CN106030023B - 钻井工具用分解性橡胶构件、分解性密封构件、分解性保护构件、钻井工具、以及钻井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种钻井工具用分解性橡胶构件；由该构件构成的钻井工具用分解性密封构件或保护构件；钻井用堵塞器等钻井工具以及钻井方法，所述钻井工具用分解性橡胶构件由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解性促进剂的橡胶材料(可以含有其他橡胶材料和/或强化材料)形成，优选在150℃的水中浸泡24小时后的质量或50％应变压缩应力的减少率为5％以上，并且/或者在150℃的水中浸泡72小时后的质量的减少率为5～100％，根据期望进一步在66℃的拉伸断裂应变为50％以上，70％应变压缩应力为10MPa以上且压缩断裂应变为50％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种为开发石油或天然气等油气资源而进行的钻井作业中使用的钻井用堵塞器等的钻井工具用分解性橡胶构件、分解性密封构件、分解性保护构件、钻井工具、以及钻井方法。
背景技术
石油或者天然气等的油气资源是通过具有多孔性及渗透性的地下层的井(油井或气井。有时统称为“坑井”)来进行挖掘和生产。伴随着能源消耗的增大，坑井也不断高深度化，世界上已经有深度超过9000m的挖掘纪录，在日本也有超过6000m的高深度坑井。在继续被开采的坑井中，有的地下层随着时间经过而渗透性下降，甚至渗透性原本就并不充分，为了从这些地下层中继续有效地开采油气资源，会对生产层进行刺激(stimulate)，作为刺激方法，已知有酸处理和破碎方法。酸处理是将盐酸或氢氟酸等强酸的混合物注入生产层中，通过使基岩的反应成分，即碳酸盐、粘土矿物、硅酸盐等溶解，来增加生产层的渗透性的方法，但已被指出了因使用强酸而产生的各种问题，而且包括各种对策在内还被提出了成本增大的问题。于是，利用流体压力在生产层形成龟裂即裂缝(fracture)的方法，也称为“压裂法”或“水压破碎法”受到了关注。
水压破碎法是利用水压等流体压力，以下有时会简称为“水压”，在生产层产生龟裂的方法，这种生产层的刺激方法，一般为先挖掘垂直孔，接着将垂直孔折弯，在地下数千米的地层内挖掘水平孔，然后利用高压将压裂液送入这些钻井孔内，这些钻井孔是指用来形成坑井而设置的孔，有时也会称为“钻井”，并利用水压在高深度地下的生产层，即产出石油或天然气等油气资源的层中产生龟裂即裂缝，并通过该裂缝采集油气资源。水压破碎法的有效性在所谓页岩油即在页岩中成熟的油、页岩气等非常规资源的开发中也已受到了关注。
为了实施使用压裂液流体等高压流体，利用水压在高深度地下的生产层，即产出页岩油等石油或页岩气等天然气等的油气资源的层中产生龟裂即裂缝、或者进行穿孔的坑井处理，通常采用以下方法。也就是说，对于在地下数千米的地层内挖掘出的钻井孔即钻井，从钻井孔的前端部开始依序进行封堵，并且将规定区域部分闭塞，利用高压将压裂液流体等流体送入该闭塞区域内，或者使用穿孔枪等内置火药的工具，在生产层产生龟裂、或进行穿孔。接着，闭塞下一个规定区域，通常为先行区域的前一个区域，即地上侧的区域实施压裂等，使龟裂、穿孔加剧。以下，重复实施该工序，直至完成必要的封堵和压裂等。
不仅是新的坑井挖掘，有时对于已经形成的钻井孔的所期望的区域，也会再次通过压裂来对生产层实施刺激。此时，也同样地会反复实施钻井孔的闭塞和压裂等操作。此外，为了实施坑井的完井，有时也会闭塞钻井孔，隔断来自下部的流体，在实施过该上部的完井后，再解除闭塞。
作为为了实施钻井孔的闭塞和压裂等而在坑井内使用的工具，即钻井工具，已知有各种工具。例如在专利文献1～3中公开了一种通过在芯骨的周围配置各构件即各要素来实施钻井孔的闭塞、固定的堵塞器，有时也称为“压裂塞”、“桥塞”或“封隔器”等。
专利文献1中公开了一种在芯轴的外周面上配置有金属制的滑环、弹性体制的密封件等的扩张性且分解性的堵塞器。专利文献2中公开了一种分解性的钻井堵塞器，其在芯轴的外周面上配置滑环(slip)、圆锥状构件(conical member)、由弹性体或橡胶等形成的可锻性要素(malleable element)等，具备球、挡板(flapper)等障碍(impediment)。专利文献3中公开了一种生物降解性的钻井工具即压裂塞，其在长条的筒状主体构件(tubularbody member)的外周面上配置有滑环、由多个密封件要素(sealing element)构成的封隔器要素集合体(packer element assembly)等。
另外，在专利文献4中公开了一种套筒系统，有时候也称为“flack sleeve”，其在套筒轴向上可移动地依次排列在中心部贯通通道(passageway)而设置的裂缝套筒活塞(fracture sleeve piston)，有时候也称为“piston”或“piston flack”，利用密封球(ballsealer)，有时候也简称为“ball”和球阀座(ball valve seat)，有时候也称为“ball seat”或简称为“seat”，依次形成密闭空间。
用于钻井的钻井工具在坑井完成之前依次配置在钻井孔内，并且利用高压流体进行压裂和穿孔等坑井处理，因此要求其具有能够抵抗流体压力堵塞即密封钻井孔内的所需区间的密封性能。同时，还要求一些坑井处理结束、想要实施下一坑井处理时，能够容易解除密封。进一步，在开始生产页岩油等石油或者页岩气等天然气(以下有时候会统称为“石油和天然气”或者“石油或天然气”)的阶段，需要解除密封的同时将所使用的钻井工具去除。通常，堵塞器等钻井工具不会被设计成可在使用后解除堵塞并回收的构造，因此要使用压裂(mill)、钻穿(drill out)等其他方法进行破坏或碎片化，从而进行去除，而压裂和钻穿需要较多的经费和时间。此外，也有特殊设计的、在使用后可收回的堵塞器(retrievableplug)，不过由于堵塞器设置在高深度地下，因此要将其全部回收，要耗费大量经费和时间。
进一步，用于钻井的钻井工具中，在坑井完成之前是依次配置在坑井内的，并且利用高压流体进行压裂和穿孔等坑井处理，接下来在一些坑井处理结束之后，解除密封，为了能够依次进行下一个坑井处理，要将各种传感器和流路作为钻井工具构件来配置。这些传感器和流路等，为了避免将钻井工具配置在地下的钻井孔内之际，由于摩擦或同其他构件的接触和冲突，以及在坑井处理中所使用的高压流体，而产生破损和损伤，需要利用保护构件和保护覆盖物来进行保护，例如使用聚氨酯橡胶等橡胶材料。传感器和流路在发挥所要求的功能时，需要去除该保护构件和保护覆盖物。由此，即便是保护传感器和流路等的钻井工具用保护构件，也要求其在具备对传感器和流路的保护功能的同时，具备可容易去除或者回收的功能。
专利文献1中公开了将滑环、芯轴由反应性金属等分解性的金属要素形成的技术。专利文献2中公开了具备利用预定的温度、压力、pH等进行分解的挡板、球等的技术。专利文献3中公开了将堵塞器或其构件由生物降解材料形成(formed from biodegradablematerials)的技术，但未公开具体的使用。需要说明的是，专利文献4中没有公开关于将套筒系统(flack sleeve)设为分解性的情况。
对能源资源的确保以及环境保护等的要求在不断提高，特别是在非常规资源的采掘扩大的情况下，一方面，高深度化等开采条件变得越来越严峻，另一方面开采条件不断多样化，例如作为温度条件，伴随着深度的多样化等发展到从小于60℃至200℃左右等多样的环境条件下的采掘。也就是说，作为压裂塞、桥塞、封隔器、水泥固定器、套筒系统(flacksleeve)等用于钻井工具的钻井工具构件，需要具有：在数千米的深度地下还能运送构件的机械强度即拉伸强度和压缩强度；在高深度地下的钻井中的高温和高湿度的环境下，即便同回收对象即油气接触也能够维持机械强度等的耐油性、耐水性以及耐热性。另外，对于钻井工具构件而言，例如对于钻井用密封构件(属于钻井工具用橡胶构件)而言，要求其具有下述密封性能等各特性，即，为了实施穿孔、压裂，而将钻井所需空间密封时，对钻井工具和钻井孔的内壁、具体而言对与配置在钻井孔内部的套管之间的流体进行密封，从而即使高压的水压下也能够维持密封，同时根据需要还要求其具有能够解除密封的特性。并且，对于钻井工具构件而言，在钻井用的坑井完成的阶段，在该坑井的环境条件下，即如前文中说明的伴随着深度的多样化等，温度条件等其他方面也出现多样化的环境下，要求在期望的期间内，兼具能够容易除去，且能够完全解除流体的密封而提高生产效率这样的特性。另外，对于钻井工具用保护构件而言，也要求其具有下述特性，即，进行钻井工具的配置、坑井处理期间，能够保护传感器、流路等，且之后能够容易除去。
因此，要求提供一种钻井工具用分解性密封构件，其在高深度化等开采条件多样化的环境下，能够切实对钻井工具和套管之间的流体进行密封，从而使需要进行以穿孔、压裂为代表的密封操作的、钻井过程中的各种坑井处理变得容易实施，同时在多样的钻井环境下，其能够根据期望进行设计以切实维持所需要的期间密封功能，在所期望的期间解除密封，确保所述除去以及流路的畅通，从而能够有助于经费减少、工序缩短，并能够有助于生产效率的提高，另外，还要求提供一种钻井工具用保护构件，其具有在进行钻井工具的配置、坑井处理期间，能够保护传感器、流路等，且之后能够容易除去的特性，从而同样地能够有助于经费减少、工序缩短，并能够有助于生产效率的提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2011/0067889号说明书
专利文献2：美国专利申请公开第2011/0277989号说明书
专利文献3：美国专利申请公开第2005/0205266号说明书
专利文献4：美国专利申请公开第2010/0132959号说明书
发明内容
发明要解决的问题
本发明课题的第1方面在于提供一种钻井工具用分解性橡胶构件，其能够适用于下述钻井工具用分解性密封构件以及钻井工具用分解性保护构件，所述钻井工具用分解性密封构件在高深度化等开采条件多样化的环境下，能够切实对流体进行密封，从而使需要进行以穿孔、压裂为代表的密封操作的、钻井过程中的各种坑井处理工序变得容易实施，同时在多样的钻井环境下，其能够根据期望进行设计以切实维持所需要的期间密封功能，在所期望的期间解除密封，确保所述除去以及流路的畅通，从而能够有助于经费减少、工序缩短，并能够有助于生产效率的提高，另外，所述钻井工具用分解性保护构件具有在进行钻井工具的配置、坑井处理期间，能够保护传感器、流路等，且之后能够容易除去的特性，从而同样地能够有助于经费减少、工序缩短，并能够有助于生产效率的提高。进一步，本发明的课题的另一方面在于提供一种具备该橡胶构件的钻井工具。另外，本发明的课题的其他方面在于提供一种使用该橡胶构件的钻井方法。
技术方案
本发明人等在为了解决所述课题而进行了认真研究，结果发现利用分解性橡胶中含有规定量的分解促进剂的橡胶材料形成钻井工具用分解性橡胶构件，能够解决课题，并且完成本发明。
也就是说，根据本发明的第1方面，提供(1)一种钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成。
进一步，根据本发明的第1方面，作为发明的其他方式，提供以下(2)～(4)的钻井工具用分解性橡胶构件。
(2)一种钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，于温度150℃的水中浸泡24小时后的质量或50％应变压缩应力，相对于浸泡前的质量或50％应变压缩应力的减少率为5％以上。
(3)所述(2)所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其于温度150℃的水中浸泡72小时后的质量，相对于浸泡前的质量的减少率为5～100％。
(4)一种钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，于温度150℃的水中浸泡72小时后的质量，相对于浸泡前的质量的减少率为5～100％。
进一步，根据本发明的第1方面，作为发明的具体方式，提供以下(5)～(23)的钻井工具用分解性橡胶构件。
(5)所述(1)～(4)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其于温度66℃的拉伸断裂应变为50％以上，70％应变压缩应力为10MPa以上并且压缩断裂应变为50％以上。
(6)所述(5)所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其表面硬度在A60至D80的范围内。
(7)所述(1)～(6)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其在温度66℃下，相对于压缩应变5％的压缩应力，压缩应变70％的压缩应力的比例为5倍以上。
(8)所述(1)～(7)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其在干燥环境下稳定，在温度23℃的水中浸泡6小时后的50％应变压缩应力，相对于浸泡1小时后的50％应变压缩应力的减少率为不足5％。
(9)所述(1)～(8)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解促进剂为酸性物质。
(10)所述(9)所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，酸性物质为酸生成物质。
(11)所述(1)～(8)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解促进剂为增塑剂。
(12)所述(1)～(8)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解促进剂含有选自由有机酸、无机酸、有机酸酯、无机酸酯以及酸酐组成的组中的至少一种。
(13)所述(1)～(8)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解促进剂含有选自由乙交酯、丙交酯、ε-己内酯、聚乙醇酸、聚乳酸、对甲苯磺酸甲酯以及3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐组成的组中的至少一种。
(14)所述(1)～(13)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解性橡胶含有选自由聚氨酯橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、苯乙烯橡胶、丙烯酸类橡胶、脂肪族聚酯橡胶、氯丁橡胶、聚酯类热塑性弹性体以及聚酰胺类热塑性弹性体组成的组中的至少一种。
(15)所述(1)～(14)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解性橡胶含有具有水解性官能团的橡胶。
(16)所述(1)～(15)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，橡胶材料含有强化材料。
(17)所述(1)～(16)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，温度23℃下的弯曲弹性模量为0.005～10GPa的范围。
(18)所述(1)～(17)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为密封构件。
(19)所述(18)所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为环状的成型体。
(20)所述(19)所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，环状的成型体设置在与钻井工具所具备的芯轴的轴向正交的外周面上。
(21)所述(1)～(17)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为球或者球座。
(22)所述(1)～(17)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为钻井工具用分解性保护构件。
(23)所述(1)～(22)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为钻井用堵塞器中所具备的构件。
另外，根据本发明的另一方面，提供(24)一种钻井用工具，其具备所述(1)～(23)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，优选所述(24)所述的钻井用工具为(25)一种钻井用堵塞器。
根据本发明的另一方面，提供(26)一种钻井方法，其使用所述(1)～(23)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，特别是(27)一种钻井方法，其使用所述(1)～(23)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件，对钻井工具和套管之间的流体进行密封，以及(28)一种钻井方法，其使用所述(1)～(23)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件，进行钻井孔封堵处理后，使钻井工具分解。
根据本发明的其他另一方面，作为发明的具体方式，提供以下(29)～(32)的钻井方法。
(29)一种钻井方法，其特征在于，其使用具备所述(1)～(23)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件的钻井工具，密封钻井孔之后，使该钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解。
(30)一种钻井方法，其特征在于，其使用具备所述(1)～(23)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件，并且还具备含有分解性材料的其他钻井工具用构件的钻井工具，密封钻井孔之后，使该钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解。
(31)所述(30)所述的钻井方法，其中，其他钻井工具用构件所含有的分解性材料为聚乙醇酸。
(32)一种钻井方法，其特征在于，其使用具备所述(1)～(23)中任一项所述的钻井工具用分解性橡胶构件、且该钻井工具用分解性橡胶构件配置为同其他钻井工具用构件相接，并且/或者覆盖其他钻井工具用构件的钻井工具，进行坑井处理之后，使该钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解。
有益效果
根据本发明的第1方面，能够起到下述效果：提供一种钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，因此能够适用于下述分解性密封构件和分解性保护构件，所述分解性密封构件在开采条件多样化的环境下，能够根据期望进行设计以切实对流体进行密封使坑井处理变得容易，并且在所期望的期间解除密封，确保所述除去以及流路的畅通，所述分解性保护构件可设计为能够保护传感器、流路等，且之后能够容易除去，从而能够有助于钻井的经费减少、工序缩短；进一步根据本发明的另一方面，能够起到下述效果：提供一种具备该构件的钻井工具以及钻井方法。
具体实施方式
I.钻井工具用分解性橡胶构件
根据本发明的第1方面的钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由在分解性橡胶中含有规定量的分解促进剂的橡胶材料形成。并且，本发明的钻井工具用分解性橡胶构件通过应用于钻井工具用分解性密封构件、钻井工具用分解性保护构件，能够起到减少钻井经费、缩短工序的效果。以下，主要示出钻井工具用分解性密封构件的具体例，对本发明的钻井工具用分解性橡胶构件进行说明。
1.分解性橡胶
作为含有规定量的分解促进剂，成为形成本发明的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性橡胶构件的橡胶材料的分解性橡胶，可以使用以往用于形成钻井工具用分解性密封构件的分解性橡胶。形成钻井工具用分解性密封构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶可以使用1种单质，也可以混合使用2种以上的分解性橡胶。
〔分解性〕
形成钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶的分解性是指例如，利用实施压裂等坑井处理的土壤中的微生物进行分解的生物分解性，或者利用压裂液流体等溶剂，特别是利用水，进而根据期望利用酸或者碱来进行分解的水解性、尤其是利用规定温度以上的水进行分解的水解性，进一步利用其他任何方法进行化学分解的分解性，此外还指例如，利用聚合度的降低等，橡胶本来具有的强度降低变脆，结果通过施加极小的机械力，钻井工具用的密封构件即分解性橡胶构件容易崩解，失去形状，即崩解性。
〔分解性橡胶的具体例〕
形成本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶可列举含有选自由聚氨酯橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、苯乙烯橡胶、丙烯酸类橡胶、脂肪族聚酯橡胶、氯丁橡胶、聚酯类热塑性弹性体以及聚酰胺类热塑性弹性体组成的组中的至少一种的分解性橡胶。进一步，例如后述的150℃、24小时压缩应力减少率小于5％的、并非是分解性橡胶的橡胶，即，即使为非分解性橡胶，通过制成含有规定量的后述说明的分解促进剂的橡胶材料，有时也能够形成钻井用分解性密封构件，该情况下，该所谓的非分解性橡胶也属于本发明的分解性橡胶。
另外，从分解性、崩解性方面考虑，分解性橡胶可优选列举包含具有水解性官能团的橡胶的分解性橡胶，水解性官能团为例如，聚氨酯基、酯基、酰胺基、羧基、羟基、甲硅烷基、酸酐、酰卤等。需要说明的是，此处“具有官能团”是指，以形成橡胶分子的主链的键的方式具有，或者例如以成为交联点的橡胶分子的侧链的方式具有。作为特别优选的分解性橡胶，可列举聚氨酯橡胶，因为其可以通过调整橡胶的结构、硬度、交联度等或者选择其他混配剂，来容易地实施分解性及崩解性的控制。也就是说，特别优选的分解性橡胶为含有具有水解性的聚氨酯键的聚氨酯橡胶的分解性橡胶。另外，同样地，分解性橡胶也优选为含有聚酯类热塑性弹性体或聚酰胺类热塑性弹性体的分解性橡胶。
〔聚氨酯橡胶〕
作为形成本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶，特别优选使用聚氨酯橡胶，也称作“聚氨酯弹性体”，其为在分子中具有聚氨酯键(-NH-CO-O-)的橡胶材料，通常通过将异氰酸酯类化合物和具有羟基的化合物缩合而获得。作为异氰酸酯化合物，可以使用芳香族(可以具有多种芳香族环)、脂肪族、脂环族类的二、三、四类的聚异氰酸酯类，或者这些的混合物。作为具有羟基的化合物，主要分为其主链上具有酯键的聚酯型聚氨酯橡胶，以下也称为“酯型聚氨酯橡胶”和其主链上具有醚键的聚醚型聚氨酯橡胶，以下也称为“醚型聚氨酯橡胶”，从更加容易控制降解性和崩解性的方面考虑，多数情况优选酯型聚氨酯橡胶。众所周知，聚氨酯橡胶为同时具备合成橡胶弹性即柔软性和塑胶的刚性即坚固性的弹性体，通常在耐磨性、耐药性、耐油性方面优异，机械强度较大，耐负重性较大，高弹性且能量吸收性高。作为聚氨酯橡胶，根据成型方法的差异，区分为：i)混炼(可轧)类型：可以用与普通橡胶相同的加工方法来成型、ii)热塑性类型：可以用与热塑性树脂相同的加工方法来成型、以及iii)注塑类型：可以使用液态原料，用热固化加工方法来成型，作为形成本发明的钻井工具用分解性密封构件的聚氨酯橡胶，可以使用任一种类型的聚氨酯橡胶。
特别是，iii)注塑类型的聚氨酯橡胶的成型技术通常分为单步法和预聚物法这两种。单步法为下述方法：将所有反应原材料在反应容器内混合搅拌后，进行注塑，利用一次热处理，使反应几乎完成后进行脱模，之后进行二次热处理。经济性高，但产热量大，因此不适合大型成型。另一方面，预聚物法为下述两个阶段：使多元醇和二异氰酸酯预先发生反应，合成预聚物的工序；以及使预聚物和其他不足原料发生反应，最终制作聚氨酯橡胶的工序。根据预聚物法，优点较多，如反应均匀地进行，因此能够获得高物性的聚氨酯橡胶、总产热量少且可进行大型成型、能够制造自由选择硬化剂的分段化聚氨酯等，几乎所有的注塑聚氨酯橡胶均利用预聚物法进行制造。
〔聚酯类热塑性弹性体〕
作为形成本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶，优选使用的聚酯类热塑性弹性体为以聚酯类嵌段共聚物为主要成分的弹性体。具体而言，例如，由聚酯构成的硬链段和聚醚组成的软链段的嵌段共聚物，作为硬链段，可列举芳香族聚酯和脂肪族聚酯，更具体而言为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、聚羟基烷酸等；作为软链段，可列举聚乙二醇、聚丙二醇、聚四甲基醚二醇等聚醚。此外也有硬链段和软链段由聚酯组成的嵌段共聚物，作为硬链段，可列举芳香族聚酯，更具体而言为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯等，作为软链段，可列举比硬链段弹性率低的脂肪族聚酯，例如烷基链长为2以上的聚羟基烷酸。这些硬链段和软链段为了适应期望的弹性体物性，特别是期望的分解特性以及机械特性，可以对硬链段和软链段的种类或者它们的比例进行调整，进一步可根据需要，通过组合各种配合剂，能够得到具有期望物性的聚酯类热塑性弹性体。聚酯类热塑性弹性体具备塑料和橡胶的两种特性，可以进行注塑成型、挤出成型、吹塑成型等各种成型加工，此外，因具有酯键，而具有在规定时间内容易分解、崩解的特性。
〔聚酰胺类热塑性弹性体〕
作为形成本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶，优选使用的聚酰胺类热塑性弹性体为聚酰胺形成的硬链段以及聚醚和/或聚酯形成的软链段的嵌段共聚物。具体而言，作为硬链段，例如可列举脂肪族聚酰胺，更具体而言是尼龙6、尼龙11、尼龙12，作为软链段，例如可列举聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇等聚醚。这些硬链段和软链段为了适应期望的弹性体物性，特别是期望的降解特性以及机械特性，可以对硬链段和软链段的种类或者它们的比例进行调整，进一步可根据需要，通过组合各种配合剂，能够得到具有期望物性的聚酰胺类热塑性弹性体。聚酰胺类热塑性弹性体具有介于橡胶和塑料中间的特性，可以进行注塑成型、挤出成型、吹塑成型等各种成型加工，此外，通过具有酰胺键，具有在高温高压下发生水解，从而容易分解、容易崩解的特性。
需要说明的是，一直以来因耐油性、耐热性、耐水性等优异而被广泛用于井下工具的橡胶，即丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶，例如即使从很难令150℃，24小时压缩应力减少率处于规定的范围内的方面考虑，也可看出其并不适用于形成本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶。
2.分解促进剂
在本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件中所含的分解促进剂是指，在使用钻井工具用分解性密封构件的钻井环境下，能够促进分解性橡胶的分解或崩解的配合剂，特别是能够促进分解性橡胶的分解、尤其是加水分解的橡胶材料中所含的配合剂。为了切实起到分解分解性橡胶的效果，作为分解促进剂，优选具有切断分解性橡胶的橡胶分子主链键合的功能或具有使分解性橡胶增塑化的功能的配合剂，因此，作为分解促进剂，优选列举酸性物质以及增塑剂。并且，分解促进剂优选含有选自由有机酸、无机酸、有机酸酯、无机酸酯以及酸酐组成的组中的至少一种。
〔酸性物质〕
在本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件中，优选列举酸性物质作为分解促进剂。酸性物质通过切断形成钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶的橡胶分子主链的键合，从而促进该橡胶构件的分解，其结果促进了钻井工具用分解性密封构件的分解。也就是说，当钻井工具用分解性密封构件由含有酸性物质的分解性橡胶这样的橡胶材料形成时，酸性物质通常均匀分散于分解性橡胶的内部而存在，从而酸性物质能够与分解性橡胶的大多数分子接触，因此，与例如将由橡胶材料形成钻井工具用分解性密封构件浸泡在水(可含有酸性物质)中那样，从该密封构件的表面开始进行分解的情况相比，推测分解性橡胶将以更快的速度进行分解。
作为酸性物质，可以是酸等狭义的酸性物质，也可以是在某些条件下，例如浸泡在水中时水解生成酸的酸生成物质。作为酸生成物质，除了有机酸、无机酸等的酸之外，还可列举例如羟基羧酸的二聚物、三聚物、低聚物或聚合体等具有水解性的酸的衍生物、或者反应性较高的有机酸的衍生物，例如作为磺酸衍生物的磺酸酯(相当于有机酸酯)或磺酰胺、酸酐等其本身作为酸前躯体而公知的酸生成物质，优选有机酸酯、无机酸酯以及酸酐。作为酸性物质，要求其在由含有规定量酸性物质的分解性橡胶这样的橡胶材料形成钻井工具用分解性密封构件的期间(分解性橡胶的聚合过程中、熔融混炼或熔融成型过程中等)，不会因分解、挥发而消失。具体而言，可列举十二烷酸等碳原子数为8～20左右的饱和脂肪酸、乙醇酸、乳酸、磷酸、乙交酯、乙醇酸低聚物、聚乙醇酸(PGA)、丙交酯、乳酸低聚物、聚乳酸(PLA)、ε-己内酯等羟基羧酸或其衍生物，对甲苯磺酸甲酯(MPTS)、邻/对甲苯磺酰胺、N-丁基苯磺酰胺等的磺酸衍生物、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐(BTDA)等酸酐等。特别优选的是，分解促进剂含有选自由乙交酯、丙交酯、ε-己内酯、PGA、PLA、MPTS以及BTDA组成的组中的至少一种。
作为将这些酸性物质添加至制造分解性橡胶的反应原料中的方法，例如使其含有在上文说明的注塑类型的聚氨酯橡胶中时，通常通过将酸性物质注入预聚物中而进行添加。更具体而言，预先将预聚物加热至温度80℃左右，一边搅拌一边投入规定量的酸性物质，搅拌3～5分钟左右后，进行预聚物的脱泡和温度调整，或者也可以进行脱泡后进行温度调整，然后添加酸性物质，添加硬化剂后，注入调整温度后的模具中，完成一次硫化即一次热处理，之后进行二次硫化即二次热处理。所述一次硫化要达到脱模后能够保持形状的状态，例如在注塑类型的聚氨酯橡胶中，通常需要30～60分钟左右的时间。向预聚物中添加酸性物质时，已知根据酸性物质的种类，存在以下几种情况：(1)与通常的硫化时间相同的情况；(2)比通常的硫化时间短的情况；(3)需要的时间比通常的硫化时间长的情况；(4)不进行一次硫化即不进行硬化的情况。若基于酸的键合切断同时发生，则有时也会抑制一次硫化的进行，即不进行硬化。例如乙醇酸等酸在硬化反应的进行中也会引起键合切断、或者由于与硬化剂的反应而使硬化剂失活，因此若相对于注塑类型的聚氨酯树脂100质量份含有5质量份左右的酸性物质，则有时不进行硬化反应。因此，作为酸性物质，优选的是，例如在使用钻井用分解性橡胶构件的过程中，能够随时间推移地释放酸的物质，优选之前列举的乙交酯、丙交酯、ε-己内酯、PGA、PLA、MPTS以及BTDA等酸生成物质。
酸性物质在形成钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶中，具有相溶状态和呈颗粒状(也称为“粒状”)分散的状态。例如，当在作为分解性橡胶的聚氨酯橡胶中含有酸性物质时，乙交酯、丙交酯、乙醇酸、MPTS等多为相溶状态，PGA、PLA、BTDA等由于熔点等关系多呈颗粒状分散。另外，目视观察到十二烷酸根据温度条件等存在相溶状态和呈颗粒状分散的状态，也存在从成型品渗出的状态。在上述任一情况下均具有促进分解性橡胶分解的效果，但通常可以说相溶状态时的分解促进效果更好，并且在适当的分散粒径下以颗粒状或粉末状等分散的情况下，只要分解性橡胶构件能够分解为微粉末状态，则在使用上没有问题。对于相对于分解性橡胶100质量份的分解促进剂即酸性物质的含量没有特别限定，通常为0.1～20质量份、多数情况为0.3～15质量份，大多数情况为0.5～10质量份的范围，具有对于分解性橡胶的分解促进效果。需要说明的是，例如为了使乙醇酸等酸在硬化反应进行中不会引起键合切断、硬化剂的失活，大多情况下优选使其含量为小于5质量份的少量，更优选小于3质量份，尤其优选小于2质量份。
〔增塑剂〕
另外，在本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件中，优选列举增塑剂作为分解促进剂。增塑剂具有使形成钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶构件中所含的分解性橡胶增塑化的功能(扭矩下降、软化等)，因此促进了对分解性橡胶的分解，例如促进了水解的水(可以含有酸性物质或碱性物质)向钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件中的浸入，从而与上文关于酸性物质的说明相同，与从钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的表面进行分解的情况相比，推测分解性橡胶将以更快的速度进行分解。作为增塑剂，例如可举出邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、己二酸二异壬酯、癸二酸二丁酯等，但相对于分解性橡胶的增塑化效果的有无和大小不同，因此适宜的可塑剂的种类需通过与分解性橡胶的组合而确定。对于增塑剂相对于分解性橡胶100质量份的含量没有特别限定，可根据上文说明的增塑剂与分解性橡胶的组合而选择发挥分解促进效果的最佳范围，通常在0.1～20质量份，多数情况下在0.3～15质量份，大部分情况下在0.5～10质量份的范围内对于分解性橡胶具有分解促进效果。
〔分解促进剂的使用〕
作为分解促进剂，除了优选列举的酸性物质以及增塑剂之外，还可使用能够起到促进分解性橡胶的分解，特别是水解效果的物质。分解促进剂可以是单独1种化合物，也可以含有2种以上的化合物，并且，可同时含有例如酸性物质和增塑剂。另外，如上文关于酸性物质的说明所述，作为分解促进剂的含有状态，可以是相溶性状态，也可以是颗粒状状态，但要求其在由橡胶材料形成钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的期间(分解性橡胶的聚合过程中、熔融混炼或熔融成型过程中等)，不会因分解、挥发而消失。分解促进剂的含量可根据分解促进剂与分解性橡胶的组合而选择最佳范围，但相对于分解性橡胶100质量份，通常在0.1～20质量份，多数情况下在0.3～15质量份，大部分情况下在0.5～10质量份的范围内对于分解性橡胶具有分解促进效果。若分解促进剂的含量过低，则对分解性橡胶的分解促进效果不充分，有可能无法在期望时间内分解钻井工具用分解性密封构件并解除密封，可能不利于钻井的经费的减少和工序的缩短。若分解促进剂的含量过高，则在压裂等坑井处理中，基于钻井工具用分解性密封构件的流体密封有可能会在经过所需时间之前解除密封，可能对钻井产生巨大障碍。因此，能够根据分解促进剂的种类或分解促进剂的含量控制分解速度。本发明的钻井工具用分解性密封构件由相对于分解性橡胶100质量份，含有分解促进剂0.1～20质量份的橡胶材料形成，从而促进了分解性橡胶的分解，因此能够在更低的温度下和/或更短的时间内实施坑井处理完成后进行的、或钻井完成后进行的钻井工具用分解性密封构件的密封解除，从而能够基于多样的开采条件而在所期望的时间内解除密封，且能够减少钻井经费并缩短工序。进一步，由于能够从密封构件的内部而不是从其表面对形成钻井工具用分解性密封构件的橡胶材料中所含的分解性橡胶进行分解，因此能够使密封解除后的钻井工具用分解性密封构件比往常更加微细化，从而能够容易且迅速地进行坑井处理完成后或钻井完成后的回收操作。
3.相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料
〔其他配合成分〕
本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，形成钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中除了分解性橡胶和规定量的分解促进剂之外，在不影响本发明目的的范围内，可以含有其他树脂(可以为除了分解性橡胶以外的分解性高分子、不具有分解性的树脂、橡胶)、稳定剂、着色剂、强化材料等各种添加剂作为其他配合成分。特别是，形成钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料中可以含有强化材料。需要说明的是，相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料含有分解性橡胶以外的分解性高分子、不具有分解性的树脂、橡胶的情况下，该橡胶材料中所含的分解促进剂调制成为相对于分解性橡胶100质量份，以0.1～20质量份的比例含有。
〔强化材料〕
作为强化材料，可使用以往为提高机械强度和耐热性而用作树脂材料等的强化材料的材料，可使用纤维状强化材料、颗粒状或粉末状强化材料。强化材料的含量，相对于分解性橡胶100质量份，通常为150质量份以下，可优选在10～100质量份的范围内。形成本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的橡胶材料含有强化材料时，即使为钻井环境接近分解性橡胶的熔点(熔融软化温度)的环境下，有时也可以在处理所需的期间进行密封(在分解性橡胶构件中进行保护)。
作为纤维状强化材料，可列举：玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维、石英纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维、硼纤维、钛酸钾纤维等无机纤维状物；不锈钢、铝、钛、钢、黄铜等金属纤维状物；芳纶纤维、洋麻纤维、聚酰胺、氟树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂等高熔点有机质纤维状物质等。作为纤维状强化材料，优选长度为10mm以下，更优选为1～6mm，进一步优选为1.5～4mm的短纤维，此外，优选使用无机纤维状物，特别优选玻璃纤维。
作为颗粒状或粉末状强化材料，可以使用云母、硅石、滑石、矾土、高岭土、硫酸钙、碳酸钙、氧化钛、铁氧体、粘土、玻璃粉即研磨纤维等、氧化锌、碳酸镍、氧化铁、石英粉、碳酸镁、硫酸钡等。强化材料可以分别单独使用，或者也可以组合2种以上使用。根据需要，也可以利用集束剂或表面处理剂对强化材料进行处理。
〔其他树脂〕
在不影响本发明的目的的范围内，作为进一步可以作为其他配合成分含有的其他树脂(可以为除了分解性橡胶以外的分解性高分子、不具有分解性的树脂、橡胶)，在期望促进密封功能丧失的情况下，可以含有分解性橡胶以外的分解性高分子，即例如聚乙醇酸、立构复合型聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸酯和聚丁二酸丁二醇酯-乙二酸酯等。
进一步，作为其他树脂，可以为不具有分解性的树脂、橡胶，具体而言，可列举芳香族聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯等)、聚苯乙烯等热塑性树脂；丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)等不具有分解性的橡胶等。橡胶材料含有其他树脂(可以为除了分解性橡胶以外的分解性高分子、不具有分解性的树脂、橡胶)时的其他树脂的含量为不影响钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的分解的范围，相对于分解性橡胶100质量份，通常为100质量份以下，优选为50质量份以下的范围。
4.钻井工具用分解性橡胶构件
由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成的本发明的钻井工具用分解性密封构件等钻井用分解性橡胶构件可以为具有与以往使用的钻井工具用分解性密封构件、钻井工具用分解性保护构件同样的构成、结构、形状的构件，另外，也可以为具有与以往同样的机械特性等的构件，由此可以应用于与以往同样的用途、使用方式。以下，对钻井工具用分解性密封构件的具体例进行说明。
〔150℃，24小时质量减少率〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件进一步在钻井环境下，从切实发挥分解性的角度考虑，在温度150℃的水中浸泡24小时后的质量相对于浸泡前的质量的减少率优选(以下，有时称为“150℃，24小时质量减少率”)在5％以上。钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，24小时质量减少率如下算出：将切成厚度、长度以及宽度均为20mm的钻井工具用分解性橡胶构件的试样，浸泡于温度150℃的水(去离子水等)400ml中，然后将经过24小时取出之后测定的试样的质量，同浸泡于温度150℃的水之前预先测定的试样的质量(以下，有时称为“初始质量”)进行比较，算出相对于初始质量的减少率(单位：％)。需要说明的是，在浸泡于温度150℃的水中时，钻井工具用分解性橡胶构件分解、溶解而失去形状或消失时，所述质量减少率为100％。
使钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，24小时质量减少率在5％以上，从而在钻井环境(随着深度的多样化等为约60℃左右～200℃左右的温度，近年来进一步还存在25～40℃左右的低温的环境)下，在几小时至几周以内，由于含有规定量的分解促进剂的橡胶材料所形成的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件分解或崩解、更优选为消失(在本发明中，有时统称为“分解”)而丧失基于钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件的密封功能，因此能够减少用于钻井的经费并缩短工序。对于钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件，根据各种的钻井温度等环境和在该环境下实施的工序，要求有多种密封功能的功能维持时间以及功能丧失时间，本发明的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件具有如下特性，即150℃，24小时质量减少率优选为5％以上，更优选为10％以上，尤其优选为50％以上，特别优选为80％以上，最优选为90％以上，期望为上限值的100％，从而与分解促进剂的功能相辅相成，在例如温度为177℃(350℉)、163℃(325℉)、149℃(300℉)、121℃(250℉)、93℃(200℉)、80℃或66℃、进一步为25～40℃等各种钻井温度环境下，所述钻井工具用分解性密封构件发挥一定时间的密封功能，之后丧失密封功能并解除密封。控制钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，24小时质量减少率的因素和可控制的程度，根据形成钻井工具用分解性橡胶构件的橡胶材料所含的分解性橡胶的种类而异，但可以通过下述方法进行控制：例如，硫化度的调整，即通过控制分子链之间的交联的程度来控制分解速度；通过硫化方式的变化以及交联剂的种类和比例的变化来控制分解速度；通过硬度来控制分解速度，通常是通过提高硬度来抑制分解，降低硬度来促进分解；通过调整橡胶材料中的水解抑制剂等配合剂和填充物的种类和分量来控制分解速度；通过改变成型条件和硬化条件来控制分解速度。
〔150℃，24小时压缩应力减少率〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件在钻井环境下，从切实发挥分解性的角度考虑，在温度150℃的水中浸泡24小时后的50％应变压缩应力相对于浸泡前的50％应变压缩应力的减少率优选(以下，有时称为“150℃，24小时压缩应力减少率”)在5％以上。钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，24小时压缩应力减少率的测定方法如下。也就是说，将规定形状的试样(使用切成厚度、长度以及宽度均为5mm的试样)，浸泡在温度150℃的水(去离子水等)400ml中，经过24小时后取出，根据JIS K7181(ISO604基准)，在常温下测定压缩应力，求出压缩应变50％的压缩应力，单位为MPa。以下也称为“50％应变压缩应力”。与在温度150℃的水中浸泡之前预先测定的50％应变压缩应力，即“初始压缩应力”的值相比较，算出相对于初始压缩应力的减少率，单位为％。需要说明的是，在浸泡于温度150℃的水中时，钻井工具用分解性橡胶构件出现分解、融化、失去形状或消失的情况下，或者，在检测压缩应力时，到达50％应变前，钻井工具用分解性橡胶构件就出现崩解的情况下，将所述减少率记为100％。
作为本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的初始压缩应力，也就是在浸泡于温度150℃的水之前的50％应变压缩应力，只要在高深度地下的钻井内，于需要进行压裂等坑井处理的期间，该期间包括搬入、运送到堵塞器的规定位置、利用钻井工具用分解性橡胶构件进行钻井的堵塞、以及穿孔和压裂的准备和实施等的时间，大概是1至2天左右，能够维持钻井工具用分解性橡胶构件的强度，切实地继续进行钻井的堵塞，则没有特别限定，但通常为5MPa以上、多数情况为7MPa以上，特别优选为10MPa以上。钻井工具用分解性橡胶构件的初始50％应变压缩应力没有特定的上限值，不过从实用性和分解性或者崩解性的观点考虑，通常使用200MPa以下，多数情况使用150MPa以下的物质。
使钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，24小时压缩应力减少率在5％以上，从而在钻井环境(随着深度的多样化等为约60℃左右～200℃左右的温度，近年来进一步还存在25～40℃左右的低温的环境)下，在几小时至几周以内的所期望的期间内，由于含有规定量的分解促进剂的橡胶材料所形成的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件分解或崩解而丧失基于钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件的密封功能，因此无需花费其回收、物理破坏等多种经费、时间，从而能够减少用于钻井的经费并缩短工序。对于钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件，根据各种的钻井温度等环境和在该环境下实施的工序，要求有多种密封功能的功能维持时间以及功能丧失时间，本发明的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件具有如下特性，即150℃，24小时压缩应力减少率优选为5％以上，更优选为20％以上，尤其优选为50％以上，特别优选为70％以上，最优选为100％以上，从而与分解促进剂的功能相辅相成，在例如温度为177℃、163℃、149℃、121℃、93℃、80℃或66℃、进一步为25～40℃等各种钻井温度环境下，所述钻井工具用分解性密封构件发挥一定时间的密封功能，之后丧失密封功能并解除密封。
需要说明的是，控制钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，24小时压缩应力减少率的因素和可控制的程度，与上文说明的相同，根据形成钻井工具用分解性橡胶构件的橡胶材料所含的分解性橡胶的种类而异，但可以通过下述方法进行控制：例如，硫化度的调整，即通过控制分子链之间的交联的程度来控制分解速度；通过硫化方式的变化以及交联剂的种类和比例的变化来控制分解速度；通过硬度来控制分解速度，通常是通过提高硬度来抑制分解，降低硬度来促进分解；通过调整橡胶材料中的水解抑制剂等配合剂和填充物的种类和分量来控制分解速度；通过改变成型条件和硬化条件来控制分解速度。钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，24小时压缩应力减少率的上限为100％。本发明的钻井工具用分解性橡胶构件中，根据需要，150℃，24小时压缩应力减少率为100％，在温度93℃、66℃、40℃或者25℃等各种温度的水中浸泡24小时后的50％应变压缩应力，相对于浸泡前的50％应变压缩应力的减少率，例如可以制备成例如50％以下、30％以下、10％以下、甚至不足5％。
〔150℃，72小时质量减少率〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件进一步在钻井环境下，从切实发挥分解性的角度考虑，在温度150℃的水中浸泡72小时后的质量相对于浸泡前的质量的减少率优选(以下，有时称为“150℃，72小时质量减少率”)为5～100％。钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，72小时质量减少率与之前的150℃，24小时质量减少率说明的同样，将切成厚度、长度以及宽度均为20mm的钻井工具用分解性橡胶构件的试样，浸泡于温度150℃的水(去离子水等)400ml中，然后将经过72小时取出之后测定的试样的质量，同浸泡于温度150℃的水之前预先测定的试样的质量(初始质量)进行比较，从而进行计算得出。使钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，72小时质量减少率为5～100％，从而在钻井环境(随着深度的多样化等为约60℃左右～200℃左右的温度，近年来进一步还存在25～40℃左右的低温的环境)下，在几小时至几周以内，由于含有规定量的分解促进剂的橡胶材料所形成的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件分解或崩解、更优选为消失(在本发明中，有时统称为“分解”)而丧失基于钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件的密封功能，因此能够减少用于钻井的经费并缩短工序。对于钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件，根据各种的钻井温度等环境和在该环境下实施的工序，要求有多种密封功能的功能维持时间以及功能丧失时间，本发明的钻井工具用分解性橡胶构件即分解性密封构件具有如下特性，即150℃，72小时质量减少率更优选为10～100％，尤其优选为50～100％，特别优选为80～100％，最优选为90～100％，从而与下文中说明的分解促进剂的功能相辅相成，在例如温度为177℃、163℃、149℃、121℃、93℃、80℃或66℃、进一步为25～40℃等各种钻井温度环境下，所述钻井工具用分解性密封构件发挥一定时间的密封功能，之后丧失密封功能并解除密封。钻井工具用分解性橡胶构件的150℃，72小时质量减少率的控制因素和可控制的程度与上文150℃，24小时质量减少率的相关说明相同。
〔66℃拉伸断裂应变〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件，根据期望，在温度66℃的拉伸断裂应变，以下也称为“66℃拉伸断裂应变”大于50％，因此在需要进行压裂等坑井处理的期间，能够维持钻井工具用分解性橡胶构件的强度，更加切实地继续进行钻井的堵塞(分解性保护构件时为对传感器等的保护。以下相同)，因此优选。也就是说，使用钻井工具用分解性橡胶构件进行钻井孔的堵塞即密封的情况下，钻井工具用分解性橡胶构件即便同钻井工具的形状以及钻井的形状即套管的形状切实卡合而变形，具体而言即便承受巨大的拉伸力以及压缩力而变形，也不用担心断裂，因此令钻井工具用分解性橡胶构件同套管的抵接面积变大，从而切实地进行堵塞。另外，即使是在例如为了实施压裂等必须密封的处理，因流体施加极高的压力，从而承受巨大拉伸力(以及压缩力)的情况下，也有流体的密封难以被破坏的效果。66℃拉伸断裂应变基于ISO37(JIS K6251)，在温度66℃下测定。66℃拉伸断裂应变优选为80％以上，更优选为100％以上。66℃拉伸断裂应变没有特定的上限值，但如果66℃拉伸断裂应变过大，则在所需的坑井处理后使钻井工具用分解性橡胶构件分解、失去强度时，会出现其难以变成碎片的情况，因此通常为500％以下，多数情况为480％以下。
〔66℃压缩应力〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件，根据期望，在温度66℃的70％应变压缩应力，以下也称为“66℃压缩应力”大于10MPa，因此在需要进行压裂等坑井处理的期间，能够维持钻井工具用分解性橡胶构件的强度，更加切实地继续进行钻井的堵塞，因此优选。也就是说，使用钻井工具用分解性橡胶构件进行钻井孔的堵塞即密封的情况下，钻井工具用分解性橡胶构件即便同钻井工具的形状以及钻井的形状即套管的形状切实卡合而变形，具体而言即便承受巨大的压缩力力以及拉伸而变形，也不用担心断裂，因此令钻井工具用分解性橡胶构件同套管的抵接面积变大，从而切实地进行堵塞。另外，即便是在例如为了实施压裂等必须密封的处理，因流体施加极高的压力，从而承受巨大压缩力以及拉伸力的情况下，也有流体的密封难以被破坏的效果。66℃压缩应力为基于ISO14126(JIS K7018)，在温度66℃下测定的、压缩应变70％的压缩应力(单位：MPa)，或者在压缩应变达到70％之前发生断裂时，直至断裂时为止的最大应力值。66℃压缩应力更优选为20MPa以上，进一步优选为30MPa以上。66℃压缩应力没有特定的上限值，不过通常为200MPa以下，多数情况为150MPa以下。
〔66℃压缩断裂应变〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件，根据期望，在温度66℃的压缩断裂应变，以下也称为“66℃压缩断裂应变”大于50％，因此在需要进行压裂等坑井处理的期间，能够维持钻井工具用分解性橡胶构件的强度，更加切实地继续进行钻井的堵塞，因此优选。66℃压缩断裂应变基于ISO14126，在温度66℃下测定。66℃压缩断裂应变更优选为60％以上，尤其优选为70％以上。66℃压缩断裂应变的上限值为100％，通常为99％以下。
〔表面硬度〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件，除了上文中说明的66℃拉伸断裂应变、66℃压缩应力以及66℃压缩断裂应变的所期望的特性外，进而从密封功能的角度考虑，优选表面硬度在A60～D80的范围内。形成钻井工具用分解性橡胶构件的橡胶材料的表面硬度是指，基于ISO7619测定的、以计示硬度类型A，以下也称为“表面硬度A”或者简单称为“硬度A”，或者类型D，以下也称为“表面硬度D”或者简单称为“硬度D”，来表示的表面硬度。作为计示硬度，有适合于普通橡胶的中硬度用的类型A、适合硬质橡胶等的高硬度用的类型D，以及适合于海绵等低硬度用的类型E，例如硬度A100大多相当于硬度D60左右。形成本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的橡胶材料，硬度在A60～D80的范围内，因此进一步根据期望，配合橡胶构件的结构等而进行调整后，能够形成抵抗压裂等高压流体加压，进行钻井孔的密封的结构。形成钻井工具用分解性橡胶构件的橡胶材料的表面硬度更优选为A65～D78的范围内，进一步优选为A70～D75的范围内。
〔23℃压缩应力减少率〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件进一步根据期望，在干燥环境下稳定，于温度23℃的水中浸泡6小时后的50％应变压缩应力，相对于浸泡1小时后的50％应变压缩应力的减少率，以下也称为“23℃压缩应力减少率”不足5％，因此在需要进行压裂等坑井处理的期间，能够维持钻井工具用分解性橡胶构件的强度，更加切实地继续进行钻井的堵塞，因此优选。也就是说，在钻井的开采条件多样的环境下，钻井的闭塞，即保护构件对传感器等的保护功能不会在无法预期的短时间内丧失。特别是钻井工具用分解性橡胶构件在干燥环境下稳定，因此将具备本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的钻井工具配置在钻井孔内，在进行压裂等坑井处理之前的阶段，密封功能即保护构件的保护功能不会丧失。钻井工具用分解性橡胶构件的23℃压缩应力减少率的测定方法，与上文中说明的150℃，24小时压缩应力减少率的测定方法相同，可以取代在温度150℃的水中浸泡，而在温度23℃的水中通过浸泡规定时间来进行测定。23℃压缩应力减少率更优选为小于4％，进一步优选为小于3％。23℃压缩应力减少率的下限值为0％。需要说明的是，在本发明的钻井工具用分解性橡胶构件中，“在干燥环境下稳定”是指在温度23℃、相对湿度50％的环境下，经过168小时即7天以上，压缩应力不会减少。
〔66℃压缩应力比例〕
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件进一步根据期望，在温度66℃下，压缩应变70％的压缩应力相对于压缩应变5％的压缩应力的比例(以下，有时称为“66℃压缩应力比例”)为5倍以上，因此在需要进行压裂等坑井处理的期间，能够维持钻井工具用分解性橡胶构件的强度，更加切实地继续进行钻井的堵塞，因此优选。也就是说，使用钻井工具用分解性橡胶构件进行钻井孔的堵塞即密封的情况下，钻井工具用分解性橡胶构件的初始压缩应变较小即容易变形，因此可以变形而与钻井工具的形状以及钻井的形状即套管的形状切实卡合，另外在承受巨大的压缩力以及拉伸力而变形之际，在变形量较大的区域橡胶构件的应力增大，例如会成为橡胶构件和套管的抵接部分的橡胶构件具有很高的压缩应力以及拉伸力的状态，因此例如在实施压裂等需要密封的坑井处理之际，即使施加巨大的压力，也具有充分的密封性能，从而可切实地进行堵塞。66℃压缩应力比例基于ISO14126(JISK7018)，在温度66℃下测定。66℃压缩应力比例更优选为8倍以上，进一步优选为10倍以上。66℃压缩应力比例没有特定的上限值，但通常为200倍以下，多数情况为150倍以下。需要说明的是，66℃压缩应力比例为5倍以上的本发明的钻井工具用分解性橡胶构件，在多数情况下，于其他的温度，例如室温至177℃的温度范围内，相对于压缩应变5％的压缩应力，若压缩应变70％的压缩应力的比例为5倍以上，则在上述的广泛温度范围内能够实现密封功能等，因此优选。然而，上述温度范围的一部分，例如在温度149℃下，即便是上述的压缩应力的比例不足5倍的钻井工具用分解性橡胶构件，只要66℃压缩应力比例为5倍以上，就是具有实用性的钻井工具用分解性橡胶构件。
〔弯曲弹性模量〕
本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件在多样的钻井环境中，从切实发挥密封功能的角度考虑，可以根据期望使温度23℃下的弯曲弹性模量为0.005～10GPa的范围。本发明的钻井工具用分解性密封构件的温度23℃下的弯曲弹性模量若为0.005～10GPa的范围，则在钻井环境、例如177℃、163℃、149℃、121℃、93℃、80℃或66℃、进一步为25～40℃等环境下进行钻井孔的密封、例如想要对钻井工具和套管之间的流体进行密封时，在该钻井环境内，能够适当降低钻井工具用分解性密封构件的弯曲弹性模量，因此钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件能够按照与钻井工具的形状和套管的形状切实卡合的方式进行变形。因此，钻井工具用分解性密封构件与套管的抵接面接增大，密封切实。进一步，即便是在例如为了实施压裂等必须密封的处理，因流体施加极高的压力时，也具有流体的密封(分解性保护构件时为保护)难以被破坏的效果。温度23℃下的弯曲弹性模量基于JIS7113(相当于ISO178)进行测定。
从在钻井环境内切实挥发密封功能的变形容易的角度考虑，钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件的温度23℃下的弯曲弹性模量优选为9GPa以下，更优选为8GPa以下，尤其优选为7GPa以下，在厚度超过5mm那样的密封构件中效果尤为明显。钻井工具用分解性密封构件的温度23℃下的弯曲弹性模量过小时，施加高的流体压力时，有可能会发生变形而破坏密封，因此优选为0.008GPa以上，更优选为0.01GPa以上，尤其优选为0.02GPa。
〔钻井环境内的橡胶构件的分解〕
本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件选自由分解性橡胶中含有规定量的分解促进剂的橡胶材料形成的构件，在上述说明的钻井环境[随着深度的多样化等，多数为60℃(140℉)～204℃(400℉)左右的温度，近年来还进一步存在25～40℃左右的低温的钻井环境]中，在几小时至几周以内，根据期望在几天以内，由于利用该分解促进剂促进的分解性橡胶的分解，钻井工具用分解性密封构件能够丧失密封功能而解除密封。钻井工具用分解性保护构件时，则能够解除对于传感器、流路等的保护，发挥露出的传感器、流路等原本的功能。
例如相对于硬度A82°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)100质量份，含有乙交酯(相当于酸生成物质)5质量份作为分解促进剂的情况下，在温度66℃的水中浸泡24小时后的压缩应力减少率(除了浸泡在温度66℃的水中之外，与上文说明的“150℃，24小时压缩应力减少率”同样地进行，测定并计算出50％应变压缩应力。对于其他温度也相同)为32％且质量减少率(除了浸泡在温度66℃的水中之外，与上文说明的“150℃，24小时质量减少率”同样地进行，测定并计算。对于其他温度也相同)为-10.1％，浸泡48小时后的质量减少率为-1.8％、浸泡72小时后的压缩应力减少率为100％(是指在浸泡于温度66℃的水中时，钻井工具用分解性橡胶构件，出现分解、融化、失去形状或消失的情况，或者，在检测压缩应力时，到达50％应变前，钻井工具用分解性橡胶构件就出现崩解的情况。对于其他温度也相同)且质量减少率为-1.9％，浸泡168小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为-0.1％，浸泡于温度80℃的水中24小时后的压缩应力减少率为55％且质量减少率为-1.9％，浸泡48小时后的质量减少率为-2.2％，浸泡72小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为-1.4％，浸泡168小时后的质量减少率为8.4。
另外，相对于硬度A82°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)100质量份，含有MPTS 1质量份作为分解促进剂的情况下，在温度66℃的水中浸泡24小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为-1.6％，浸泡48小时后的质量减少率为3.2％，浸泡72小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为10.4％，浸泡168小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为33.5％，浸泡于温度80℃的水中24小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为4.5％，浸泡48小时后的质量减少率为17.9％，浸泡72小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为29.5％，浸泡168小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为49.8％，取出前的样品上产生有裂纹等。同样，相对于硬度A82°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)100质量份，含有MPTS 5质量份作为分解促进剂的情况下，在温度66℃的水中浸泡24小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为26.5％，浸泡48小时后的质量减少率为38.0％，浸泡72小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为46.0％，浸泡168小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为50.8％，在浸泡48小时以上时，取出前的样品上产生有裂纹等。另外，浸泡于温度80℃的水中24小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为44.5％，浸泡48小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为50.6％，浸泡72小时后的压缩应力减少率为100％且质量减少率为83.1％，浸泡168小时后的压缩应力减少率为100％，在浸泡24小时以上的情况下，取出前的样品上产生有裂纹等。
进一步，相对于硬度A82°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)100质量份，含有以下规定量的分解促进剂的情况下，在温度66℃或80℃的水中浸泡规定时间后的压缩应力减少率和质量减少率分别如表1所示。需要说明的是，作为含有10质量份的乙交酯的钻井工具用分解性橡胶构件(是指以“乙交酯*”和“乙交酯**”标记的2列)中的分解性橡胶，分别使用硬度A96°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)和硬度A90°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)。
因此，通过根据钻井环境选择分解性橡胶和分解促进剂的最佳组合，可以无需以解除钻井用堵塞器等钻井工具与套管之间的空间的堵塞即密封、或者解除传感器、流路等的保护为目的，为了回收该钻井工具用的构件，或是物理性地进行破坏等而花费较多的费用和时间，从而有助于削减钻井(油气资源的回收)所需的费用和缩短工序。进一步，通过使钻井工具同时具备本发明的钻井工具用分解性构件以及由分解性材料形成的其他构件，能够完全不需要回收钻井工具用的各种构件，或是物理性地进行破坏的操作。对于具备本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的钻井用堵塞器等钻井工具，根据各种的钻井温度等环境和在该环境下实施的工序，要求有多种强度等性能维持时间以及分解时间，本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件具有如下特性，例如温度为177℃、163℃、149℃、121℃、93℃、80℃或66℃、进一步为25～40℃等各种钻井温度环境下，所述钻井工具用分解性密封构件维持一定时间的密封功能，之后丧失密封功能并解除密封。在本发明的钻井工具用分解性密封构件中，控制密封功能的维持时间、丧失密封功能的速度等因素、可控制的程度根据分解促进剂和分解性橡胶的种类、组合而不同，可利用各种方法进行调整。
〔钻井工具用分解性橡胶构件的形状和大小〕
对于本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的形状和大小没有特别限定，可以按照适合钻井工具用分解性密封构件、钻井工具用分解性保护构件等具备钻井工具用分解性橡胶构件的钻井工具的种类、形状、大小进行制备。例如，钻井工具用分解性密封构件可以为薄片状(薄的薄膜状、厚板状等)、棒状(圆柱状、方柱状等)、长方体状(包括立方体)、球状、其他块状(定型、不定型等)等形状。本发明的钻井工具用分解性密封构件为薄片状，或者为密封材料或包装材料(填充物)的情况下，无需为具有规定形状的成型体。另外，具备本发明的钻井工具用分解性密封构件的钻井工具为钻井用堵塞器的情况下，可以形成为环状的成型体方式的本发明的钻井工具用分解性密封构件，更具体而言可以为环状成型体配置在与钻井工具所具备的芯轴的轴向正交的外周面上的钻井工具用分解性密封构件等，也可以为压裂塞或桥塞等钻井用堵塞器所具备的钻井工具用分解性密封构件，另外还可以为球或球座方式的钻井工具用分解性密封构件。同样地对于钻井用分解性保护构件也可以基于作为保护对象的传感器、流路等的形状、大小，制备成对应传感器等形状的规定形状、或不定型形状的所需的大小。
5.钻井工具用分解性橡胶构件的制造方法
对于本发明的钻井工具用分解性密封构件等的钻井工具用分解性橡胶构件的制造方法没有特别限定。例如，可以通过注塑成型、挤出成型(包含固化挤出成型)、离心成型、压缩成型等众所周知的成型方法，将作为含有规定量的分解促进剂、分解性橡胶和根据期望含有的其他配合成分的橡胶材料的组合物作为成型原料，对规定形状的成型品进行形成，或者对适当形状(例如、棒状体、厚板状)的预备成型品进行成型后，根据需要进行切削加工或穿孔等机械加工，然后利用其自身众所周知的方法进行组合，获得钻井用分解性橡胶构件。
II.钻井工具
根据本发明，可提供一种具备所述钻井工具用分解性橡胶构件的钻井工具。对于钻井工具的种类、形状和大小没有特别限定。例如本发明的钻井工具用分解性橡胶构件以下述形式存在：套筒系统(flack sleeve)中的密封构件；钻井工具内的球阀、挡板阀等密封构件；配置在钻井工具和套管之间的开口部上，从而能够暂时截断流体的密封构件；以及金属制的钻井工具构件；覆盖传感器、流路等而进行保护、密封的形式，这些金属部分等通过扩径而能够作为密封钻井孔等其他多种密封用途中的密封构件或作为保护构件进行使用。从能够有效发挥源自本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的特性即分解性的崩解性的角度考虑，作为优选的钻井工具，可列举钻井用堵塞器，更优选可列举压裂塞或桥塞。
〔钻井用堵塞器〕
作为具备本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的钻井工具(以下，有时称为“本发明的钻井工具”)，更优选的钻井堵塞器通常适合具备芯轴(可以为实心，也可以具有中空部)和配置在与芯轴的轴向正交的外周面的各种钻井工具构件、具备其本身公知的结构的堵塞器。作为钻井工具构件，可列举进行扩径而密封钻井工具(钻井用堵塞器)和套管之间的空间，从而对流体进行密封的可扩径的环状的密封构件、和/或、进行扩径而使钻井工具(钻井用堵塞器)和套管彼此固定的滑环、楔块、环等构件，可以为具备其本身公知的构件(例如传感器)的堵塞器。
本发明的钻井工具具备例如环状成型体形式的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件，优选具备配置在与芯轴的轴向正交的外周面上的环状成型体形式的钻井工具用分解性密封构件，另外还可以具备球或球座形式的钻井工具用分解性密封构件。
本发明的钻井工具所具备的其他钻井工具构件，例如芯轴、滑环、楔块、环等可以从具有以往作为该钻井工具构件使用的材料、形状、大小、机械特性等的构件的范围内进行选择。因此，例如作为芯轴等，可以使用由分解性材料形成的芯轴，也可以使用由含有强化材料的材料形成的芯轴，还可以使用由与其他材料形成的其他构件的复合材料形成的芯轴。进一步，对于芯轴而言，可以具有中空部，也可以沿着周向使直径发生变化，还可以在外表面上具有固定部、阶梯部、凹部、凸部等。〔基于钻井工具的钻井的密封〕
为了切实进行钻井工具对流体的密封，本发明的钻井工具用分解性密封构件即分解性橡胶构件可以作为例如环状的成型体；优选作为配置在与钻井工具所具备的芯轴的周向正交的外周面上的环状成型体；作为随着在轴向上压缩发生径缩，而在与轴向正交的方向上进行扩径的构件；或者作为例如球或球座对钻井孔的套管和钻井工具之间的空间进行密封，从而对流体进行密封。
本发明的钻井工具用分解性橡胶构件由相对于分解性橡胶100质量份含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，因此能够形成流体密封性优异的构件。流体密封性可以根据以下的方法进行测定。也就是说，(1)将从钻井工具用分解性橡胶构件以外径90mm、内径60mm切削为特定形状的试样(环状的橡胶构件)设置在附带有内径103.1mm的外筒和外径60mm的芯棒的夹具中；(2)将该试样(环状的橡胶构件)在夹具的轴方向上压缩，利用该试样(环状的橡胶构件)密封夹具的外筒和芯棒部；(3)进行水压施加，测定产生密封不良(多数情况下，由于向试样即环状的橡胶构件的夹具的轴向两端部施加大的变形力，由此破坏该部位，产生密封不良)时的水压(以下，有时称为“破坏水压”)。若破坏水压为20MPa以上，则可以说流体密封性优异，优选为23MPa以上，更优选为26MPa以上。钻井工具用分解性橡胶构件的破坏水压可以根据分解性橡胶的种类、分解促进剂的种类、含量等进行调节。例如，通过相对于硬度A90°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)100质量份，含有5质量份的乙交酯作为分解促进剂，能够使破坏水压为29MPa左右。另外，通过相对于硬度A98°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)100质量份，含有10质量份的乙交酯作为分解促进剂，能够使破坏水压超过46MPa(即使施加46MPa的水压也不会产生密封不良)。进一步，通过相对于硬度A90°的热硬化性聚氨酯(聚氨酯橡胶)100质量份，含有0.1质量份的MPTS作为分解促进剂，能够使破坏水压为37MPa左右，同样地通过含有0.5质量份的MPTS作为分解促进剂，能够使破坏水压为30MPa左右。
III.钻井方法
根据使用本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的钻井方法，例如使用具备钻井工具用分解性密封构件的钻井用堵塞器等钻井工具，对钻井工具和套管之间的流体进行密封的钻井方法，以及根据使用本发明的钻井工具用分解性橡胶构件，例如使用具备钻井工具用分解性密封构件的钻井用堵塞器等钻井工具，进行钻井孔的封堵处理后，使该钻井工具分解的、具体而言使具备钻井工具用分解性密封构件的钻井用堵塞器等钻井工具的一部分或全部分解的钻井方法，可以设计为在结束规定各区域的压裂或结束坑井的挖掘并形成坑井，开始生产石油或天然气等时，在该钻井环境中在所期望的期间内能够容易地将基于密封钻井孔的钻井用分解性密封构件的密封解除。同样地，在使用具备钻井工具用分解性保护构件的钻井工具的钻井方法中也可以设计为在该钻井环境中，在所期望的期间内，能够解除对于传感器、流路的保护。因此，根据本发明的钻井方法，可避免以往由于坑井处理完成后或坑井完成后为了进行密封解除而进行的使其密封功能丧失的操作、解除基于保护构件的保护的操作，以及将残留于坑井内的大量钻井用堵塞器或密封构件、保护构件等构件通过破碎、穿孔及其他方法对其进行破坏或实现小片化，所需要花费大量的时间和经费，从而能够削减钻井的经费，缩短工序。
〔钻井孔的堵塞〕
对密封和密封的解除进行进一步说明，本发明的钻井工具对于钻井工具用分解性密封构件向例如一对环上施加芯轴的轴向的力，由此钻井工具用分解性密封构件随着在轴向上压缩发生缩径，而在与芯轴的轴向正交的方向上发生扩径，与轴向正交的方向上的外方部同钻井的内壁抵接，同时与轴向正交的方向上的内方部同心轴的外周面抵接，由此可密封钻井工具和钻井之间的空间，且对流体进行密封。需要说明的是，在钻井工具用分解性橡胶构件会在短时间内分解的高温环境的钻井内，进行上述的堵塞即密封，以及钻井工具的保护等时，可以采用下述处理方法：从地上注入流体(cooldown injection)，控制钻井工具用分解性橡胶构件的周边温度使其处于下降状态，从而能够在期望的时间内维持密封性能即强度等以及保护功能。
〔钻井工具的分解〕
在完成规定的各个区域的压裂后，通常在完成坑井的挖掘并形成坑井，开始生产石油或天然气等时，本发明的钻井用堵塞器等钻井工具能够通过生物分解、水解或基于其他某些方法的化学分解、在溶剂中的溶解，以及能够使分解促进剂崩解的多种手段，使钻井工具用分解性密封构件的密封功能丧失、以及根据期望使具有分解性的芯轴、滑环等钻井工具用分解性密封构件以外的其他钻井工具构件一起容易地分解或崩解而除去。也就是说，在使用本发明的钻井工具用分解性密封构件进行钻井孔的封堵处理后，使钻井工具用分解性密封构件丧失密封功能，进一步根据期望使其分解，由此具有以下优点：(i)能够在规定期间内解除阻碍流体在坑井内移动的密封，(ii)容易去除妨碍生产的不必要的钻井工具，(iii)由于钻井工具所具有的其他构件由PGA、PLA等分解性材料、更优选由PGA形成，因此能够获得在生产开始之前完全不需要进行钻井工具、钻井工具构件的破碎处理的钻井工具，(iv)并不限于在压裂工序中使用的钻井工具，可适用于在需要某种密封的多种工序中使用的各种钻井工具等。使用本发明的钻井工具用分解性保护构件对传感器等进行保护的钻井方法也具有相同的优点。需要说明的是，对于坑井处理结束后残存的钻井工具用分解性橡胶构件，优选在开始生产之前就完全消失，但即便没有完全消失，只要其强度下降，处于利用钻井中的水流等刺激而崩解的状态，则崩解后的钻井工具用分解性橡胶构件就可以利用回流等轻松进行回收，钻井和裂缝中不会产生堵塞，因此不会妨碍石油和天然气等的生产。另外，通常钻井的温度越高，就越能在短时间内进行钻井工具用分解性橡胶构件的分解和强度下降。另外，根据坑井不同，有时候会出现地层中的含水量较低的情况，在这种情况下压裂时使用的水基的流体不会在压裂后被回收，而是残留在坑井中，从而能够促进钻井工具的分解。
根据本发明的具体实施方式，进而能够提供：i)一种钻井方法，其特征在于，使用具备本发明的钻井工具用分解性橡胶构件的钻井工具，对钻井孔进行密封后，使该钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解；ii)一种钻井方法，其特征在于，使用具备本发明的钻井工具用分解性橡胶构件、并且还具备含有分解性材料(优选PGA)的其他钻井工具用构件的钻井工具，对钻井孔进行密封后，使该钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解；以及iii)一种钻井方法，其特征在于，其使用具备本发明的钻井工具用分解性橡胶构件、且该钻井工具用分解性橡胶构件配置为同其他钻井工具用构件相接，并且/或者覆盖其他钻井工具用构件的钻井工具，进行坑井处理之后，使该钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解。
工业上的可利用性
本发明能够提供一种钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，因此能够适用于下述分解性密封构件和分解性保护构件，所述分解性密封构件在开采条件多样化的环境下，能够根据期望进行设计以切实对流体进行密封使坑井处理变得容易，并且在所期望的期间解除密封，确保所述除去以及流路的畅通，所述分解性保护构件可设计为能够保护传感器、流路等，且之后能够容易除去，从而能够有助于钻井的经费减少、工序缩短，进一步能够提供一种具备该构件的钻井工具以及钻井方法，因此工业上的可利用性高。
Claims (31)
1.一种钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，所述分解性橡胶含有在主链或交联点具有水解性官能团的橡胶。
2.一种钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，于温度150℃的水中浸泡24小时后的质量或50％应变压缩应力，相对于浸泡前的质量或50％应变压缩应力的减少率为5％以上，所述分解性橡胶含有在主链或交联点具有水解性官能团的橡胶。
3.根据权利要求2所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其于温度150℃的水中浸泡72小时后的质量，相对于浸泡前的质量的减少率为5％～100％。
4.一种钻井工具用分解性橡胶构件，其特征在于，其由相对于分解性橡胶100质量份，含有0.1～20质量份的分解促进剂的橡胶材料形成，于温度150℃的水中浸泡72小时后的质量，相对于浸泡前的质量的减少率为5％～100％，所述分解性橡胶含有在主链或交联点具有水解性官能团的橡胶。
5.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其于温度66℃的拉伸断裂应变为50％以上，70％应变压缩应力为10MPa以上并且压缩断裂应变为50％以上。
6.根据权利要求5所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其表面硬度在A60～D80的范围内。
7.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其在温度66℃下，相对于压缩应变5％的压缩应力，压缩应变70％的压缩应力的比例为5倍以上。
8.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其在干燥环境下稳定，在温度23℃的水中浸泡6小时后的50％应变压缩应力，相对于浸泡1小时后的50％应变压缩应力的减少率为不足5％。
9.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解促进剂为酸性物质。
10.根据权利要求9所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，酸性物质为酸生成物质。
11.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解促进剂为增塑剂。
12.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解促进剂含有选自由有机酸、无机酸、有机酸酯、无机酸酯以及酸酐组成的组中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解促进剂含有选自由乙交酯、丙交酯、ε-己内酯、聚乙醇酸、聚乳酸、对甲苯磺酸甲酯以及3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐组成的组中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，分解性橡胶含有选自由聚氨酯橡胶、脂肪族聚酯橡胶、聚酯类热塑性弹性体以及聚酰胺类热塑性弹性体组成的组中的至少一种。
15.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，橡胶材料含有强化材料。
16.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，温度23℃下的弯曲弹性模量为0.005～10GPa的范围。
17.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为密封构件。
18.根据权利要求17所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为环状的成型体。
19.根据权利要求18所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其中，环状的成型体设置在与钻井工具所具备的芯轴的轴向正交的外周面上。
20.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为球或者球座。
21.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其为钻井工具用分解性保护构件。
22.根据权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，其在为钻井用堵塞器中所具备的构件。
23.一种钻井工具，其具备权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件。
24.根据权利要求23所述的钻井工具，其为钻井用堵塞器。
25.一种钻井方法，其使用权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件。
26.一种钻井方法，其使用权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，对钻井工具和套管之间的流体进行密封。
27.一种钻井方法，其使用权利要求1所述的钻井工具用分解性密封构件，进行钻井孔的封堵处理后，使钻井工具分解。
28.一种钻井方法，其特征在于，其使用具备权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件的钻井工具，密封钻井孔之后，使所述钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解。
29.一种钻井方法，其特征在于，其使用具备权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件，
并且还具备含有分解性材料的其他钻井工具用构件的钻井工具，密封钻井孔之后，使所述钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解。
30.根据权利要求29所述的钻井方法，其中，其他钻井工具用构件所含有的分解性材料为聚乙醇酸。
31.一种钻井方法，其特征在于，其使用具备权利要求1所述的钻井工具用分解性橡胶构件、且所述钻井工具用分解性橡胶构件配置为同其他钻井工具用构件相接，并且/或者覆盖其他钻井工具用构件的钻井工具，进行坑井处理之后，使所述钻井工具用分解性橡胶构件在钻井孔内分解。
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