BR112014026064B1

BR112014026064B1 - elemento de ferramenta de fundo de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto

Info

Publication number: BR112014026064B1
Application number: BR112014026064A
Authority: BR
Inventors: Saijo Hikaru; Sato Hiroyuki; Yoshida Katsumi; Okura Masayuki
Original assignee: Kureha Corp
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2019-12-03
Also published as: MX352262B; WO2014010267A1; CN104508235B; JPWO2014010267A1; US9574418B2; JP6117784B2; MX2014012879A; US20150292292A1; EP2873800B1; EP2873800A1; CA2872240A1; CA2872240C; AU2013288065A1; CN104508235A; AU2013288065B2; BR112014026064A2; EP2873800A4; RU2583466C1

Abstract

resumo "elemento de ferramenta de fundo de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto" é apresentado um elemento da ferramenta de fundo de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto, que compreende um corpo moldado a partir de uma resina de ácido poliglicólico misturada com um material de reforço à base de fibras curtas inorgânicas ou orgânicas, e que tem características de taxa de redução de espessura, quando mantido em água a 120 °c, que incluem: uma taxa de redução de espessura inicial (sob a forma de uma média para um período de retenção de 4 horas) que é no máximo 0,8 vezes aquela de um corpo moldado composto somente de resina de ácido poliglicólico, e tem uma taxa de redução de espessura final (após a espessura ter diminuído para 50% ou menos de uma espessura inicial) que é maior que 1,5 vezes a taxa de redução de espessura inicial. como resultado, é possível obter um elemento da ferramenta de fundo de poço que é uma ferramenta temporária para formação ou reparo de fundos de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto, inclusive óleo e gás, ou uma peça da ferramenta, que permite um projeto mais acurado das características de esfacelamento do mesmo. 1/1

Description

DESCRIÇÃO TÍTULO DA INVENÇÃO "ELEMENTO DE FERRAMENTA DE FUNDO DE POÇO PARA RECUPERAÇÃO DE RECURSOS DE HIDROCARBONETO" CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um elemento que é uma ferramenta em si ou um componente de uma ferramenta para formação ou reparo de poços para a recuperação de recursos de hidrocarboneto que incluem óleo e gás.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os fundos de poço (poços de perfuração subterrâneos) são preparados para recuperação de recursos de hidrocarboneto, inclusive óleo e gás (algumas vezes chamados, representativamente, de "óleo" mais adiante neste documento) a partir do subsolo, e ferramentas para a formação ou o reparo dos fundos de poço, como tampões de fraturamento (tampões desintegráveis), conjuntos vedadores, retentores de cimento, pistolas de perfuração, vedadores de esfera, tampões de vedação e obturadores (chamados, de maneira inclusiva, de "ferramentas de fundo de poço" mais adiante neste documento), são usadas e em seguida desintegradas ou deixadas cair para dentro do subsolo, sem recuperação das mesmas, como ocorre em muitos casos. (Exemplos de tais ferramentas de fundo de poço e maneiras de usar as mesmas são mostrados, por exemplo, nos documentos de patente 1 a 5). Portanto, para essas ferramentas de uso temporário, é recomendado que a totalidade ou um componente das mesmas consista em uma peça de ligação (isto é, o elemento da ferramenta de fundo de poço) que permita o esfacelamento, com um polímero degradável. Os exemplos desse tipo de polímero degradável podem incluir: polissacarídeo, como amido ou dextrina; polímeros de albumina animal, como quitina e quitosano; poliésteres alifáticos, como ácido polilático (APL, tipicamente poli ácido L-láctico (PLLA)), ácido poliglicólico (PGA), ácido polibutírico e ácido polivalérico; e adicionalmente ácidos poliamino, poli(óxido de etileno), etc. (documentos de patente 1 e 2). Entretanto, a tecnologia para projetar a resistência mecânica e o tempo para esfacelamento de um elemento da ferramenta de fundo de poço como mediante o uso desse tipo de polímero degradável não foi satisfatoriamente desenvolvida. Isso se deve ao fato de ter sido difícil avaliar com precisão o comportamento de degradação do polímero degradável. DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR Documentos de patente [003] [Documento de patente 1 ] US2005 / 0205266A, [004] [Documento de patente 2] US2005 / 0205265A, [005] [Documento de patente 3] US2009 / 0101334A, [006] [Documento de patente 4] US7621336B, [007] [Documento de patente 5] US7762342B.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Problema a ser resolvido pela invenção [008] Em vista do supracitado estado da técnica convencional, um objetivo principal da presente invenção consiste em apresentar um elemento da ferramenta de fundo de poço que permita um projeto mais acurado das características de degradação por meio da seleção e formatação adequadas de uma composição de polímero degradável.

Meios para resolução dos problemas [009] O elemento da ferramenta de fundo de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto da presente invenção compreende um corpo moldado a partir de uma resina de ácido poliglicólico misturada com um material de reforço à base de fibras curtas inorgânicas ou orgânicas, e tem características de taxa de redução de espessura, quando mantido em água a 120 °C, que incluem: uma taxa de redução de espessura inicial (sob a forma de uma média para um período de retenção de 4 horas) que é no máximo 0,8 vezes aquela de um corpo moldado composto somente de resina de ácido poliglicólico, e tem uma taxa de redução de espessura final (após a espessura ter diminuído para 50% ou menos de uma espessura inicial) que é maior que 1,5 vezes a taxa de redução de espessura inicial. [010] Será feita uma breve descrição de uma história através da qual os presentes inventores estudaram o supracitado objeto para chegar à presente invenção. Como resultado do estudo dos presentes inventores, as resinas de poliéster alifático mostram, em geral, uma degradabilidade em água que é geralmente adequada para formação de elementos de ferramenta de fundo de poço entre os quais, porém, o ácido poliglicólico (PGA) mostra uma característica peculiar de degradação em água que difere notavelmente daquelas de outras resinas de poliéster alifático, conforme mostrado na Figura 1 (dados de redução de espessura em água a 149 °C), em contraste com o ácido polilático (PLLA) como um exemplo representativo de resinas de poliéster alifático. Mais especificamente, o mesmo mostra uma característica de taxa constante de redução de espessura (em outras palavras, taxa linear de redução de espessura) com o tempo em água. Portanto, se uma espessura efetiva que contribui para as características necessárias, como a resistência a ser mantida e o desempenho de vedação ou selagem de um elemento da ferramenta de fundo de poço, for adequadamente configurada conforme o tempo até o esfacelamento do componente em questão, ser torna possível projetar a resistência e o tempo de retenção do elemento da ferramenta de fundo de poço. Com base nessa descoberta, os presentes inventores propuseram um elemento da ferramenta de fundo de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto que compreende um corpo moldado a partir de uma resina de ácido poliglicólico que tem um peso molecular ponderal médio de pelo menos 70.000, que tem uma espessura efetiva que é 1/2 ou mais de uma espessura crítica de decomposição da superfície, e que exibe uma taxa de redução de espessura (velocidade) em água que é constante em relação ao tempo. (WO2013/183363A). Entretanto, os elementos de ferramenta de fundo de poço podem ser usados de várias maneiras, dependendo de quais características de esfacelamento exigidas dos mesmos também possam variar, e embora a supracitada característica de redução de espessura linear da resina de ácido poliglicólico seja muito útil para projetar o tempo de esfacelamento, em alguns casos pode ser desejável reduzir a taxa de decomposição. Particularmente, para uso como um elemento de obturação ou vedação, é desejável em muitos casos que o elemento da ferramenta de fundo de poço mostre uma deformabilidade suprimida durante um número finito de horas de trabalho, e se esfacele rapidamente após a operação. Como resultado de estudos adicionais dos presentes inventores, descobriu-se adicionalmente que um corpo moldado formado a partir de uma resina de ácido poliglicólico mesclada com um material de reforço à base de fibras curtas inorgânicas ou orgânicas mostra não só uma resistência simplesmente aprimorada, como também características de degradação desejáveis, de modo que a taxa de redução de espessura em água seja inicialmente suprimida de maneira notável, mas a taxa de redução de espessura final, após a espessura ter sido reduzida para além de um certo grau, se torne muito rápida, e que o período de supressão da taxa de redução de espessura inicial possa ser controlado pela razão de aspecto (isto é, razão entre comprimento e diâmetro (L/D)) do material de reforço à base de fibras curtas a ser mesclado. O elemento da ferramenta de fundo de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto da presente invenção foi obtido com base nessas descobertas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] A Figura 1 é um gráfico mostrando a alteração de espessura de acordo com o tempo, durante o teste de decomposição em água a 149 °C de um corpo moldado em PGA em comparação a um corpo moldado em PLLA.

[012] A Figura 2 é um gráfico mostrando a alteração de espessura de acordo com o tempo, durante o teste de decomposição em água a 120 °C de peças moldadas somente em PGA (Exemplo Comparativo 1) e PGA com incorporação de fibra de vidro (Exemplo 1).

[013] A Figura 3 é um gráfico mostrando a alteração de espessura de acordo com o tempo, durante o teste de decomposição em água a 80 °C de peças moldadas somente em PGA e em PGA com incorporação de fibra de vidro. [014] A Figura 4 é um gráfico mostrando a alteração de espessura de acordo com o tempo, durante o teste de decomposição em água a 60 °C de peças moldadas somente em PGA e em PGA com incorporação de fibra de vidro. [015] A Figura 5 é um gráfico mostrando uma alteração no período de supressão da taxa de redução de espessura inicial a 120 °C durante imersão em água de um corpo moldado com incorporação de fibra de vidro, dependendo de uma diferença na razão de aspecto (L/D) das fibras de vidro.

Melhor modo para colocar a invenção em prática [016] Mais adiante neste documento, a presente invenção será descrita com detalhes com referência a modalidades preferenciais da mesma. (Resina de ácido poliglicólico) [017] O elemento da ferramenta de fundo de poço da presente invenção compreende um corpo moldado a partir de uma resina de ácido poliglicólico mesclada com um material de reforço à base de fibras curtas inorgânicas ou orgânicas. O uso de uma resina de ácido poliglicólico é particularmente preferencial, pois a mesma tem excelente resistência inicial, conforme representado por sua resistência à compressão, que está no nível mais alto entre as resinas termoplásticas, e também um grande efeito de supressão da taxa de redução da espessura em água, mediante a incorporação de um material de reforço à base de fibras curtas. A resina de ácido poliglicólico usada na presente invenção pode incluir homopolímero de ácido glicólico (especificamente, ácido poliglicólico (PGA)) que consiste apenas em uma unidade de ácido glicólico (-OCH2-CO-) como unidade recorrente, e também um copolímero de ácido glicólico que inclui outras unidades de monômero (comonômero), como unidades de ácido hidróxi carboxílico, de preferência unidades de ácido lático, em uma proporção de no máximo 50%, em peso, de preferência no máximo 30%, em peso e, com mais preferência, no máximo 10%, em peso. A taxa de hidrólise, a cristalinidade, etc., da resina de ácido poliglicólico pode ser modificada em parte por meio da conversão da mesma em um copolímero que inclui uma outra unidade monomérica.

[018] É usada uma resina de ácido poliglicólico que tem um peso molecular ponderal médio (PM) de pelo menos 70.000, de preferência de 70.000 a 500.000. Se o peso molecular ponderal médio for menor que 70.000, as características de resistência inicial necessárias para um elemento de ferramenta serão prejudicadas. Por outro lado, se o peso molecular ponderal médio exceder 500,000, a resina de ácido poliglicólico estará sujeita a ter características de moldagem e de processamento indesejavelmente inferiores. [019] Para obter resina de ácido poliglicólico de peso molecular tão grande, ao invés de polimerização de ácido glicólico é preferencial adotar um processo de submeter um glicolídeo, que é um dímero de ácido glicólico, à polimerização por abertura de anel na presença de uma pequena quantidade de catalisador (catalisador de cátion, como carboxilato de estanho orgânico, haleto de estanho ou haleto de antimônio) e substancialmente na ausência de um solvente (isto é, sob condições de polimerização em massa) sob aquecimento a temperaturas de cerca de 120 a 250 °C. Consequentemente, no caso de formação de um copolímero, é preferencial usar como comonômero uma ou mais espécies de lactídeos, conforme representado pelo lactídeo que é um dímero do ácido láctico, e lactonas (por exemplo, caprolactona, beta-propiolactona, beta-butiro- lactona). [020] A propósito, o ponto de fusão (Tm) de resina de ácido poliglicólico é geralmente 200 °C ou mais alto. Por exemplo, o ácido poliglicólico tem um ponto de fusão de cerca de 220 °C, uma temperatura de transição vítrea de cerca de 38 °C e uma temperatura de cristalização de cerca de 90 °C. Entretanto, o ponto de fusão da resina de ácido poliglicólico pode variar em parte dependendo do peso molecular da mesma, das espécies de comonômero, etc.

[021] Embora o elemento da ferramenta de fundo de poço da presente invenção inclua uma resina de matriz que é geralmente composta somente pela resina de ácido poliglicólico, também é possível usar uma blenda com uma outra resina termoplástica, como um outro poliéster alifático, um poliéster aromático, ou um elastômero, com o propósito de controlar a degradabilidade, etc. Entretanto, a quantidade de mistura dos mesmos precisa ser controlada de modo a não obstruir a presença da resina de ácido poliglicólico como resina de matriz, isto é, menos de 30%, em peso, de preferência menos de 20%, em peso e, com mais preferência, menos de 10%, em peso, da resina de ácido poliglicólico. (Material de reforço à base de fibras curtas) [022] O elemento da ferramenta de fundo de poço da presente invenção é obtido mediante a modelagem da resina de poliéster alifático que foi mesclada com um material de reforço à base de fibras curtas. O material de reforço à base de fibras curtas pode compreender um material de reforço à base de fibras inorgânicas ou orgânicas, como fibra de vidro, fibra de carbono, fibra de boro, fibra de aramida, fibra polimérica de cristal líquido e fibra celulósica (por exemplo, fibra de cânhamo de hibisco (kenaf)). Dentre esses materiais de reforço à base de fibras, é preferencial o uso de um que tenha ona diâmetro do eixo geométrico mais curto (D) de 0,1 a 1.000 gm, com mais preferência de 1 a 100 gm e, com particular preferência, de 5 a 20 gm, e uma razão de aspecto (L/D) de 2 a 1.000, com mais preferência de 3 a 300 e, com particular preferência, de 3 a 150, e que é geralmente chamada de fibra moída ou fibra picada. Um diâmetro mais curto (D) menor que 0,1 gm tem a probabilidade de não oferecer resistência suficiente para retardar o esfacelamento e um diâmetro do eixo geométrico mais curto maior que 1.000 gm tem a probabilidade de resultar em um comportamento não uniforme do corpo moldado. Uma razão de aspecto (L/D) menor que 2 não oferece o efeito de retardo no esfacelamento, e maior que 1.000, se torna difícil dispersar uniformemente o material de reforço à base de fibras curtas por meio de amassamento do material fundido.

[023] De acordo com o conhecimento dos presentes inventores, foi observada uma tendência de que uma maior razão de aspecto (L/D) resulte em um período inicial aumentado de supressão da taxa de redução de espessura (conforme mostrado nos Exemplos de 1 a 3 e na Figura 5, descrita mais adiante), de modo que é possível controlar, isto é, aumentar ou diminuir até um certo ponto, o período inicial de supressão da taxa de redução de espessura. [024] O efeito de supressão da taxa de redução de espessura de um corpo moldado em resina de ácido poliglicólico, mediante a incorporação de um material de reforço à base de fibras curtas, pode ser obtido com a misturação de um material de reforço à base de fibras curtas, como ocorre com a resina de ácido poliglicólico. Com o propósito de otimizar a possibilidade de manuseio do material de reforço e o propósito de elevar a resistência mecânica do elemento da ferramenta de fundo de poço resultante, por exemplo, também é desejável usar o material de reforço à base de fibras após a colagem ou aglutinação do mesmo com uma ou mais espécies de agentes de colagem (ou aglutinação) selecionados dentre, por exemplo, resinas epóxi, resinas de uretano, resinas de acrilato, agentes de acoplamento de silano e resinas de acetato de vinila. (A colagem do material de reforço à base de fibras curtas antes da incorporação do mesmo à resina de ácido poliglicólico é eficaz para acentuar a dispersibilidade do material de reforço à base de fibras, de modo a otimizar as propriedades do corpo moldado em resina de ácido poliglicólico. Foi confirmado por observação ao microscópio que, em muitos casos, as fibras de reforço ficam dispersas substancialmente como fibras individuais no corpo moldado em resina de ácido poliglicólico resultante. Portanto, o diâmetro do material de uma fibra individual é usado como o diâmetro mais curto D para cálculo da razão de aspecto (L/D) que influencia o efeito de misturação do material de reforço à base de fibras curtas, mesmo nos casos em que o material de reforço à base de fibras é adicionado após a colagem.) Entre os agentes de colagem, é especialmente desejável o uso de um agente colante à base de resina epóxi por si só, ou uma mistura do mesmo com outro agente colante, tendo em vista o efeito de reforço e o efeito de retenção do peso molecular da resina de ácido poliglicólico da matriz. Os exemplos de combinações particularmente preferenciais podem incluir uma combinação de fibra de vidro e um agente colante à base de resina epóxi, e uma combinação de fibra de carbono e um agente colante à base de resina epóxi. Quando usado, o agente colante pode estar presente, de preferência, a um teor de 0,1 a 10,0%, em peso, com mais preferência de 0,3 a 5,0%, em peso, do total de material de reforço à base de fibras curtas aglutinado.

[025] O material de reforço à base de fibras curtas pode ser, de preferência, incorporado a um teor de 1 a 50 partes, em peso, com mais preferência de 5 a 45 partes, em peso e, com particular preferência, de 10 a 40 partes, em peso, por 100 partes, em peso, de resina de ácido poliglicólico. Um teor menor que 1 parte, em peso, deixa de desenvolver resistência suficiente para retardar o esfacelamento, e maior que 50 partes, em peso, dificulta a dispersão uniforme do material de reforço à base de fibras curtas por meio de amassamento do material fundido. Se a quantidade de material de reforço à base de fibras curtas incorporado for aumentada dentro do intervalo supracitado, é observada uma tendência de que o período inicial de supressão da taxa de redução de espessura aumente, de modo que, em combinação com a supracitada razão de aspecto, se torne possível controlar, isto é, aumentar ou diminuir, o período inicial de supressão da taxa de redução de espessura.

[026] Mais especificamente, mediante o controle da composição da resina de matriz compreendendo principalmente a resina de ácido poliglicólico, e do eixo geométrico mais curto, da razão de aspecto e da quantidade do material de reforço à base de fibras curtas a ser incorporado, etc., o elemento da ferramenta de fundo de poço da presente invenção, quando mantido em água a 120 °C, apresenta características de redução de espessura, que incluem uma taxa de redução de espessura inicial que é no máximo 0,8 vezes, de preferência no máximo 0,5 vezes e, com particular preferência, 0,3 vezes, ou menos, a taxa de redução de espessura inicial do corpo moldado em resina de ácido poliglicólico por si só; uma taxa de redução de espessura final que é maior que 1,5 vezes, de preferência ao menos 4,0 vezes e, com particular preferência, 8,0 vezes, ou mais, a taxa de redução de espessura inicial; e um período inicial de supressão da taxa de redução de espessura, de preferência de ao menos 1,0 hora, com mais preferência de pelo menos 3 horas e, com preferência adicional, de 5 horas ou mais. Entretanto, os valores característicos supracitados são valores obtidos sob as condições de imersão em água a 120 °C, como base, e podem mudar notavelmente com alterações nas reais condições do ambiente de trabalho, conforme representado por uma condição de temperatura diferente. [027] À resina de ácido poliglicólico, além do material de reforço à base de fibras curtas, é adicionalmente possível acrescentar vários aditivos, como estabilizante térmico, fotoestabilizante, plastificante, dessecante, agente impermeabilizante, repelente de água e lubrificante, conforme necessário, dentro de um intervalo que não cause efeitos adversos ao objetivo da presente invenção. [028] A resina de ácido poliglicólico mesclada com o supracitado material de reforço à base de fibras curtas inorgânicas ou orgânicas (e outros componentes opcionais) obtido da maneira acima descrita pode ser, de preferência, formado por meio de um método de termoformação convencional, como modelagem por injeção, extrusão de massa fundida, extrusão e solidificação, modelagem por compactação e modelagem centrífuga ou, se necessário, adicionalmente mediante recorte no formato de um elemento ou artigo que constitui o todo ou um componente de várias ferramentas de fundo de poço, como tampões de fraturamento, conjuntos vedadores, retentores de cimento, pistolas de perfuração, vedadores de esfera, tampões de vedação e obturadores, conforme exemplificado nos documentos de patente de 1 a 5, supracitados. (Espessura efetiva) [029] A espessura efetiva do corpo moldado feito de resina de poliéster alifático mesclada com um material de reforço à base de fibras curtas inorgânicas ou orgânicas e que forma um elemento de ferramenta de fundo de poço é definida como uma redução da espessura que pode ser perdida ao longo do tempo durante os qual são necessárias as características (por exemplo, uma força de ligação para um elemento de conexão, e uma função de obturação ou vedação para um tampão ou um vedante) do elemento da ferramenta de fundo de poço. Nos casos onde somente uma superfície principal do elemento de ferramenta fica exposta a um meio aquoso formando o ambiente de operação (por exemplo, quando a outra superfície dentre as duas superfícies principais está unida a um componente não degradável, ou no caso de um elemento esférico, etc.), a espessura efetiva e a taxa de redução de espessura podem ser determinadas com base na espessura (ou raio) daquela superfície. A espessura efetiva de um corpo moldado formador de elemento de ferramenta pode ser escolhida, de modo geral, no intervalo de 1 a 1.000 mm, especialmente de 2 a 500 mm, embora possa variar marcadamente conforme o formato ou o modo de uso do elemento de ferramenta.

[030] O elemento da ferramenta de fundo de poço da presente invenção é formado com uma espessura efetiva que é projetada para ser espontaneamente degradada após o uso em um meio aquoso ambiental, a uma temperatura prescrita de, por exemplo, 20 a 180 °C, para operações como formação, reparo e alargamento de fundos de poço. É também possível, entretanto, acelerar o esfacelamento do mesmo após o uso, conforme desejado, por meio da elevação da temperatura ambiente, por exemplo, pela injeção de vapor d'água quente.

Exemplos [031] Mais adiante neste documento, a presente invenção será descrita mais especificamente com base nos Exemplos e nos Exemplos Comparativos. Os valores característicos revelados neste relatório descritivo que incluem Exemplos descritos mais adiante são baseados em valores medidos de acordo com os métodos a seguir. <Peso molecular ponderal médio (PM)>

[032] Para a medição dos pesos moleculares ponderais médios (PM) do ácido poliglicólico (PGA) e do ácido polilático (PLA), cada amostra de 10 mg foi dissolvida em hexafluoroisopropanol (HFIP) contendo trifluoroacetato de sódio dissolvido a uma concentração de 5 mM para formar uma solução em 10 ml, que foi, então, filtrada através de um filtro de membrana para obter uma solução de amostra. A solução de amostra em 10 pL foi injetada no equipamento de cromatografia de permeação em gel (GPC), para medir o peso molecular sob as seguintes condições. Consequentemente, a solução de amostra foi injetada no aparelho GPC dentro de 30 minutos após a dissolução. <Condições de GPC >

Aparelho: Shimadzu LC-9A, Coluna: HFIP-806M x2 (conexão em série) + Pré-coluna: HFIP-LG x1 Temperatura da coluna: 40 °C, Líquido de eluição: Uma solução HFIP que contém 5 mM de trifluoroacetato de sódio dissolvido na mesma.

Taxa de fluxo: 1 ml/min.

Detector: Medidor de índice de refração diferencial Calibração de peso molecular: Uma curva de calibração foi preparada por meio do uso de cinco amostras de peso molecular padrão de metacrilato de polimetila tendo pesos moleculares diferentes (disponíveis junto à POLYMER LABORATORIES Ltd.) e foi usada para determinar os pesos moleculares. <Diâmetro do eixo geométrico mais curto (D) e razão de aspecto (L/D) do material de reforço à base de fibras curtas>

[033] Para medir uma razão de aspecto (L/D) da fibra de vidro ou da fibra de carbono que tende a ser cortada durante a composição dos péletes usados nos Exemplos, etc., descritos mais adiante, os péletes produzidos por composição foram submetidos a calcinação a 700 °C, de modo a remover somente a resina dos péletes e recuperar somente a fibra. Foram tomadas cem vistas de fotografias por microscópio eletrônico das fibras obtidas, e foram obtidos valores de média numérica do diâmetro do eixo geométrico mais curto e do comprimento das fibras. O comprimento médio (L) obtido foi dividido pelo diâmetro médio do eixo geométrico mais curto (D), para se obter uma razão de aspecto (L/D) da fibra em uma peça moldada. Quanto ao diâmetro do eixo geométrico mais curto (D) e à razão de aspecto (L/D) de outras fibras curtas (uma fibra moída e uma fibra de aramida) que não são facilmente cortadas durante a composição, foram considerados os valores nominais antes do uso, tal como fornecidos pelos fabricantes. <Medição da redução de espessura> <Preparação de peças moldadas>

[034] As peças moldadas para medição da taxa de redução de espessura por imersão em água foram preparadas do seguinte modo, a partir de amostras peletizadas de resina (composições) dos Exemplos e Exemplos Comparativos descritos mais adiante.

[035] Uma lâmina de resina com 5 mm de espessura foi primeiro produzida por moldagem em prensa de amostras peletizadas, mediante o uso de uma estrutura de molde em aço inoxidável medindo 5 cm2 de fundo e 5 mm de profundidade. As condições de prensagem incluíam uma temperatura de 260 °C, um preaquecimento de 4 minutos, a prensagem a 5 MPa durante 2 minutos e o arrefecimento brusco da lâmina por placas resfriadas a água, após a prensagem. Posteriormente, várias lâminas produzidas foram empilhadas e submetidas à moldagem por prensa, para formar uma peça moldada de uma espessura predeterminada (12 mm ou 23 mm). As condições de prensagem incluíram uma temperatura de 260 °C, o preaquecimento de 7 minutos, a prensagem a 5 MPa durante 3 minutos e o arrefecimento brusco da lâmina por placas resfriadas a água, após a prensagem. As peças moldadas assim produzidas foram cristalizadas por tratamento térmico em um forno a 120 °C durante 1 hora e, então, usadas para o teste. (Teste de decomposição em água) [036] Uma das peças de resina moldadas obtidas conforme descrito acima foi colocada em uma autoclave de 1 litro que foi, então, preenchida com água deionizada para simular um teste de imersão por um tempo prescrito a uma temperatura prescrita. Então, a peça moldada após a imersão foi retirada e cortada para expor uma seção da mesma, e foi deixada descansar de um dia para o outro em uma sala seca para fornecer uma peça seca. Foi medida a espessura da parte central (porção dura) da mesma e, com base em uma diferença a partir da espessura inicial, foi calculada uma espessura reduzida. As alterações na redução da espessura ao longo do tempo foram obtidas com base nos valores da redução de espessura medidos em vários períodos de tempo de imersão a uma temperatura fixa, mediante o uso de várias peças moldadas. Por exemplo, os péletes compostos de PGA/GF (fibra de vidro) (= 70/30) do Exemplo 1 e os péletes contendo somente PGA do Exemplo Comparativo 1, descritos mais adiante, foram usados para obtenção de peças moldadas da maneira acima descrita, e as alterações na redução de espessura com o tempo no teste de decomposição em água (120 °C, 80 °C e 60 °C) foram medidas e são mostradas, respectivamente, nas Figuras de 2 a 4. <Taxa de redução de espessura inicial>

[037] Com referência à Figura 2, mostrando os resultados para o teste de decomposição em água a 120 °C, por exemplo, comparados à taxa de redução de espessura inicial (média de 4 horas iniciais) (= 0,36 mm/h, com base em um lado) das peças moldadas somente em PGA, indicadas por círculos pretos, a taxa de redução de espessura inicial (=0,04 mm/h) da peça moldada em composto de PGA/GF, indicada por círculos brancos resultou em cerca de 0,11 vezes, de modo que foi observada uma notával supressão da taxa de redução de espessura inicial pela incorporação de fibra de vidro (GF). <Taxa de redução de espessura final>

[038] Novamente com referência à Figura 2, a peça para teste até após cerca de 36 horas de imersão em água estava em um estado sólido, permitindo uma medição de espessura, e a linearidade da taxa de redução de espessura também foi boa, de modo que se considera que o período inicial de supressão da taxa de redução de espessura continuou até esse ponto no tempo. Portanto, uma taxa de redução de espessura final (por um lado) pode ser presumida como pelo menos um valor obtido dividindo-se metade da espessura residual t nesse ponto com um tempo decorrido (= X - 36 =Y = 12 h) a partir desse ponto até um ponto no tempo X (=cerca de 48 horas) em que o resíduo de peça sólida não foi observado, isto é, (t/Y) = 11/2/12 =0,46 mm/h ou mais. Consequentemente, a razão entre taxa de redução de espessura final/taxa de redução de espessura inicial pode ser calculada em 0,46/0,04 = 11,5 > 1,5, satisfazendo assim o requisito da presente invenção. [039] Mais adiante neste documento, são descritos Exemplos de preparação de vários péletes para o supracitado teste de decomposição em água. (Exemplo 1) <Condições de composição>

[040] O PGA por si só (PM (peso molecular ponderal médio) = 200.000, produzido pela Kureha Corp.) e fibra de vidro (GF) ligada com uma mistura de resina de uretano e resina epóxi ("GL-HF", produzido pela Owens Corning Co., com diâmetro do eixo geométrico mais curto de 10 pm e comprimento da fibra de 3 mm) foram fornecidos, a uma razão entre pesos de 70/30, por um alimentador a uma extrusora de rosca dupla ("2D25S", produzida pela Toyo Seiki Seisakusyo, Ltd.) e extrudada através de uma rosca com uma estrutura de filete completo a uma temperatura de extrusão de 250 °C para preparar péletes (diâmetro: cerca de 3 mm, comprimento: cerca de 3 mm) através de um peletizador. Como resultado, foram obtidos péletes compostos contendo fibras curtas de GF com uma razão de aspecto de 33. O peso molecular dos péletes compostos foi medido em 180.000. (Exemplo 2) [041] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pela alteração na estrutura de rosca da extrusora de rosca dupla, de modo a aplique uma força de cisalhamento durante o amassamento seguido de extrusão. Descobriu-se que os péletes continham fibra GF com uma razão de aspecto de 18. (Exemplo 3) [042] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo fato de ter sido usada fibra de vidro moída ("EFH50-31", produzida pela Central Glass CO., Ltd., com diâmetro do eixo geométrico mais curto de 11 μιη e comprimento da fibra de 50 pm) como a fibra de vidro (GF). A razão de aspecto das fibras curtas GF foi calculada em 4, a partir dos valores nominais fornecidos pelo fabricante. (Exemplo 4) [043] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pela alteração da razão entre os pesos do PGA e da fibra de vidro para 90/10. (Exemplo 5) [044] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo uso da fibra de vidro moída usada no Exemplo 3 e pela alteração na razão entre pesos para 90/10. (Exemplo 6) [045] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo uso de fibra de carbono ("CFEPU-HC", produzida pela Nippon Polymer Sangyo K.K., com diâmetro do eixo geométrico mais curto de 6 pm, e comprimento de 3 mm) como material de reforço. A razão de aspecto de fibra de carbono era de 32. (Exemplo 7) [046] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo uso de fibra de aramida ("TECNORA", produzida pela Teijin Co., com diâmetro do eixo geométrico mais curto de 12 pm, e comprimento de 3 mm) como material de reforço. A razão de aspecto foi calculada em 250, a partir dos valores nominais fornecidos pelo fabricante. (Exemplo 8) [047] O Exemplo 1 foi repetido, exceto pela alteração do material de reforço para fibra de vidro (GF) ligado com resina epóxi ("03JAFT592S", produzida pela Owens Corning Co., com diâmetro do eixo geométrico mais curto de 10 pm e comprimento da fibra de 3 mm). Como resultado, foram obtidos péletes compostos contendo fibras curtas de GF com uma razão de aspecto de 35. O peso molecular dos péletes compostos foi medido em 200.000. (Exemplo 9) [048] O Exemplo 1 foi repetido, exceto pela alteração do material de reforço para fibra de vidro (GF) ligado com resina de uretano ("03JAFT692", produzida pela Owens Corning Co., com diâmetro do eixo geométrico mais curto de 10 pm e comprimento da fibra de 3 mm). Como resultado, foram obtidos péletes compostos contendo fibras curtas de GF com uma razão de aspecto de 32. O peso molecular dos péletes compostos foi medido em 170.000. (Exemplo Comparativo 1) [049] Os péletes de PGA usados no Exemplo 1 foram usados tal como estavam, sem mistura de um material de reforço. (Exemplo Comparativo 2) [050] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pela mudança do material de reforço para talco e pela alteração da razão entre peso para 50/50. (Exemplo Comparativo 3) [051] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pela mudança do material de reforço para areia silicosa e pela alteração da razão entre peso para 50/50. (Exemplo Comparativo 4) [052] Os péletes foram preparados da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pela alteração do material de matriz para ácido polilático cristalino (PLLA, "4032D", produzido pela Nature Works LLC, PM = 260.000, ponto de fusão: 170 °C). (Exemplo Comparativo 5) [053] Os péletes de PLLA usados no Exemplo Comparativo 4 foram usados tal como estavam, sem mistura de material de reforço. <Teste de decomposição em água>

[054] Os péletes obtidos nos Exemplos e nos Exemplos Comparativos acima descritos foram usados no teste de decomposição em água a 120 °C, acima descrito, da maneira acima descrita para medição da velocidade de redução de espessura. Os resultados são mostrados coletivamente na Tabela 1, a seguir. *: ND significa "não medido".

[055] Além do mais, as peças moldadas a partir dos péletes do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 1 foram submetidas ao teste de decomposição em água também a 80 °C e 60 °C, em adição ao teste de decomposição em água a 120 °C. Os dados resultantes quanto a alteração de espessura ao longo do tempo são mostrados, respectivamente, nas Figuras de 2 a 4.

[056] Além do mais, a alteração de espessura ao longo do tempo pelo teste de decomposição em água a 120 °C foi similarmente medida em relação aos péletes dos Exemplos 2 e 3 contendo as fibras de vidro com razões de aspecto que eram diferentes do Exemplo 1. Os resultados são mostrados na Figura 5, juntamente com o resultado do Exemplo 1. Deve-se compreender que mesmo os produtos conformados contendo fibras de vidro similares resultam em períodos iniciais de supressão das taxas de redução de espessura notavelmente diferentes, devido a diferentes razões de aspecto. Além do mais, a partir de uma comparação entre o Exemplo Comparativo 4 e o Exemplo 1 na Tabela 1, nota-se que o efeito da supressão da taxa de redução de espessura mediante a incorporação de fibras de reforço obtida pelo elemento da ferramenta de fundo de poço da presente invenção não foi essencialmente obtida pelo Exemplo Comparativo 4 usando resina de PLLA em vez de resina de PGA como a resina de matriz (base).

Aplicabilidade industrial [057] Conforme descrito acima, de acordo com a presente invenção é apresentado um elemento da ferramenta de fundo de poço que é uma ferramenta para formação ou reparo de fundos de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto, inclusive óleo e gás, ou uma peça da ferramenta, que é capaz de suprimir o esfacelamento em um período inicial, e permitir um rápido esfacelamento em um período final, e que é particularmente adequado como um elemento de obturação ou vedação.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Elemento de ferramenta de fundo de poço para recuperação de recursos de hidrocarboneto, caracterizado pelo fato de compreender um corpo moldado a partir de uma resina de ácido poliglicólico misturada com um material de reforço à base de fibras curtas inorgânicas ou orgânicas, de modo que o material de reforço à base de fibras é incorporado a uma taxa de 1 a 50 partes em peso por 100 partes em peso de uma resina de matriz que compreende a resina de ácido poliglicólico que tem um peso molecular médio de pelo menos 70.000, o material de reforço à base de fibras possuindo um diâmetro no eixo mais curto (D) de 0,1 a 1.000 pm e uma razão (L/D) de 2 a 1.000, o corpo moldado possuindo uma espessura eficaz de 1 a 1.000 mm, o elemento de ferramenta de fundo de poço tem características de taxa de redução de espessura, quando mantido em água a 120 °C, que inclui: uma taxa de redução de espessura inicial (como média para um período de retenção de 4 horas) que é no máximo 0,8 vezes aquela de um corpo moldado composto somente de resina de ácido poliglicólico, e possuindo uma taxa de redução de espessura final (após a espessura ter diminuído para 50% ou menos de uma espessura inicial) que é maior que 1,5 vezes a taxa de redução de espessura inicial.

2. Elemento de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de redução de espessura inicial é no máximo 0,3 vezes a taxa de redução de espessura inicial do corpo moldado apenas em resina de ácido glicólico, e a taxa de redução de espessura final é pelo menos 8,0 vezes a taxa de redução de espessura inicial.

3. Elemento de ferramenta de fundo de poço, de acordo com qualquer das reivindicações de 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material de reforço à base de fibras curtas compreende fibra de vidro, fibra de carbono ou fibra de aramida.

4. Elemento de ferramenta de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o material de reforço à base de fibras curtas é ligado por um agente colante.

5. Elemento de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o agente colante compreende um agente de colagem de resina epóxi.

6. Elemento de ferramenta de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o material de reforço à base de fibras curtas compreende fibra de vidro ou fibra de carbono ligadas por um agente colante à base de resina epóxi.