及び装置デザインの検討をしなければ使用することが難しく、特に、温度１２１℃以上となる高深度の坑井環境においては溶融するおそれがあり、使用が極めて困難なダウンホールツール用分解性ゴム部材であることが分かった。   On the other hand, the decomposable rubber member (PBAT) for specific example vii) having a tensile modulus of 93 ° C./9° C. of 23 ° C. is 9%. Since the deterioration of the characteristics is large, it is difficult to use unless the material design according to the individual well environment and the device design are examined, especially in the deep well environment where the temperature is 121 ° C or higher. Has been found to be a degradable rubber member for downhole tools, which may melt and is extremely difficult to use.

また、分解性を有しない具体例ｖｉｉｉ）のダウンホールツール用ゴム部材（ＮＢＲ−Ａ８０）は、流体シール等を必要とする坑井処理の終了後または坑井掘削の完了後においても、分解されることなく坑井孔内に残置されたままとなるため、炭化水素資源の生産量を十分大きなものとすることが難しかったり、該ゴム部材の除去や排除のために特別の操作を要したりするものであることが分かった。   In addition, the rubber member for downhole tool (NBR-A80) of specific example viii) having no decomposability is disassembled even after completion of the well treatment that requires a fluid seal or the like or after completion of the well excavation. It is difficult to make the production amount of hydrocarbon resources sufficiently large, or a special operation is required to remove or eliminate the rubber member. I found out that it was.

したがって、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材によれば、ダウンホール環境に応じて、分解性ゴム及び他の配合成分の最適の組み合わせを選択することにより、坑井掘削用プラグ等のダウンホールツールとケーシングとの間の空間の閉塞（シール）を解除したり、センサーや流路等の保護を解除したりすることを目的として、ダウンホールツール用の部材を回収したり物理的に破壊するなどのために、多くの経費と時間を費やす必要がなくなるので、坑井掘削（炭化水素資源の回収）のための経費軽減や工程短縮に寄与することができる。さらに、ダウンホールツールを、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材とともに、分解性材料から形成される他の部材を備えるものとすることにより、ダウンホールツール用の種々の部材を回収したり物理的に破壊する操作を完全に不要とすることができる。本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備える坑井掘削用プラグ等のダウンホールツールには、種々のダウンホールの温度等の環境や当該環境において実施する工程に応じて、多様な強度等の性能維持時間及び分解時間が求められるが、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、例えば、温度１７７℃、１６３℃、１４９℃、１２１℃、９３℃、８０℃または６６℃、更には２０〜４０℃などの種々のダウンホールの温度環境において、一定時間シール機能を維持し、その後シール機能を喪失してシールを解除する特性を有することができる。本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材において、シール機能の維持時間やシール機能を喪失する速度等を制御する因子や制御が可能である程度は、他の配合成分と分解性ゴムの種類や組み合わせによっても異なり、種々の手法により調整可能である。   Therefore, according to the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention, by selecting the optimal combination of degradable rubber and other compounding components according to the downhole environment, the downhole plug and the like can be reduced. Collect or physically destroy downhaul tool components for the purpose of releasing the blockage (seal) of the space between the hall tool and the casing, or releasing the protection of the sensor, flow path, etc. Therefore, it is not necessary to spend a lot of money and time for the purpose of doing so, which can contribute to cost reduction and process shortening for well drilling (recovery of hydrocarbon resources). Further, the downhole tool is provided with other members formed from a decomposable material together with the decomposable rubber member for the downhole tool of the present invention, thereby collecting various members for the downhole tool. The operation of physically destroying can be completely eliminated. The downhole tool such as a well drilling plug provided with the decomposable rubber member for the downhole tool of the present invention has various strengths depending on the environment such as various downhole temperatures and the processes performed in the environment. The degradable rubber member for downhole tools of the present invention has, for example, a temperature of 177 ° C., 163 ° C., 149 ° C., 121 ° C., 93 ° C., 80 ° C. or 66 ° C. Can maintain the sealing function for a certain period of time in various downhole temperature environments, such as 20 to 40 ° C., and then lose the sealing function to release the seal. In the degradable rubber member for downhole tools of the present invention, the factors controlling the maintenance time of the sealing function and the speed at which the sealing function is lost, and the degree to which the control is possible, are the types and combinations of other compounding components and degradable rubber. It can be adjusted by various methods.

〔ダウンホールツール用分解性ゴム部材の形状及び大きさ〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材の形状及び大きさは、特に限定されず、ダウンホールツール用分解性シール部材やダウンホールツール用分解性保護部材等のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツールの種類、形状や大きさに適合するように調製することができる。例えば、ダウンホールツール用分解性ゴム部材については、シート状（薄いフィルム状、厚板状等）、棒状（丸棒状、角柱状等）、直方体状（立方状を含む）、ボール状、その他の塊状（定形、不定形等）などの形状でもよい。本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材がシート状であったり、シーリング材またはパッキング材（詰め物様）であったりする場合は、必ずしも所定の形状を有する成形体である必要はない。また、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツールが、坑井掘削用プラグ等である場合は、環状の成形体であるダウンホールツール用分解性ゴム部材とすることができ、更に具体的には、環状の成形体がダウンホールツールに備えられるマンドレルの軸方向と直交する外周面上に置かれるものであるダウンホールツール用分解性ゴム部材などとすることができ、フラックプラグまたはブリッジプラグ等の坑井掘削用プラグに備えられるダウンホールツール用分解性ゴム部材とすることができ、また、ボールまたはボールシートであるダウンホールツール用分解性ゴム部材とすることができる。同様に、ダウンホールツール用分解性保護部材についても、保護の対象であるセンサーや流路等の形状や大きさを踏まえて、シート状、センサー等の形状に対応する所定の形状、更には不定形のものでもよく、必要に応じた大きさに調製することができる。 [Shape and size of degradable rubber member for downhole tools]
The shape and size of the degradable rubber member for downhole tools of the present invention are not particularly limited, and the degradable rubber member for downhole tools such as the degradable seal member for downhole tools and the degradable protective member for downhole tools. Can be prepared to suit the type, shape and size of the downhole tool. For example, for decomposable rubber members for downhole tools, sheet-like (thin film-like, thick-plate-like, etc.), rod-like (round rod-like, prismatic, etc.), rectangular parallelepiped (including cubic), ball-like, etc. It may be in the form of a block (fixed shape, irregular shape, etc.). When the decomposable rubber member for a downhole tool of the present invention is in the form of a sheet, or a sealing material or a packing material (stuffing-like), it is not necessarily a molded body having a predetermined shape. Further, when the downhole tool provided with the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention is a well drilling plug or the like, it can be a degradable rubber member for downhole tools which is an annular molded body. More specifically, it can be a decomposable rubber member for a downhole tool in which an annular molded body is placed on the outer peripheral surface perpendicular to the axial direction of a mandrel provided in the downhole tool, and the like. It can be a decomposable rubber member for a downhole tool provided in a plug for well excavation such as a plug or a bridge plug, and can be a degradable rubber member for a downhole tool which is a ball or a ball seat. Similarly, with regard to the downhole tool degradable protective member, in consideration of the shape and size of the sensor and flow path to be protected, a predetermined shape corresponding to the shape of the sheet, sensor, etc. It may be of a fixed shape and can be prepared to a size as required.

４．ダウンホールツール用分解性ゴム部材の製造方法
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、製造方法が特に限定されるものではない。例えば、射出成形、押出成形（固化押出成形を含む。）、遠心成形、圧縮成形その他の公知の成形方法により、所定量の分解性ゴムと他の配合成分を含有するゴム材料である組成物を成形原料として、所定形状の成形品を成形し、または適宜形状（例えば、棒状体や厚板等）の予備成形品を成形した後、必要に応じて切削加工や穿孔等の機械加工した後に、それ自体公知の方法によって組み合わせて、ダウンホールツール用分解性ゴム部材を得ることができる。 4). Manufacturing method of degradable rubber member for downhole tool The manufacturing method of the degradable rubber member for downhole tool of the present invention is not particularly limited. For example, a composition which is a rubber material containing a predetermined amount of decomposable rubber and other compounding components by injection molding, extrusion molding (including solid extrusion molding), centrifugal molding, compression molding or other known molding methods. After forming a molded product of a predetermined shape as a forming raw material, or after forming a preformed product of a suitable shape (for example, a rod-shaped body or a thick plate), and after machining such as cutting or drilling as necessary, By combining by a method known per se, a decomposable rubber member for a downhole tool can be obtained.

ＩＩ．ダウンホールツール
本発明によれば、前記のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツールが提供される。ダウンホールツールの種類、形状や大きさは、特に限定されない。例えば、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、スリーブシステム（フラックスリーブ）におけるシール部材、ダウンホールツール内におけるボールバルブ、フラッパーバルブ等のシール部材、ダウンホールツールとケーシングの間の開口部に配置されることで一時的に流体を遮断できるシール部材、更に金属製のダウンホールツール部材、センサーや流路等を覆って保護やシールを行う形で存在し、これら金属部分等が拡径することで坑井孔をシールするなどの他の多くのシール用途におけるシール部材として、または保護部材として使用することができる。本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材の特性である分解性に由来する崩壊性をより有効に発揮することができる観点から、好ましいダウンホールツールとしては、坑井掘削用プラグが挙げられ、より好ましくはフラックプラグまたはブリッジプラグが挙げられる。 II. Downhole tool According to the present invention, a downhole tool comprising the above-described decomposable rubber member for a downhole tool is provided. The type, shape and size of the downhole tool are not particularly limited. For example, the decomposable rubber member for a downhole tool of the present invention includes a seal member in a sleeve system (flux leave), a seal member such as a ball valve and a flapper valve in the downhole tool, and an opening between the downhole tool and the casing. In addition to sealing members that can temporarily shut off fluids by being placed on the metal, downhole tool members made of metal, sensors and channels are covered and protected and sealed, and these metal parts are expanded in diameter. By doing so, it can be used as a sealing member in many other sealing applications such as sealing well holes or as a protective member. From the viewpoint of more effectively exhibiting the disintegration derived from the decomposability that is a characteristic of the degradable rubber member for downhole tools of the present invention, a preferable downhole tool includes a well drilling plug, More preferred are flack plugs and bridge plugs.

〔坑井掘削用プラグ〕
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツール（以下、「本発明のダウンホールツール」ということがある。）として、より好ましい坑井掘削用プラグは、通常、マンドレル（中実でも中空部を有するものでもよい。）と、マンドレルの軸方向に直交する外周面上に置かれる種々のダウンホールツール部材とを備える、それ自体周知の構造を備えるものが適合する。ダウンホールツール部材としては、拡径してダウンホールツール（坑井掘削用プラグ）とケーシングとの間の空間を閉塞して流体をシールすることができる拡径可能な環状のシール部材、及び／または、拡径してダウンホールツール（坑井掘削用プラグ）とケーシングとを相互に固定するスリップや、ウエッジ、リングその他の部材が挙げられ、それ自体周知の部材（例えば、センサー等）を備えるものとすることができる。 [Plug for well drilling]
As a downhole tool including the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “downhole tool of the present invention”), a more preferable plug for well drilling is usually a mandrel (solid). Or may have a hollow portion) and various downhole tool members placed on the outer peripheral surface perpendicular to the axial direction of the mandrel. As the downhole tool member, an annular seal member capable of expanding the diameter and sealing the fluid by closing the space between the downhole tool (plug for well excavation) and the casing, and / or Or, a slip, a wedge, a ring, or other member that expands the diameter and fixes the downhole tool (well drilling plug) and the casing to each other, and includes a member known per se (for example, a sensor). Can be.

本発明のダウンホールツールは、例えば環状の成形体であるダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるものであり、好ましくはマンドレルの軸方向と直交する外周面上に置かれる環状の成形体であるダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるものであり、また、ボールまたはボールシートであるダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるものとすることができる。   The downhaul tool of the present invention includes, for example, a decomposable rubber member for downhole tools that is an annular molded body, and is preferably an annular molded body that is placed on the outer peripheral surface perpendicular to the axial direction of the mandrel. The decomposable rubber member for a downhole tool is provided, and the decomposable rubber member for a downhole tool which is a ball or a ball seat can be provided.

本発明のダウンホールツールが備える他のダウンホールツール部材、例えば、マンドレル、スリップ、ウエッジまたはリングなどは、従来、当該ダウンホールツール部材として使用されてきた材料、形状や大きさ、機械的特性等を有するものの範囲から選択することができる。したがって例えば、マンドレル等としては、分解性材料から形成されるものを使用してもよく、また、強化材を含有する材料から形成されるものを使用してもよく、さらに、他の材料から形成される別部材との複合材から形成されるものを使用してもよい。さらに、マンドレルについていえば、中空部を有してもよいし、軸方向に沿って径が変化するものでもよいし、外表面に固定部、段部、凹部、凸部等を有するものでもよい。   Other downhole tool members provided in the downhole tool of the present invention, such as mandrels, slips, wedges or rings, are conventionally used materials, shapes and sizes, mechanical properties, etc. Can be selected from a range of Therefore, for example, as a mandrel or the like, a material formed from a decomposable material may be used, a material formed from a material containing a reinforcing material may be used, and a material formed from another material. You may use what is formed from a composite material with another member. Furthermore, as for the mandrel, it may have a hollow part, may have a diameter that changes along the axial direction, or may have a fixed part, a step part, a concave part, a convex part, etc. on the outer surface. .

〔ダウンホールツールによるダウンホールのシール〕
ダウンホールツールの流体シールを確実なものとするために、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、例えば環状の成形体として、好ましくはダウンホールツールに備えられるマンドレルの軸方向と直交する外周面上に置かれる環状の成形体として、軸方向に圧縮されて縮径することに伴い軸方向と直交する方向に拡径する部材として、また例えばボールまたはボールシートとして、坑井孔のケーシングとダウンホールツールとの間の空間を閉塞し、流体をシールするものとすることができる。 [Seal down hole with down hole tool]
In order to ensure the fluid seal of the downhole tool, the decomposable rubber member for the downhole tool of the present invention is preferably, for example, an annular molded body, preferably orthogonal to the axial direction of the mandrel provided in the downhole tool. As an annular molded body placed on the outer peripheral surface, as a member that expands in the direction orthogonal to the axial direction as it is compressed in the axial direction and reduced in diameter, and as a ball or ball sheet, for example, a casing for a well hole And the space between the downhole tool and the fluid can be sealed.

本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材は、引張弾性率特性の機能により、流体シール性に優れたものとすることができる。流体シール性は、以下の方法によって測定することができる。すなわち、（１）ダウンホールツール用分解性ゴム部材から、外径９０ｍｍ、内径６０ｍｍで特定形状に切削した試料（環状のゴム部材）を、内径１０３．１ｍｍの外筒及び外径６０ｍｍの芯棒が付帯している治具にセットする、（２）該試料（環状のゴム部材）を治具の軸方向に圧縮して、治具の外筒及び芯棒部が該試料（環状のゴム部材）でシールされるようにする、（３）水圧負荷を行い、シール不良が発生する（多くの場合、試料、すなわち環状のゴム部材の治具の軸方向両端部に大きな変形力がかかることにより該部位が破壊され、シール不良が発生する。）ときの水圧（以下、「破壊水圧」ということがある。）を測定する。破壊水圧が、２０ＭＰａ以上であれば、流体シール性が優れているということができ、好ましくは２３ＭＰａ以上、より好ましくは２６ＭＰａ以上である。ダウンホールツール用分解性ゴム部材の破壊水圧は、分解性ゴムの種類、分解性ゴムと他の配合成分との組み合わせや含有量等の材料デザインや装置デザインによって調整することができる。   The decomposable rubber member for downhole tools of the present invention can be made excellent in fluid sealability due to the function of tensile elastic modulus characteristics. The fluid sealability can be measured by the following method. That is, (1) a sample (annular rubber member) cut into a specific shape with an outer diameter of 90 mm and an inner diameter of 60 mm from a degradable rubber member for downhole tools, an outer cylinder with an inner diameter of 103.1 mm and a core rod with an outer diameter of 60 mm (2) The sample (annular rubber member) is compressed in the axial direction of the jig, and the outer cylinder and core rod part of the jig are the sample (annular rubber member). (3) A hydraulic load is applied and seal failure occurs (in many cases, a large deformation force is applied to both ends of the sample, that is, the annular rubber member jig in the axial direction). The water pressure (hereinafter sometimes referred to as “breaking water pressure”) is measured when the part is broken and a sealing failure occurs. If the breaking water pressure is 20 MPa or more, it can be said that the fluid sealability is excellent, preferably 23 MPa or more, more preferably 26 MPa or more. The breaking water pressure of the degradable rubber member for downhole tools can be adjusted by the material design such as the type of degradable rubber, the combination and content of degradable rubber and other compounding components, and the device design.

ＩＩＩ．坑井掘削方法
本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用する坑井掘削方法、例えばダウンホールツール用分解性ゴム部材を備える坑井掘削用プラグ等のダウンホールツールを使用して、ダウンホールツールとケーシングとの間の流体をシールする坑井掘削方法によれば、並びに、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用して、例えばダウンホールツール用分解性ゴム部材を備える坑井掘削用プラグ等のダウンホールツールを使用して、坑井孔の目止め処理を行った後に、ダウンホールツールが分解される、具体的には、ダウンホールツール用分解性ゴム部材を備える坑井掘削用プラグ等のダウンホールツールの一部または全部が分解される坑井掘削方法によれば、所定の諸区画のフラクチャリングが終了し、または、坑井の掘削が終了して坑井が完成し、石油や天然ガス等の生産を開始するときには、坑井孔を閉塞しているダウンホールツール用分解性ゴム部材によるシールを、当該のダウンホール環境において所望する期間内に、容易にシール解除することができるように設計することができる。同様に、ダウンホールツール用分解性保護部材を備えるダウンホールツールを使用する坑井掘削方法においても、当該のダウンホール環境において所望する期間内に、センサーや流路等に対する保護を解除することができるように設計することができる。この結果、本発明の坑井掘削方法によれば、従来、坑井処理の終了後または坑井完成後に、シール解除を行うためにシール機能を喪失させる操作や、保護部材による保護を解除する操作のために、更には、坑井内に残置されていた多数の坑井掘削用プラグまたはシール部材や保護部材等の部材を、破砕、穿孔その他の方法によって破壊したり、小片化したりするために要していた多くの経費と時間が不要となるので、坑井掘削の経費軽減や工程短縮ができる。 III. Well drilling method The well drilling method using the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention, for example, using a downhole tool such as a well drilling plug provided with a decomposable rubber member for downhole tools. According to the well excavation method for sealing the fluid between the hall tool and the casing, and using the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention, for example, a well provided with the degradable rubber member for downhole tools. After the downhole tool is sealed using a downhole tool such as a well drilling plug, the downhole tool is disassembled. Specifically, a well equipped with a decomposable rubber member for downhole tools. According to the well drilling method in which a part or all of a downhole tool such as a well drilling plug is disassembled, fracturing of predetermined sections is completed, or When the drilling of the well is completed and the well is completed and the production of oil, natural gas, etc. is started, the seal with the decomposable rubber member for the downhole tool that closes the well hole is attached to the downhole. It can be designed to be easily unsealed within a desired period of time in the environment. Similarly, in a well excavation method using a downhole tool including a decomposable protective member for a downhole tool, the protection for the sensor, the flow path, etc. can be canceled within a desired period in the downhole environment. Can be designed to As a result, according to the well drilling method of the present invention, conventionally, after completion of the well treatment or after completion of the well, an operation for losing the sealing function to release the seal or an operation for releasing the protection by the protective member Therefore, it is necessary to break or divide a large number of well drilling plugs or members such as seal members and protective members left in the wells by crushing, drilling or other methods. This eliminates the need for much of the expense and time required for the drilling, thereby reducing well drilling costs and shortening the process.

〔坑井孔の閉塞〕
シール及びシールの解除について更に説明すると、本発明のダウンホールツールは、ダウンホールツール用分解性ゴム部材に対して、例えば、１対のリングにマンドレルの軸方向の力を加えることにより、ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、軸方向に圧縮されて縮径することに伴い、マンドレルの軸方向と直交する方向に拡径して、軸方向に直交する方向の外方部がダウンホールの内壁と当接するとともに、軸方向に直交する方向の内方部がマンドレルの外周面に当接することにより、ダウンホールツールとダウンホールとの間の空間を閉塞し、流体をシールすることができる。なお、ダウンホールツール用分解性ゴム部材が短時間で分解してしまうような高温環境にあるダウンホール内において、上記した閉塞（シール）や、ダウンホールツールの保護等を行う場合には、地上から流体を注入して（cooldown injection）、ダウンホールツール用分解性ゴム部材の周辺温度を低下させた状態にコントロールすることによって、所望の時間、シール性能(強度等)や保護機能を維持するような処理方法を採用することができる。 [Clogging of borehole]
The seal and the release of the seal will be further described. The downhole tool of the present invention is applied to the downhole tool decomposable rubber member by, for example, applying a mandrel axial force to a pair of rings. As the tool decomposable rubber member is compressed in the axial direction and reduced in diameter, the diameter expands in the direction orthogonal to the axial direction of the mandrel, and the outer part in the direction orthogonal to the axial direction is the inner wall of the downhole And the inner part in the direction orthogonal to the axial direction abuts on the outer peripheral surface of the mandrel, thereby closing the space between the downhole tool and the downhole and sealing the fluid. In the downhole in a high temperature environment where the decomposable rubber member for the downhole tool is decomposed in a short time, when the above-mentioned blockage (seal), protection of the downhole tool, etc. are performed, the ground In order to maintain the sealing performance (strength, etc.) and the protection function for a desired time by controlling the temperature of the decomposable rubber member for downhole tools to be lowered. Various processing methods can be employed.

〔ダウンホールツールの分解〕
本発明の坑井掘削用プラグ等のダウンホールツールは、所定の諸区画のフラクチャリングが終了した後、通常は、坑井の掘削が終了して坑井が完成し、石油や天然ガス等の生産を開始するときに、生分解、加水分解または更に他の何らかの方法による化学的な分解や溶剤への溶解などの多様な手段により、ダウンホールツール用分解性ゴム部材のシール機能を喪失させ、更に所望により、分解性を有するマンドレルやスリップ、リング等のダウンホールツール用分解性ゴム部材以外の他のダウンホールツール部材とともに、容易に分解または崩壊させて除去することができる。すなわち、本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用して坑井孔の目止め処理を行った後に、ダウンホールツール用分解性ゴム部材がシール機能を喪失し、更に所望により分解されることによって、（ｉ）坑井内において流体の移動を妨げるためのシールが所望期間内に解除できる、（ｉｉ）生産を妨げる不要なダウンホールツールの除去が容易となる、（ｉｉｉ）ダウンホールツールに備えられる他の部材をＰＧＡやＰＬＡ等の分解性材料、より好ましくはＰＧＡから形成することによれば、生産開始前にダウンホールツールやダウンホールツール部材の破砕処理が全く不要であるダウンホールツールを得ることができる、（ｉｖ）フラクチャリング工程に使用されるダウンホールツールに限られることなく、何らかのシールが必要とされる多様な工程において使用される種々のダウンホールツールに適用することができる、などの利点がある。本発明のダウンホールツール用分解性保護部材を使用してセンサー等の保護を行う坑井掘削方法についても、同様の利点がある。なお、坑井処理が終了した後に残存するダウンホールツール用分解性ゴム部材は、生産を開始するまでに完全に消失していることが好ましいが、完全に消失していないとしても、強度が低下してダウンホール中の水流等の刺激により崩壊するような状態となれば、崩壊したダウンホールツール用分解性ゴム部材は、フローバックなどにより容易に回収することができ、ダウンホールやフラクチャに目詰まりを生じさせることがないので、石油や天然ガス等の生産障害となることがない。また通常、ダウンホールの温度が高い方が、短時間でダウンホールツール用分解性ゴム部材の分解や強度低下が進行する。なお、坑井によっては地層中の含水量が低いことがあり、その場合にはフラクチャリング時に使用した水ベースの流体を、フラクチャリング後に回収することなく坑井中に残留させることで、ダウンホールツールの分解を促進させることができる。 [Disassembly of downhole tool]
A downhole tool such as a well drilling plug according to the present invention is generally used after completion of fracturing of predetermined sections, and the drilling of the well is completed and the well is completed, such as oil and natural gas. When starting production, the sealing function of the degradable rubber member for downhole tools is lost by various means such as chemical decomposition by biodegradation, hydrolysis or some other method or dissolution in a solvent, Furthermore, if desired, it can be easily disassembled or disassembled and removed together with other downhole tool members other than the decomposable rubber member for downhole tools such as mandrel, slip, and ring having decomposability. That is, after performing the sealing process of the wellbore using the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention, the decomposable rubber member for downhole tools loses its sealing function and is further decomposed as desired. (I) The seal for preventing fluid movement in the well can be released within a desired period. (Ii) Removal of unnecessary downhole tools that hinder production is facilitated. (Iii) A downhole tool that does not require any crushing treatment of the downhole tool or the downhole tool member before the start of production by forming the other members provided with degradable materials such as PGA and PLA, more preferably PGA. (Iv) not limited to downhole tools used in the fracturing process, It can be applied to various downhole tools used in a variety of processes that are essential, all of which are advantageous. The well drilling method for protecting a sensor or the like using the decomposable protective member for a downhole tool according to the present invention has similar advantages. In addition, it is preferable that the degradable rubber member for downhole tools remaining after the completion of the well treatment has completely disappeared before the start of production, but the strength is reduced even if it has not completely disappeared. If it becomes a state that collapses due to a stimulus such as a water flow in the downhole, the disintegratable rubber member for the downhole tool can be easily recovered by a flowback, etc. Since clogging does not occur, there is no obstacle to production of oil or natural gas. In general, when the temperature of the downhole is higher, the decomposable rubber member for downhole tool is decomposed and the strength is lowered in a shorter time. Depending on the well, the water content in the formation may be low. In this case, the water-based fluid used during fracturing is left in the well without being recovered after fracturing. Can be promoted.

本発明の具体的態様によれば、更に、ｉ）本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法、ｉｉ）本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備え、さらに分解性材料（好ましくはＰＧＡ）を含有する他のダウンホールツール用部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法、及び、ｉｉｉ）本発明のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備え、該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、他のダウンホールツール用部材に接する、及び／または、他のダウンホールツール用部材を覆うように配置されてなるダウンホールツールを使用して、坑井処理を行った後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法が提供される。   According to a specific aspect of the present invention, further, i) after sealing the wellbore using the downhaul tool provided with the degradable rubber member for a downhaul tool of the present invention, the downhole is formed in the wellbore. A well drilling method characterized in that a degradable rubber member for hall tools is decomposed, ii) a degradable rubber member for downhole tools according to the present invention, and further containing a degradable material (preferably PGA) A well drilling characterized in that after the downhole tool is sealed using the downhole tool having the above-described member, the decomposable rubber member for the downhole tool is decomposed in the wellhole. And iii) the decomposable rubber member for downhole tools of the present invention, wherein the decomposable rubber member for downhole tools is in contact with other downhole tool members, and / or After the downhole tool is disposed so as to cover the downhole tool member, the decomposable rubber member for the downhole tool is decomposed in the well hole after the well treatment is performed. A featured well drilling method is provided.

本発明は、温度９３℃における引張弾性率の、温度２３℃における引張弾性率に対する比率が、２０％以上であることを特徴とするダウンホールツール用分解性ゴム部材であることによって、採掘条件が多様となる中で、過度のデザイン最適化の負担を要せず、確実に流体をシールして坑井処理を容易とし、かつ、所望の期間でシールを解除し、その除去や流路の確保ができるよう、所望に応じて設計可能な分解性シール部材や、センサーや流路等を保護し、その後容易に除去できるよう設計可能な分解性保護部材に適用可能であることによって、坑井掘削の経費軽減や工程短縮ができるダウンホールツール用分解性ゴム部材を提供することができ、更に、該部材を備えるダウンホールツール、及び坑井掘削方法を提供することができるので、産業上の利用可能性が高い。   The present invention is a degradable rubber member for downhole tools, characterized in that the ratio of the tensile elastic modulus at a temperature of 93 ° C. to the tensile elastic modulus at a temperature of 23 ° C. is 20% or more. Under various circumstances, without excessive design optimization burdens, fluids can be reliably sealed to facilitate well treatment, and the seals can be released in a desired period to remove them and secure flow paths. It can be applied to a degradable seal member that can be designed as desired, and a degradable protective member that can be designed so that it can be easily removed after protecting the sensor, flow path, etc. Because it is possible to provide a decomposable rubber member for a downhole tool that can reduce costs and shorten the process, and further, it is possible to provide a downhole tool including the member and a well excavation method. It has high industrial applicability.

Claims (22)

温度９３℃における引張弾性率の、温度２３℃における引張弾性率に対する比率が、２０％以上であることを特徴とするダウンホールツール用分解性ゴム部材。   A degradable rubber member for a downhole tool, wherein a ratio of a tensile elastic modulus at a temperature of 93 ° C to a tensile elastic modulus at a temperature of 23 ° C is 20% or more. 表面硬度がＡ６０〜Ｄ８０の範囲内である請求項１記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for downhole tools according to claim 1, wherein the surface hardness is in the range of A60 to D80. 温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する減少率が５％以上である請求項１または２記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The degradable rubber member for downhaul tools according to claim 1 or 2, wherein a reduction rate of 50% strain compressive stress after immersion in water at a temperature of 150 ° C for 24 hours with respect to 50% strain compressive stress before immersion is 5% or more. . 温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の質量の、浸漬前の質量に対する減少率が５％以上である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The degradable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 3, wherein a decrease rate of the mass after immersion in water at a temperature of 150 ° C for 24 hours with respect to the mass before immersion is 5% or more. ウレタンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、アクリルゴム、脂肪族ポリエステルゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種である分解性ゴムを含有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   At least one selected from the group consisting of urethane rubber, natural rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, styrene rubber, acrylic rubber, aliphatic polyester rubber, chloroprene rubber, polyester thermoplastic elastomer and polyamide thermoplastic elastomer The decomposable rubber member for downhole tools according to any one of claims 1 to 4, comprising a degradable rubber. 分解性の官能基を有する分解性ゴムを含有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 5, comprising a degradable rubber having a degradable functional group. 強化材を含有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for downhole tools according to any one of claims 1 to 6, comprising a reinforcing material. シール部材である請求項１乃至７のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 7, which is a seal member. 環状の成形体である請求項８記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for a downhole tool according to claim 8, which is an annular molded body. 環状の成形体が、ダウンホールツールに備えられるマンドレルの軸方向と直交する外周面上に置かれるものである請求項９記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for a downhole tool according to claim 9, wherein the annular molded body is placed on an outer peripheral surface orthogonal to an axial direction of a mandrel provided in the downhole tool. ボールまたはボールシートである請求項１乃至７のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 7, which is a ball or a ball sheet. ダウンホールツール用分解性保護部材である請求項１乃至７のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 7, which is a degradable protective member for a downhole tool. 坑井掘削用プラグに備えられる請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材。   The decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 12, which is provided in a plug for well excavation. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツール。   A downhaul tool provided with the decomposable rubber member for downhaul tools of any one of Claims 1 thru | or 13. 坑井掘削用プラグである請求項１４記載のダウンホールツール。   The downhole tool according to claim 14, which is a plug for well excavation. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用する坑井掘削方法。   A well excavation method using the decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 13. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用して、ダウンホールツールとケーシングとの間の流体をシールする坑井掘削方法。   The well excavation method which seals the fluid between a downhole tool and a casing using the decomposable rubber member for downhole tools of any one of Claims 1 thru | or 13. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材を使用して、坑井孔の目止め処理を行った後に、ダウンホールツールが分解される坑井掘削方法。   The well excavation method by which a downhole tool is decomposed | disassembled after performing the sealing process of a well hole using the decomposable rubber member for downhole tools of any one of Claims 1 thru | or 13. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法。   A downhole tool comprising the decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 13, wherein the downhole tool is sealed in the wellhole after the wellhole is sealed. A well excavation method in which a functional rubber member is disassembled. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備え、さらに分解性材料を含有する他のダウンホールツール用部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法。   A downhole tool comprising the decomposable rubber member for a downhole tool according to any one of claims 1 to 13, and further comprising another downhaul tool member containing a degradable material. A well excavation method, wherein after the hole is sealed, the decomposable rubber member for downhole tool is decomposed in the well hole. 他のダウンホールツール用部材に含有される分解性材料がポリグリコール酸である請求項２０記載の坑井掘削方法。   21. The well drilling method according to claim 20, wherein the degradable material contained in the other member for downhole tool is polyglycolic acid. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用分解性ゴム部材を備え、該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が、他のダウンホールツール用部材に接する、及び／または、他のダウンホールツール用部材を覆うように配置されてなるダウンホールツールを使用して、坑井処理を行った後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用分解性ゴム部材が分解されることを特徴とする坑井掘削方法。   14. A downhole tool degradable rubber member according to any one of claims 1 to 13, wherein the downhole tool degradable rubber member is in contact with another downhole tool member and / or After the downhole tool is disposed so as to cover the downhole tool member, the decomposable rubber member for the downhole tool is decomposed in the well hole after the well treatment is performed. Well drilling method characterized.
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