ITUB20153250A1 - Operazioni di formazione sotterranea che usano dispositivi di isolamento di foro di pozzo degradabili - Google Patents

Description

"OPERAZIONI DI FORMAZIONE SOTTERANEA CHE USANO DISPOSITIVI DI ISOLAMENTO DI FORO DI POZZO DEGRADABILI"

RIFERIMENTO INCROCIATO A DOMANDE CORRELATE

[0001] La presente domanda rivendica la priorità di PCT/US2014/053212 depositato il 28 agosto, 2014 intitolato "Degradatale Wellbore Isolation Devices with Large Flow Areas."

SFONDO

[0002] La presente descrizione si riferisce generalmente a utensili da fondo pozzo usati nell'industria petrolifera e del gas e, più in particolare, a operazioni di formazione sotterranea che usano utensili da fondo pozzo di dispositivo di isolamento di foro di pozzo degradabili.

[0003] Nella perforazione, completamento, e stimolazione di pozzi che producono idrocarburi, viene usata una molteplicità di utensili da fondo pozzo. Per esempio, è spesso desiderabile chiudere ermeticamente porzioni di un foro di pozzo, come durante operazioni di fratturazione quando diversi fluidi e fanghi sono pompati dalla superficie in una colonna di tubi di rivestimento (casing) che riveste il foro di pozzo, e sospinti all'esterno in una formazione sotterranea circostante attraverso la colonna di tubi di rivestimento. Diventa quindi necessario chiudere ermeticamente il foro di pozzo e fornire così un isolamento di zona in corrispondenza della posizione della formazione sotterranea desiderata. Dispositivi di isolamento di foro di pozzo, quali guarnizioni stagne (packer), tappi ponte, e tappi di fratturazione ( vale a dire, tappi "frac") sono progettati per questi scopi generali e sono ben noti nella tecnica di produrre idrocarburi, quali petrolio e gas. Tali dispositivi di isolamento di foro di pozzo possono essere usati in contatto diretto con la faccia di formazione del foro di pozzo, con una colonna di tubi di rivestimento estesa e fissata all'interno del foro di pozzo, o con un vaglio o rete metallica.

[0004] Dopo che l’operazione a fondo pozzo desiderata è conclusa, la tenuta formata dal dispositivo di isolamento di foro di pozzo deve essere rotta e l'utensile stesso rimosso dal foro di pozzo. Rimuovere il dispositivo di isolamento di foro di pozzo può consentire alle operazioni di produzione di idrocarburi di cominciare senza essere ostacolate dalla presenza dell'utensìle da fondo pozzo. Rimuovere dispositivi di isolamento di foro di pozzo, tuttavìa, è tradizionalmente realizzato mediante un'operazione di recupero complessa che implica fresatura o ri perforazione di una porzione del dispositivo di isolamento di foro di pozzo, e successivamente il recupero meccanico di proprie porzioni rimanenti. Per realizzare ciò, una colonna di utensile avente uno scalpello di perforazione o a fresa fissato alla sua estremità distale è introdotta nel foro di pozzo e convogliata al dispositivo di isolamento di foro dì pozzo per fresare o riperforare il dispositivo di isolamento di foro di pozzo. Dopo la ri perforazione del dispositivo di isolamento di foro di pozzo, le porzioni rimanenti del dispositivo di isolamento di foro di pozzo possono essere afferrate sulla e recuperate nuovamente alla superficie con la colonna di utensile per uno smaltimento. Come può essere evidente, quest'operazione di recupero può essere un processo costoso e dispendioso in termini di tempo.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

[0005] Le seguenti figure sono incluse per illustrare determinati aspetti della presente descrizione, e non devono essere considerate come forme di realizzazione esclusive. L'oggetto descritto è passibile di considerevoli modifiche, variazioni, combinazioni, ed equivalenti quanto a forma e funzione, senza discostarsi daH'ambito di questa descrizione.

[0006] La Fig. 1 è un sistema di pozzo che può impiegare uno o più principi della presente descrizione, secondo una o più forme di realizzazione.

[0007] La Fig. 2 è una vista laterale in sezione trasversale di un tappo frac che può impiegare i principi della presente descrizione.

[0008] La Fig. 3 è una vista in sezione trasversale di un tappo frac durante il funzionamento, secondo una o più forme di realizzazione della presente descrizione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

[0009] La presente descrizione si riferisce generalmente a utensili da fondo pozzo usati nell'industria petrolifera e del gas e, più in particolare, a operazioni di formazione sotterranea che usano utensili da fondo pozzo di dispositivo di isolamento di foro di pozzo degradabili.

[0010] La presente descrizione descrive forme di realizzazione di dispositivi di isolamento di foro di pozzo che sono realizzati in materiali degradanti, e i loro metodi d'uso durante un'operazione di formazione sotterranea. In particolare, la presente descrizione descrive dispositivi di isolamento di foro di pozzo aventi una molteplicità di componenti, quale un mandrino, una sfera frac, e un elemento di guarnizione stagna espansibile o gonfiabile, in cui uno o più della molteplicità di componenti è composto da un materiale degradabile che si degrada in un ambiente di foro di pozzo a un tempo desiderato durante l'esecuzione di un'operazione di formazione sotterranea (o semplicemente "operazione di formazione"). Questi materiali degradabili (definiti anche collettivamente come "sostanze degradabili") sono discussi in modo maggiormente dettagliato di seguito. Come qui usato, il termine "dispositivo di isolamento di foro di pozzo", e varianti grammaticali relative, è un dispositivo che è posizionato in un foro di pozzo per isolare una porzione del foro di pozzo al di sopra da una porzione al di sotto così che un fluido possa essere sospinto nella formazione sotterranea circostante al di sopra del dispositivo. Come qui usato, il termine "sfera di tenuta" e "sfera frac", e varianti grammaticali relative, si riferiscono a un elemento sferico o sferoidale progettato per chiudere ermeticamente perforazioni di un dispositivo di isolamento di foro di pozzo che accettano fluido, deviando così trattamenti di serbatoio ad altre porzioni di una zona target in una formazione sotterranea. Un esempio di una sfera di tenuta è una sfera frac in un dispositivo di isolamento di foro di pozzo di tappo frac. Come qui usato, il termine "elemento di guarnizione stagna", e varianti grammaticali relative, si riferisce a un elemento espansibile, gonfiabile, o rigonfìabile che si espande contro un tubo di rivestimento o foro di pozzo per chiudere ermeticamente il foro di pozzo.

[0011] Una o più forme di realizzazione illustrative qui descritte vengono presentate di seguito. Non tutte le caratteristiche dì un'implementazione effettiva sono descritte o mostrate in questa domanda per chiarezza. Resta inteso che nello sviluppo di una forma di realizzazione effettiva che incorpora le forme di realizzazione qui descritte, numerose decisioni specìfiche deH'implementazione devono essere prese per ottenere gli scopi dello sviluppatore, come conformità con i vincoli relativi al sistema, relativi alla litologia, relativi all'economia, governativi, ed altri vincoli, che variano per implementazione e di tanto in tanto. Mentre gli sforzi di uno sviluppatore possono essere complessi e dispendiosi in termini di tempo, tali sforzi costituiscono, tuttavia, un impegno di routine per le persone esperte nella tecnica che traggono vantaggio da questa descrizione.

[0012] Si deve notare che quando "circa" è qui previsto all'inizio di un elenco numerico, il termine modifica ciascun numero dell'elenco numerico. In alcuni elenchi numerici di intervalli, alcuni limiti inferiori elencati possono essere maggiori di alcuni limiti superiori elencati. Una persona esperta nella tecnica riconoscerà che il sottoinsieme selezionato richiederà la selezione di un limite superiore oltre al limite inferiore selezionato. Salvo diversa indicazione, tutti i numeri che esprimono quantità di ingredienti, proprietà come peso molecolare, condizioni di reazione, e così via usati nella presente descrizione ed associate rivendicazioni devono essere intesi come essere modificati in tutti i casi dal termine "circa". Come qui usato, il termine "circa" comprende /- 5% dì ciascun valore numerico. Per esempio, se il valore numerico è "circa 80%, " allora esso può essere 80% /- 5%, equivalente a da 76% a 84%. Di conseguenza, salvo indicazione contraria, i parametri numerici riportati nella seguente descrizione e unite rivendicazioni sono approssimazioni che possono variare a seconda delle proprietà desiderate che si cerca di ottenere con le forme di realizzazione esemplificative qui descritte. Perlomeno, e non come un tentativo di limitare l'applicazione della dottrina degli equivalenti aN'ambito della rivendicazione, ciascun parametro numerico deve almeno essere interpretato in considerazione del numero di cifre significative riportate ed applicando comuni tecniche dì arrotondamento.

[0013] Anche se composizioni e metodi sono qui descritti in termini di "comprendenti" diversi componenti o fasi, le composizioni e metodi possono anche "consistere essenzialmente di" oppure "consistere di" i diversi componenti e fasi. Quando "comprendente" è usato in una rivendicazione , ciò è suscettibile di più interpretazioni.

[0014] Come qui usato, il termine "sostanzialmente" significa fondamentalmente, ma non necessariamente completamente.

[0015] L'uso di termini di direzione come sopra, sotto, superiore, inferiore, verso l'alto, verso il basso, a sinistra, a destra, testa pozzo, fondo pozzo e similari viene usato in relazione alle forme di realizzazione illustrative come sono rappresentate nelle figure, la direzione verso l'alto essendo verso la parte superiore della figura corrispondente e la direzione verso il basso essendo verso la parte inferiore della figura corrispondente, la direzione di testa pozzo essendo verso la superficie del pozzo e la direzione di fondo pozzo essendo verso la punta del pozzo.

[0016] Le forme di realizzazione della presente descrizione si riferiscono a dispositivi di isolamento di foro di pozzo degradatali ( ad esempio, tappi frac) comprendenti almeno un componente degradabile. Come qui usato, il termine "degradable" e tutte le sue varianti grammaticali (ad esempio, "degradare", "degradazione", "degradante", "dissolvere", "dissolvendo", e similari), si riferisce alla dissoluzione o conversione chimica di materiali solidi in modo tale che prodotti finali solidi a massa ridotta siano il risultato di oppure un'integrità strutturale ridotta sia il risultato di almeno l'uno tra solubilizzazione, degradazione idrolitica, entità formate biologicamente (ad esempio, batteri o enzimi), reazioni chimiche (che includono reazioni elettrochimiche e galvaniche), reazioni termiche, reazioni indotte da radiazione, o combinazioni relative. Nella degradazione completa, non risulta alcun prodotto finale solido, o viene persa una forma strutturale. In alcuni casi, la degradazione del materiale può essere sufficiente per fare in modo che le proprietà meccaniche del materiale siano ridotte a un punto in cui il materiale non mantiene più la propria integrità e, in sostanza, collassa o si sfalda nelle sue vicinanze. Le condizioni per una degradazione sono generalmente condizioni di foro di pozzo in cui uno stimolo esterno può essere usato per iniziare o attuare il tasso di degradazione, in cui lo stimolo esterno si verifica naturalmente nel foro di pozzo (ad esempio, pressione, temperatura) oppure è introdotto nel foro di pozzo (ad esempio, fluidi, sostanze chimiche). Per esempio, il pH de! fluido che interagisce con il materiale può essere cambiato mediante introduzione di un acido o una base, oppure un elettrolita può essere introdotto o presentarsi naturalmente per indurre corrosione galvanica. Il termine "ambiente di foro di pozzo", e varianti grammaticali relative, include sìa ambienti di foro di pozzo che si presentano naturalmente sia materiali o fluidi introdotti nel foro di pozzo. Il termine "almeno una porzione", e varianti grammaticali relative, facendo riferimento a un componente avente almeno una porzione composta relativa di una sostanza o materiale degradabile ( ad esempio, "almeno una porzione di un componente è degradabile" o "almeno una porzione del mandrino e/o cunei di ritenuta è degradabile", e varianti relative) si riferisce ad almeno circa l'80% del volume di quella parte che è formata dalla sostanza o materiale degradabile.

[0017] I materiali degradatali per formare un componente del dispositivo di isolamento di foro di pozzo possono concedere tempo tra il posizionamento del dispositivo di isolamento dì foro di pozzo e quando viene intrapresa una particolare operazione a fondo pozzo, come un'operazione di fratturazione idraulica). Oltre a ciò, materiali degradabili consentono trattamenti acidi e stimolazione acidificata di un foro di pozzo. In alcune forme di realizzazione, i materiali degradabili possono richiedere un'area di flusso o capacità di flusso maggiore per consentire operazioni di produzione senza ostacolare o bloccare eccessivamente un flusso di fluido mentre il dispositivo di isolamento di foro di pozzo si degrada. Di conseguenza, operazioni di produzione possono essere intraprese in modo efficiente mentre il dispositivo di isolamento di foro di pozzo si degrada e senza creare limitazioni di pressione significative.

[0018] Come menzionato sopra, le forme di realizzazione della presente descrizione si riferiscono a metodi per usare un dispositivo di isolamento di foro di pozzo degradabile, e in particolare, un tappo frac, durante un'operazione di fratturazione idraulica. Per esempio, un tappo frac può essere introdotto in un foro di pozzo in una formazione sotterranea secondo le forme di realizzazione qui descritte. Il foro di pozzo può essere un foro di pozzo a foro scoperto oppure avere una colonna di tubi di rivestimento ivi disposta. Il tappo frac comprende una pluralità di componenti comprendenti almeno un mandrino, cunei di ritenuta, e un elemento di guarnizione stagna. Almeno una porzione del mandrino e/o dei cunei di ritenuta è composta da un materiale metallico degradabile che è una lega degradabile, in cui la lega degradabile è una lega di magnesio, e una lega di alluminio, o una combinazione relativa. Altri componenti del tappo frac possono in aggiunta essere costituiti da un materiale degradabile, che include un qualsiasi materiale metallico degradabile (ad esempio, una lega degradabile) o un elastomero degradabile, come l’elemento di guarnizione stagna, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione. Per esempio, in alcune forme di realizzazione, il tappo frac comprende una sfera frac che ha sede su una sede di sfera per creare una tenuta di fluido all'interno del foro di pozzo, come discusso in modo maggiormente dettagliato di seguito, La sfera frac in alcune forme di realizzazione può essere un materiale metallico degradabile o un elastomero degradabile, in modo tale che all'atto della degradazione, un flusso di fluido sìa ripristinato attraverso il tappo frac.

[0019] I cunei di ritenuta impegnano per attrito la parete del foro di pozzo o della colonna dì tubi di rivestimento, a seconda della configurazione del foro di pozzo nella formazione sotterranea. Come qui usato, il termine "parete," e varianti grammaticali relative (ad esempio, parete di foro di pozzo), con riferimento a un foro di pozzo si riferisce alla superficie di roccia esterna che delimita il foro di pozzo trivellato. L'elemento di guarnizione stagna del tappo frac è compresso contro una parete del foro di pozzo o la colonna di tubi di rivestimento per posizionare il tappo frac all'interno del foro di pozzo, come descritto di seguito. Almeno una perforazione viene creata nella formazione sotterranea attraverso la parete del foro di pozzo o della colonna di tubi di rivestimento (e un qualsiasi cemento disposto tra la parete del foro di pozzo e la colonna di tubi di rivestimento, se incluso). In alcune forme di realizzazione, una pluralità di perforazioni, o un gruppo di perforazioni sono create nella formazione sotterranea, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione. Come qui usato, il termine "perforazione", e varianti grammaticali relative, si riferisce a un tunnel di comunicazione creato attraverso una parete di un foro di pozzo, incluso attraverso una colonna di tubi di rivestimento, in una formazione sotterranea attraverso cui possono scorrere fluidi di produzione. Perforazioni possono essere formate con un qualsiasi mezzo idoneo in una formazione sotterranea che include, ma non limitato a, cariche esplosive sagomate, fucili perforatori, perforazione a pallottola, perforazione con getto abrasivo o perforazione con getto di fluido ad alta pressione, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione.

[0020] La formazione sotterranea è fratturata idraulicamente attraverso l’almeno una perforazione. Come qui usato, il termine "fratturazione idraulica", e varianti grammaticali relative, si riferisce a un trattamento di stimolazione in cui fluidi vengono pompati ad alta velocità e pressione per superare un gradiente di fratturazione all'interno di una formazione sotterranea per far sì che fratture siano create o aumentate. Il termine "gradiente di fratturazione", e varianti grammaticali relative, si riferisce alla pressione richiesta per indurre o aumentare fratture in una formazione sotterranea a una data profondità. Ciò significa che il gradiente di fratturazione può variare in una particolare formazione sotterranea in funzione della profondità relativa.

[0021] L'uno o più componenti del tappo frac realizzato in un materiale degradabile sono degradati almeno parzialmente nell'ambiente di foro di pozzo. Come qui usato, il termine "almeno parzialmente degradante", e varianti grammaticali relative ( ad esempio, "degradante almeno parzialmente", "si degrada parzialmente", e similari) con riferimento a una degradazione del tappo frac 200 o componente relativo si riferisce al tappo o componente degradante almeno al punto in cui circa il 20% o più della massa del tappo o componente si degrada. Per esempio, la lega degradabile formante almeno una porzione dell'uno o ambedue tra il mandrino e/o i cunei di ritenuta del tappo frac è almeno parzialmente degradata in presenza di un elettrolita neH’ambiente di foro di pozzo. La produzione di un idrocarburo ( vaie a dire, petrolio e/o gas) dalla formazione sotterranea può procedere. L'ordine della degradazione del materiale degradabile formante il tappo frac e la produzione di un idrocarburo può verificarsi simultaneamente, o in serie, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione. Ciò significa che l’eventuale ordine può dipendere dalla selezione del particolare materiale degradabile ( ad esempio, la combinazione di lega o lega degradabile), gli stimoli di degradazione (ad esempio, l’elettrolita o altro stimolo), e similari, e una qualsiasi combinazione relativa. In alcune forme di realizzazione, di conseguenza, una produzione può iniziare prima della degradazione, oppure una degradazione può iniziare prima della produzione. Anche se una degradazione può iniziare e finire prima che una produzione inizi, è previsto che sia una degradazione sia una produzione abbiano luogo simultaneamente ad almeno un certo momento (o durata), a prescìndere da quale processo viene iniziato per primo.

[0022] Facendo riferimento alla figura 1, viene illustrato un sistema di pozzo 100 che può realizzare o altrimenti impiegare uno o più principi della presente descrizione, secondo una o più forme di realizzazione. Come illustrato, il sistema di pozzo 100 può includere un impianto di servìzio 102 (definito anche "torre di perforazione" o "derrick") che è posizionato sulla superficie dei suolo 104 e si estende sopra e intorno a un foro dì pozzo 106 che penetra in una formazione sotterranea 108. L'impianto di servizio 102 può essere un impianto di perforazione, un impianto di completamento, un impianto di manutenzione, o similari. In alcune forme di realizzazione, l'impianto di servizio 102 può essere omesso e sostituito con un'installazione o completamento di testa pozzo di superficie standard, senza discostarsi dall'ambito della descrizione. Anche se il sistema di pozzo 100 è rappresentato come un'operazione terrestre, è evidente che i principi della presente descrizione possono ugualmente essere applicati in una qualsiasi applicazione marina o sottomarina in cui l'impianto di servizio 102 può essere una piattaforma galleggiante o un'installazione di testa pozzo sotterranea, come generalmente noto nella tecnica.

[0023] Il foro di pozzo 106 può essere perforato nella formazione sotterranea 108 usando una qualsiasi tecnica di perforazione idonea e può estendersi in una direzione sostanzialmente verticale lontano dalla superficie del suolo 104 su una porzione di foro di pozzo verticale 110. A un certo punto nel foro di pozzo 106, la porzione di foro di pozzo verticale 110 può deviare dalla verticale rispetto alla superficie del suolo 104 e passare in una porzione di foro di pozzo sostanzialmente orizzontale 112, anche se tale deviazione non è richiesta. Ciò significa che il foro di pozzo 106 può essere verticale, orizzontale, oppure deviato, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione. In alcune forme di realizzazione, il foro di pozzo 106 può essere completato cementando una colonna di tubo di rivestimento 114 all'interno del foro di pozzo 106 lungo tutto o una porzione relativa. Come qui usato, il termine "tubo di rivestimento" si riferisce non solo a un tubo dì rivestimento come generalmente noto nella tecnica, ma anche a una camicia di foro di pozzo, che comprende sezioni tubolari accoppiate da estremità a estremità ma che non si estendono a una posizione di superficie. In altre forme di realizzazione, tuttavia, la colonna di tubo di rivestimento 114 può essere omessa da tutto o una porzione del foro di pozzo 106 e i principi della presente descrizione possono ugualmente applicarsi a un ambiente "a foro scoperto".

[0024] Il sistema di pozzo 100 può inoltre includere un dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 che può essere convogliato nel foro di pozzo 106 su un convogliatore 118 (definito anche "colonna di utensile") che si estende a partire dall'impianto di servizio 102. Il dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 può includere o altrimenti comprendere un qualsiasi tipo di dispositivo di isolamento di foro di pozzo o tubo di rivestimento noto ai tecnici nel ramo che include, ma non limitato a, un tappo frac, un deflettore ripiegabile, una guarnizione stagna di foro di pozzo, un tappo pulitore, un tappo di cemento, o una qualsiasi combinazione relativa. Al centro della corrente descrizione è un tappo frac. Come qui usato, il termine "tappo frac" (definito anche "tappo di fratturazione"), e varianti grammaticali relative, si riferisce a un dispositivo di isolamento di foro di pozzo che isola il flusso di fluido in almeno una direzione rispetto al tappo, tipicamente l'isolamento è da sopra il tappo. Il convogliatore 118 che fornisce il dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 a fondo pozzo può essere, ma non è limitato a, un cavo metallico (wirelìne), un cavo liscio (slickline), una linea elettrica, una tubazione avvolta, un'asta di perforazione, una tubazione di produzione, o similari.

[0025] Il dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 può essere convogliato a fondo pozzo fino a una posizione target (non mostrata) all'interno del foro di pozzo 106. In corrispondenza della posizione target, il dispositivo di isolamento di foro di pozzo può essere azionato o "posizionato" per chiudere ermeticamente il foro di pozzo 106 e altrimenti fornire un punto di isolamento di fluido all'interno del foro di pozzo 106. In alcune forme di realizzazione, Il dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 viene pompato verso una posizione target usando pressione idraulica applicata dall'impianto di servizio 102 in corrispondenza della superfìcie 104. In tali forme di realizzazione, il convogliatore 118 serve per mantenere il controllo del dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 man mano che attraversa il foro di pozzo 106 e fornisce la potenza necessaria per azionare e posizionare il dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 all'atto del raggiungimento della posizione target. In altre forme di realizzazione, il dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 cade liberamente verso la posizione target per effetto della forza di gravità per attraversare tutto o parte del foro di pozzo 106.

[0026] Risulta evidente ai tecnici del ramo che anche se la figura 1 rappresenta il dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 come essere disposto e funzionante nella porzione orizzontale 112 del foro di pozzo 106, le forme di realizzazione qui descritte sono ugualmente applicabili per l'uso in porzioni del foro di pozzo 106 che sono verticali, deviate, o altrimenti inclinate. Si deve inoltre notare che una pluralità di dispositivi di isolamento di foro di pozzo 116 può essere posta nel foro di pozzo 106. In alcune forme di realizzazione, per esempio, diversi (ad esempio, sei o più) dispositivi di isolamento di foro di pozzo 116 possono essere disposti nel foro di pozzo 106 per dividere il foro di pozzo 106 in più piccoli intervalli o "zone" per una stimolazione idraulica.

[0027] Facendo ora riferimento alla figura 2, con riferimento continuato alla figura 1, è illustrata una vista in sezione trasversale di un tappo frac 200 esemplificativo che può impiegare uno o più dei principi della presente descrizione, secondo una o più forme di realizzazione. Il tappo frac 200 può essere simile o lo stesso rispetto al dispositivo di isolamento di foro di pozzo 116 della figura 1. Di conseguenza, il tappo frac 200 può essere configurato per essere esteso nel e chiudere ermeticamente il foro di pozzo 106 in corrispondenza di una posizione target, e impedire così un flusso di fluido oltre il tappo frac 200 per operazioni di stimolazione o completamento di foro di pozzo. In alcune forme di realizzazione, come illustrato, il foro di pozzo 106 può essere rivestito con il tubo di rivestimento 114 o un altro tipo di tubazione o camìcia di foro di pozzo in cui il tappo frac 200 può essere posizionato in modo idoneo. In altre forme di realizzazione, tuttavia, il tubo di rivestimento 114 può essere omesso e il tappo frac 200 può essere invece posizionato o altrimenti schierato in un ambiente non completo o "a foro scoperto".

[0028] Come illustrato, il tappo frac 200 può includere una gabbia a sfere 204 che si estende dalla o altrimenti accoppiata all'estremità superiore di un mandrino 206. Una sfera dì tenuta, sfera frac 208, è disposta nella gabbia a sfere 204 e il mandrino 206 definisce un passaggio di flusso centrale longitudinale 210. Il mandrino 206 definisce anche una sede di sfera 212 in corrispondenza della sua estremità superiore. In altre forme di realizzazione, la sfera frac 208 può essere fatta scendere nel convogliatore 118 (figura 1) per arrivare sul tappo frac 200 piuttosto che essere convogliata all'interno della gabbia a sfere 204.

[0029] Uno o più anelli distanziatori 214 (uno mostrato) possono essere assicurati al mandrino 206 ed altrimenti estendersi intorno ad esso. L'anello distanziatore 214 fornisce un'attestatura, che ritiene assialmente una serie di cunei di ritenuta superiori 216a che sono inoltre posizionati circonferenzialmente intorno al mandrino 206. Come illustrato, una serie di cunei di ritenuta inferiori 216b può essere disposta distalmente dai cunei di ritenuta superiori 216a. I cunei di ritenuta superiori 216a hanno inserti di cuneo di ritenuta 215a ivi incorporati; e i cunei di ritenuta inferiori 216b hanno inserti di cuneo di ritenuta 215b ivi incorporati. Come qui usato, il termine "incorporato" significa almeno parzialmente incluso all'interno di un materiale di sostanza di supporto. Di conseguenza, gli inserti di cuneo di ritenuta 215a, 215b sono incorporati, vale a dire, almeno parzialmente inclusi con ì cunei di ritenuta superiore e inferiore di supporto 216a, 216b, rispettivamente. Gli inserti di cuneo di ritenuta 215a, 215b possono essere incorporati rispettivamente nei cunei di ritenuta 216a, 216b, con un qualsiasi metodo noto. Esempi di metodi idonei possono includere, ma non sono limitati a, tramite un inserimento a pressione, tramite un inserimento per ritiro termico, tramite un adesivo, tramite un anello di scatto, tramite un elastomero gonfiabile, e similari.

[0030] Come esempio specifico degli inserti di cuneo di ritenuta 215a, 215b che sono incorporati nei cunei di ritenuta 216a, 216b, come mostrato nella figura 2, gli inserti di cuneo di ritenuta 215a, 215b hanno rispettivamente un bordo di entrata 217a, 217b che si estende all'esterno della o sporge oltre la superficie del corpo di cuneo di ritenuta 216a, 216b, rispettivamente. Il bordo di entrata 217a, 217b entra in contatto con una superfìcie per tenere il tappo frac 200 in corrispondenza di una posizione all'interno di un foro di pozzo (ad esempio, si impegna per attrito). Il bordo di entrata 217a, 217b sporge oltre il corpo del cuneo di ritenuta 216a, 216b lontano dalla punta del cuneo di ritenuta 216a, 216b che si estende verso l'esterno. Come rappresentato, il bordo di entrata 217a, 217b (o l'intero inserto di cuneo di ritenuta) può estendersi verso l'esterno dai cunei di ritenuta 216a, 216b rispettivamente a un angolo preselezionato rispetto alla superficie esterna del cuneo di ritenuta. Ciò significa che gli inserti di cuneo di ritenuta 215a, 215b possono essere incorporati nei cunei di ritenuta 216a, 216b a un angolo preselezionato. In alcune forme di realizzazione, l'angolo preselezionato può essere compreso nell’intervallo di da circa 1° a circa 45° rispetto alla superficie dei cunei di ritenuta 216a, 216b, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro.

[0031] Ciascuno degli inserti di cuneo di ritenuta 215a, 215b sporge dai cunei di ritenuta 216a, 216b rispettivamente per penetrare in o far presa su una superficie di fondo pozzo ed impegnare per attrito i cunei di ritenuta 216a,b con ciò (ad esempio, una parete di foro di pozzo, una parete di colonna di tubazione, quale una colonna di tubi di rivestimento, e similari). Anche se ciascun cuneo di ritenuta 216a, 216b è mostrato avente rispettivamente due inserti di cuneo di ritenuta 215a, 215b, è evidente che un qualsiasi numero di inserti di cuneo di ritenuta, che include uno o una pluralità (tre, quattro, cinque, dieci, venti, e similari) di inserti di cuneo di ritenuta può essere incorporato in ciascun cuneo di ritenuta, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione. Oltre a ciò, il numero di inserti di cuneo di ritenuta nei cunei di ritenuta superiori 216a e cunei di ritenuta inferiori 216b, e un qualsiasi cuneo di ritenuta aggiuntivo incluso come parte del tappo frac 200, può avere lo stesso o differente numero di inserti di cuneo di ritenuta, senza discostarsi daH'ambito della presente descrizione. In aggiunta, anche se gli inserti di cuneo di ritenuta 215a, 215b mostrati nella figura 2 sono rappresentati come rettangolari o quadrati in sezione trasversale. Tuttavia, la forma dei cunei di ritenuta può essere formata in modo cilindrico, a forma di tronco, a forma conica, a forma di sferoide, a forma di piramide, a forma di poliedro, a forma di ottaedro, a forma di cubo, a forma di prisma, a forma di emisferoide, a forma di cono, a forma di tetraedro, a forma di cuboide, e similari, e una qualsiasi combinazione relativa, senza discostarsi daH'ambito della presente descrizione. Ciò significa che gli inserti di cuneo di ritenuta possono essere parzialmente di una sola forma e parzialmente di una o più altre forme.

[0032] Uno o più cunei di scorrimento 218 (mostrati come cunei di scorrimento superiore e inferiore 218a e 218b, rispettivamente) possono inoltre essere posizionati circonferenzialmente intorno al mandrino 206, come descritto in modo maggiormente dettagliato di seguito. Collettivamente, il termine "gruppo di cunei di ritenuta" include almeno i cunei di ritenuta (che includono un qualsiasi inserto di cuneo di ritenuta all'interno) e i cunei di scorrimento.

[0033] Un gruppo di guarnizione stagna consistente di uno o più elementi di guarnizione stagna espansibili o gonfiabili 220 (definiti anche qui collettivamente come elemento di guarnizione stagna 220) può essere disposto tra i cunei di scorrimento superiore e inferiore 218a,b e altrimenti disposto intorno al mandrino 206. È evidente che il particolare gruppo di guarnizione stagna rappresentato nella figura 2 è puramente rappresentativo in quanto vi sono diverse disposizioni di guarnizione stagna note e usate nella tecnica. Per esempio, anche se tre elementi di guarnizione stagna 220 sono mostrati nella figura 2, i principi della presente descrizione sono ugualmente applicabili a dispositivi di isolamento di foro di pozzo che impiegano più o meno di tre elementi di guarnizione stagna 220, senza discostarsi daH'ambito delia descrizione.

[0034] Un ferro da mulo (mule shoe) 222 può essere posizionato in corrispondenza del o altrimenti assicurato al mandrino 206 alla sua estremità inferiore o distale. Come risulterà chiaro, non è necessario che la porzione più bassa del tappo frac 200 sia un ferro da mulo 222, ma può essere un qualsiasi tipo di sezione che serve a terminare la struttura del tappo frac 200, o altrimenti funge da connettore per collegare il tappo frac 200 ad altri utensili, come una valvola, tubazione, o altra attrezzatura da fondo pozzo.

[0035] In alcune forme di realizzazione, una molla 224 può essere disposta all'interno di una camera 226 definita nel mandrino 206 e altrimenti posizionata coassiale con il ed accoppiata fluidicamente al passaggio di flusso centrale 210. In corrispondenza di un'estremità, la molla 224 spinge uno spallamento 228 definito dalla camera 226 e in corrispondenza della sua estremità opposta la molla 224 impegna e altrimenti supporta la sfera frac 208. La gabbia a sfere 204 può definire una pluralità di orifizi 230 (tre mostrati) che consentono il flusso di fluidi attraverso di essi, consentendo in tal modo ai fluidi di scorrere attraverso la lunghezza del tappo frac 200 tramite il passaggio di flusso centrale 210.

[0036] Quando il tappo frac 200 è abbassato nel foro di pozzo 106, la molla 224 impedisce alla sfera frac 208 di impegnare la sede di sfera 212. Di conseguenza, i fluidi possono passare attraverso il tappo frac 200; vale a dire, attraverso gli orifizi 230 e il passaggio di flusso centrale 210. La gabbia a sfere 204 ritiene la sfera frac 208 in modo tale che non sia persa durante una traslazione nel foro di pozzo 106 alla sua posizione target. Una volta che il tappo frac 200 raggiunge la posizione target, un utensile di posizionamento (non mostrato) di un tipo noto nella tecnica può essere usato per spostare il tappo frac 200 dalla sua posizione non posizionata (mostrata in figura 2) a una posizione posizionata. L'utensile di posizionamento può funzionare tramite diversi meccanismi per ancorare il tappo frac 200 nel foro di pozzo 106 che includono, ma non limitati a, posizionamento idraulico, posizionamento meccanico, posizionamento mediante rigonfiamento, posizionamento mediante gonfiaggio, e similari. Nella posizione posizionata, i cunei di ritenuta 216a,b e gli elementi di guarnizione stagna 220 si espandono e impegnano le pareti interne del tubo di rivestimento 114.

[0037] Quando si desidera chiudere ermeticamente il foro di pozzo 106 in corrispondenza della posizione target con il tappo frac 200, un fluido viene iniettato nel foro di pozzo 106 e convogliato al tappo frac 200 a una portata predeterminata che supera la forza elastica della molla 224 e sospinge la sfera frac 208 verso il basso fino al momento in cui impegna a tenuta la sede di sfera 212. Quando la sfera frac 208 è impegnata con la sede di sfera 212 e gli elementi di guarnizione stagna 220 sono nella loro posizione posizionata, un flusso del fluido oltre o attraverso il tappo frac 200 nella direzione di fondo pozzo è impedito in modo efficace. Ciò significa che gli elementi di guarnizione stagna 220 si espandono e si comprimono contro le pareti interne del tubo di rivestimento 114 (o la parete del foro di pozzo 106 quando non è presente alcun tubo di rivestimento 114) per posizionare il tappo frac 200. Il metodo per espandere gli elementi dì guarnizione stagna 220 e comprimerli contro il tubo di rivestimento 112 (o parete del foro di pozzo 106) può essere mediante un qualsiasi mezzo adatto per posizionare il tappo frac 200. Per esempio, secondo le forme di realizzazione qui descritte, in alcuni casi, gli elementi di guarnizione stagna 220 sono compressi muovendo il mandrino 206 del tappo frac 200, in modo tale che il mandrino 206 si muova in una direzione rispetto al tappo frac 200 facendo sì che gli elementi di guarnizione stagna 220 si espandano in una direzione assiale e si comprimano contro il tubo di rivestimento 125 (o parete del foro di pozzo 106). In altre forme di realizzazione, gli elementi di guarnizione stagna 220 hanno una barriera frangibile che circonda almeno in parte la superficie esterna relativa, in cui la barriera frangibile si rompe o altrimenti è compromessa per consentire un'espansione degli elementi di guarnizione stagna 220 e una compressione contro il tubo di rivestimento 125 (o parete del foro di pozzo 106). Per esempio, la barriera frangibile può essere rotta con il movimento del mandrino 206, un semplice contatto di taglio con il tubo di rivestimento 125 o altre porzioni del foro di pozzo 106, o mediante altri mezzi meccanici, esponendo in tal modo gli elementi di guarnizione stagna 220 all'ambiente di foro di pozzo. Successivamente, gli elementi di guarnizione stagna 220 possono essi stessi essere rigonfiabili oppure la rottura della barriera frangibile può innescare un azionamento meccanico del tappo frac 200 per far sì che gli elementi di guarnizione stagna 220 si espandano e si comprimano contro il tubo di rivestimento 125 (o parete del foro di pozzo 106). Altri mezzi di compressione degli elementi di guarnizione stagna 220 contro il tubo di rivestimento 125 (o parete del foro di pozzo 106) possono inoltre essere appropriati a seconda delle forme di realizzazione qui descritte, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione.

[0038] Dopo che il tappo frac 200 è posizionato, le operazioni di completamento o stimolazione possono essere intraprese Iniettando un fluido di trattamento o completamento nel foro di pozzo 106 e sospingendo il fluido di trattamento/completamento all'esterno del foro di pozzo 106 e in una formazione sotterranea al di sopra del tappo frac 200. Seguendo le operazioni di completamento e/o stimolazione, il tappo frac 200 deve essere rimosso dal foro di pozzo 106 al fine di consentire alle operazioni dì produzione di aver luogo in modo efficace senza essere eccessivamente ostacolate dalla collocazione del tappo frac 200. Secondo la presente descrizione, diversi componenti del tappo frac 200 possono essere realizzati in uno o più materiali degradabili. In particolare, almeno il mandrino e/o cunei di ritenuta del tappo frac 200 sono composti da un materiale metallico degradabile. Altri componenti possono in aggiunta essere realizzati nel materiale metallico degradabile, un altro materiale degradabile (ad esempio , un elastomero degradabile), o un materiale non degradabile, senza discostarsi daH'ambito della presente descrizione. I materiali degradabili selezionati possono fornire tempo tra un posizionamento del tappo frac 200 e quando viene intrapresa un'operazione di completamento o stimolazione desiderata, quale un'operazione di fratturazione idraulica. Come discusso sopra, il periodo di tempo tra una degradazione iniziale de! tappo frac 200 e la produzione di una formazione sotterranea fratturata idraulicamente può variare, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione.

[0039] In alcuni casi, può essere desiderabile aumentare l'area di flusso o la capacità di flusso attraverso il e/o intorno al tappo frac 200, Secondo la presente descrizione, il tappo frac 200 può presentare una grande area di flusso o capacità di flusso attraverso il e/o intorno al tappo frac 200 in modo tale che non impedisca, ostacoli o inibisca eccessivamente operazioni di produzione mentre il tappo frac 200 si degrada in modo tale da non fornire più una tenuta. Di conseguenza, operazioni di produzione possono essere intraprese mentre il tappo frac 200 procede nella dissoluzione e/o degradazione, e senza creare una limitazione di pressione significativa all'interno del foro di pozzo 106.

[0040] Il tappo frac 200 può fornire un'area di flusso dì produzione minima attraverso il tappo frac 200. Come qui usato "area di flusso di produzione attraverso" il tappo frac 200 si riferisce a un qualsiasi flusso di fluido attraverso il e/o intorno al tappo frac 200. In alcune forme di realizzazione, l’area di flusso di produzione minima attraverso il tappo frac 200 può essere una frazione desiderata dell'area di flusso totale del foro di pozzo 106 ( vale a dire, il tubo di rivestimento 114) in corrispondenza della posizione del tappo frac 200. Più In particolare, in almeno una forma di realizzazione, il tappo frac 200 può presentare un'area di flusso di produzione attraverso il tappo frac 200 che è almeno 1/25 dell'area di flusso totale del foro di pozzo 106 (va/e a dire, il tubo di rivestimento 114) in corrispondenza della posizione del tappo frac 200. In un'altra forma di realizzazione, il tappo frac 200 può presentare un'area di flusso di produzione attraverso il tappo frac 200 che è almeno 1/16 dell'area di flusso totale del foro di pozzo 106 in corrispondenza della posizione del tappo frac 200. L'area di flusso di produzione attraverso il tappo frac 200 può includere un qualsiasi flusso di fluido attraverso il passaggio di flusso centrale 210 e un qualsiasi altro percorso di flusso attraverso il o intorno al tappo frac 200 che non sono necessariamente attraverso il passaggio di flusso centrale 210. In alcune forme di realizzazione, per esempio, il tappo frac 200 può includere inoltre uno o più condotti o canali di flusso 236 definiti in senso longitudinale attraverso il mandrino 206 o altre porzioni strutturali del tappo frac 200 attraverso cui fluidi possono scorrere durante operazioni di produzione.

[0041] In altre forme di realizzazione, l'area di flusso di produzione minima del tappo frac 200 può corrispondere a un rapporto desiderato tra i diametri interno ed esterno del tappo frac 200. Il termine "diametro" con riferimento all'area di flusso di produzione minima si riferisce al diametro dell'area in sezione trasversale del tappo frac 200 oppure al diametro idraulico dì un percorso di flusso (o un'area di flusso combinata) attraverso il tappo frac 200. Il "diametro idraulico" è definito come quattro volte l'area in sezione trasversale divisa per il perimetro umidificato della sezione trasversale. Come illustrato, il tappo frac 200 può presentare un diametro interno 232 e un diametro esterno 234. Il diametro interno 232 può comprendere generalmente il diametro del passaggio di flusso centrale 210, e il diametro esterno 234 può comprendere il diametro del tappo frac 200 nella configurazione racchiusa o non espansa. In almeno una forma di realizzazione, il diametro interno 232 del tappo frac 200 può essere almeno il 17% ( vale a dire, 1/6) del diametro esterno 234 del tappo frac 200. In un'altra forma di realizzazione, il diametro interno 232 del tappo frac 200 può essere almeno il 25% ( vale a dire, 1/4) del diametro esterno 234 del tappo frac 200. La soglia minima del 17% può essere calcolata a partire dalla caduta di pressione attraverso il tappo frac 200 come una funzione della portata attraverso il passaggio di flusso centrale 210 in applicazioni aventi molteplici dispositivi di isolamento di foro di pozzo posizionati all'interno del foro di pozzo 106. Avere il diametro interno 232 superiore al 17% del diametro esterno 234 può aumentare l'area di flusso di produzione attraverso il passaggio di flusso centrale 210 e fornire così una caduta di pressione inferiore attraverso il tappo frac 200. Il limite superiore del diametro interno 232 può essere dipendente dalle limitazioni strutturali del tappo frac 200 e, più in particolare, dalle limitazioni strutturali del mandrino 206. Per esempio, il diametro interno 232 può essere un qualsiasi diametro a condizione che il mandrino 206 rimanga capace di tenere o mantenere adeguatamente i carichi di pressione che possono essere assunti durante un'operazione a fondo pozzo.

[0042] In ancora altre forme di realizzazione, può essere necessario che l'area di flusso di produzione minima del tappo frac 200 sia più grande rispetto alle due opzioni summenzionate. Con un numero maggiore di dispositivi di isolamento di foro di pozzo, con portate di produzione superiori, o con una caduta di pressione accettabile inferiore, l’area di flusso di produzione minima deve essere più grande per ottenere una caduta di pressione inferiore del fluido attraverso il tappo frac 200. In questi casi, la frazione dell'area di flusso totale deve essere maggiore, oppure il diametro interno 232 del tappo frac 200 deve essere una frazione superiore del diametro esterno 234. Per esempio, in almeno una forma di realizzazione, un gran numero di dispositivi di isolamento di foro di pozzo ( ad esempio, maggiore di ventinove) può essere richiesto. In tali forme di realizzazione, l'area di flusso di produzione minima del tappo frac 200 può essere ottenuta avendo un'area di flusso di produzione attraverso il e/o intorno al tappo frac 200 che è almeno 1/9 dell'area di flusso totale del foro di pozzo 106 (va/e a dire, il tubo di rivestimento 114) in corrispondenza della posizione del tappo frac 200, o in cui il diametro interno 232 del tappo frac 200 è almeno il 33% ( vale a dire, 1/3) del diametro esterno 234. In un'altra forma di realizzazione, un numero ancora maggiore di dispositivi di isolamento di foro di pozzo (ad esempio, maggiore di quarantanove) può essere richiesto per un'applicazione specifica. In tali forme di realizzazione, l'area di flusso di produzione minima del tappo frac 200 può essere ottenuta avendo un'area di flusso di produzione attraverso il e/o intorno ai tappo frac 200 che è almeno 1/6 dell'area di flusso totale del foro di pozzo 106 in corrispondenza della posizione del tappo frac 200, o in cui il diametro interno 232 del tappo frac 200 è almeno il 41% del diametro esterno 234.

[0043] Facendo ora riferimento alla figura 3, con riferimento continuato alla figura 2, il tappo frac 200 è mostrato disposto tra una zona di produzione A e una zona di produzione B in una formazione sotterranea 115. In un'operazione di fratturazione convenzionale, prima di posizionare il tappo frac 200 per isolare una zona A da una zona B, almeno una, e in questo esempio una pluralità di perforazioni 300 sono effettuate da un utensile di perforazione (non mostrato) attraverso la colonna di tubi di rivestimento 125 e il cemento 127 per estendersi nella zona di produzione A. In quelle forme di realizzazione in cui la colonna di tubi di rivestimento 125 e il cemento 127 non sono disposti all'interno del foro di pozzo 120, le perforazioni 300 nella Zona A (nonché quelle perforazioni 310 a cui si fa riferimento di seguito relative alla Zona B) sono realizzate direttamente nella formazione 115 dal foro di pozzo 125. Successivamente, un fluido di stimolazione di pozzo è introdotto nel foro di pozzo 120, come ad esempio abbassando un utensile (non mostrato) nel foro dì pozzo 120 per scaricare il fluido di stimolazione a una pressione relativamente elevata oppure pompando il fluido direttamente dalla torre di perforazione ( derrick ) 112 (figura 1) nel foro di pozzo 120 al di sopra di un gradiente di fratturazione della formazione 115. Il fluido di stimolazione di pozzo passa attraverso le perforazioni 300 nella zona di produzione A della formazione 115 per stimolare il recupero di fluidi nella forma di petrolio e gas contenenti idrocarburi. Questi fluidi di produzione passano dalla zona A, attraverso le perforazioni 300, e su per il foro di pozzo 120 per un recupero in corrispondenza della superficie 104 (figura 1).

[0044] Il tappo frac 200 è quindi abbassato dalla colonna di utensile 118 (figura 1) alla profondità desiderata all'interno del foro di pozzo 120, e gli elementi di guarnizione stagna 220 (figura 2) sono posizionati contro la colonna di tubi di rivestimento 125, isolando così una zona A come rappresentato nella figura 3 e "posizionando" il tappo frac 200. A causa della progettazione del tappo frac 200, il passaggio di flusso centrale 210 (figura 2) del tappo frac 200 consente a un fluido proveniente da una zona isolata A di scorrere verso l'alto attraverso il tappo frac 200 impedendo ai contempo un flusso verso il basso nella zona isolata A. Di conseguenza, i fluidi di produzione provenienti da una zona A continuano a passare attraverso le perforazioni 300, nel foro dì pozzo 120, e verso l'alto attraverso il foro di flusso 205 del tappo frac 200, prima di scorrere nel foro di pozzo 120 al di sopra del tappo frac 200 per un recupero in corrispondenza della superficie 104 (figura 1).

[0045] Dopo che il tappo frac 200 è collocato in posizione, come mostrato nella figura 3, una seconda serie di perforazioni 310 può quindi essere formata nella formazione 115 attraverso la colonna di tubi di rivestimento 125 e il cemento 127 adiacente alla zona di produzione intermedia B della formazione 115. La zona B è quindi trattata con un fluido di stimolazione di pozzo, facendo sì che i fluidi recuperati dalla zona B passino attraverso le perforazioni 310 nel foro di pozzo 120. In quest'area del foro di pozzo 120 al di sopra del tappo frac 200, i fluidi recuperati dalla zona B si mescoleranno con i fluidi recuperati dalla zona A prima di scorrere verso l'alto all'Interno del foro di pozzo 120 per un recupero in corrispondenza della superficie 104 (figura 1).

[0046] Se vengono effettuate operazioni di fratturazione aggiuntive, come un recupero di idrocarburi da una zona C, ulteriori tappi frac 200 possono essere installati all'interno del foro di pozzo 120 per isolare ciascuna zona all'interno della formazione 115. Ciascun tappo frac 200 consente a un fluido di scorrere verso l'alto attraverso dì esso dalla zona più bassa A alla zona più alta C della formazione 115, ma un fluido pressurizzato non può scorrere verso il basso attraverso il tappo frac 200.

[0047] Dopo che le operazioni di recupero di fluido sono concluse ( vale a dire, "produzione di idrocarburi"), il tappo frac 200 deve essere rimosso dal foro di pozzo 120. In questo contesto, come affermato sopra, la degradazione di uno o più componenti, che include la degradazione di almeno i cunei di ritenuta e/o il mandrino, almeno una cui porzione è composta da una lega degradabile, è iniziata o già in corso, come ad esempio a causa di un’esposizione dell'ambiente di foro di pozzo. Per esempio, un fluido elettrolita può essere usato come il fluido di stimolazione oppure come un fluido di post-lavaggio per indurre l'inizio di una degradazione delle leghe degradabili. Laddove un altro/altri componente/i degradabile/i sia/siano un materiale degradabile in petrolio, tale/i componente/i degradabile/i può/possono degradarsi quando i fluidi di idrocarburi prodotti scorrono oltre il tappo frac 200 verso la superfìcie 104 (figura 1). In altre forme di realizzazione, il mandrino 206 e/o i cunei di ritenuta 216a,b, oppure un qualsiasi altro componente una cui porzione è composta da una lega degradabile, può degradarsi all'atto di un contatto prolungato con fluidi elettrolitici presenti naturalmente nel foro di pozzo 120. In alcune forme di realizzazione preferite, il mandrino 206 e/o i cunei di ritenuta sono composti da una lega degradabile. Altre combinazioni di degradabilità sono idonee, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione, come discusso sopra, per esempio.

[0048] In alcune forme di realizzazione, a prescindere dal fatto una degradazione del componente del tappo frac 200 o una produzione degli idrocarburi dalla formazione 115 abbia luogo, o meno, per prima cosa, non si verifica alcun intervento in foro di pozzo tra una fratturazione idraulica della formazione sotterranea ( vale a dire, introdurre il fluido di stimolazione attraverso le perforazioni 300 e/o 310) e una degradazione o produzione. Come qui usato, il termine "intervento in foro di pozzo" si riferisce all'introduzione di un utensile o convogliatore all’interno del foro di pozzo 120 solamente ai fini delta rimozione di un utensile o detriti nel foro di pozzo. Tale "intervento in foro di pozzo", di conseguenza, comprende l'introduzione di un utensile o convogliatore per la rimozione del tappo frac 200 qui descritto o i detriti provenienti dal tappo frac 200, come ad esempio a causa di uno o più componenti o porzioni del tappo frac 200 che si degradano. Come altro esempio, un intervento in foro di pozzo può essere una corsa di tubazione avvolta, in cui una tubazione avvolta è introdotta e attraversa una certa distanza all’interno del foro di pozzo 120 allo scopo di rimuovere un utensile o detriti. In un altro esempio, un intervento in foro di pozzo può essere una corsa di fresa, in cui uno scalpello a fresa viene fatto scorrere nel foro di pozzo 120 per fresare certi utensili. In ancora un altro esempio, un intervento in foro di pozzo può essere l'uso di un pescatore a canestro per rimuovere detriti. Nella descrizione corrente, il termine "intervento in foro di pozzo" non comprende pertanto l’introduzione di un utensile necessario per la produzione, quale una guarnizione stagna di produzione. Di conseguenza, se una degradazione inizia direttamente dopo una fratturazione idraulica, non si verifica alcun intervento in foro di pozzo tra una fratturazione idraulica e l'inizio della degradazione; se una produzione inizia direttamente dopo la fratturazione idraulica, non si verifica alcun intervento in foro di pozzo tra una fratturazione idraulica e l'inizio della produzione. In ancora altre forme di realizzazione, a prescindere dal fatto che una degradazione o produzione inizi, o meno, per ultima, non si verifica alcun intervento in foro di pozzo tra la fratturazione idraulica e l'ultimo di un inizio di degradazione o un inizio di produzione. Ciò significa che non può verificarsi alcun intervento in foro di pozzo tra la fratturazione idraulica e l'inizio della degradazione, tra la fratturazione idraulica e l'inizio della produzione, e/o tra la fratturazione idraulica ed ambedue dell’inizio della degradazione e dell'inizio della produzione. In tutti i casi, la mancanza di intervento in foro di pozzo può essere semplicemente una mancanza di intervento in foro di pozzo oltre il tappo di frac 200 oppure può essere una mancanza di intervento in foro di pozzo nel foro di pozzo nel suo complesso ( vale a dire, l'intera lunghezza del foro di pozzo). Gli interventi in foro di pozzo sono costosi, hanno la possibilità di incastrarsi nel foro di pozzo, hanno ia possibilità di danneggiare la formazione a causa di pistonaggio di fluidi associati, e similari. Ridurre al minimo il numero di interventi in foro di pozzo, nonché la dimensione dell'utensile di intervento, è quindi importante per mantenere l'integrità del foro di pozzo e ridurre al mìnimo i costi. Per esempio, un utensile di circolazione di sabbia di dimensioni più piccole pone meno problemi di intervento rispetto a uno scalpello a fresa di diametro maggiore, il che è un intervento in foro di pozzo evitabile grazie alle forme di realizzazione della presente descrizione.

[0049] Il tappo frac 200 è progettato per decomporsi nel tempo mentre funziona in un ambiente di foro di pozzo, eliminando così ia necessità dì fresare o perforare il tappo frac 200 all'esterno del foro di pozzo 120, se tale degradazione Inizia prima o dopo la produzione di idrocarburi da ciò. La degradazione fa sì che il tappo frac 200 perda integrità strutturale e/o funzionale e si rilasci dal tubo di rivestimento 125 (o la parete del foro di pozzo 120). I componenti di degradazione o non degradabili rimanenti del tappo frac 200 cadranno semplicemente al fondo del foro di pozzo 120. In diverse forme di realizzazione alternative, la degradazione di uno o più componenti del tappo frac 200 realizza una funzione dì azionamento, apre un passaggio, rilascia un elemento ritenuto, oppure cambia altrimenti il modo di funzionamento del tappo frac 200, eliminando anche una qualsiasi necessità di fresare o perforare il tappo frac 200 dal foro di pozzo 120. Per esempio, come menzionato in precedenza, almeno una porzione della sfera frac 208 può essere composta da una sostanza degradabile, che include un materiale metallico degradabile e/o un elastomero degradabile, in modo tale che all'atto della degradazione, il passaggio di flusso precedentemente bloccato dalla sfera frac 208 sia aperto. Inoltre, come descritto di seguito, il materiale o componenti ivi incorporati per la formazione di componenti degradabili del tappo frac 200 (ad esempio, almeno il mandrino 206 e/o i cunei di ritenuta 216a,b degradabili), nonché l'uso di una guaina opzionale, possono essere selezionati per controllare il tasso di degradazione di tali componenti degradabili del tappo frac 200.

[0050] Rimuovere il tappo frac 200 qui descritto dal foro di pozzo 120 è più efficace in termini di costi e richiede meno tempo rispetto a rimuovere tappi frac convenzionali (o dispositivi di isolamento di foro di pozzo), che richiedono l'effettuazione di una o più manovre nel foro di pozzo 120 con una fresa o perforatrice per progressivamente frantumare o tagliare l’utensile. Invece, i dispositivi di isolamento di foro di pozzo, e tappi frac, qui descritti possono essere rimossi semplicemente all'atto di un'esposizione a un ambiente di fondo pozzo che si presenta naturalmente o sintetico (ad esempio, all’atto dell'introduzione di uno stimolo esterno) nel tempo. Le descrizioni di forme di realizzazione specifiche del tappo frac 200, e dei sistemi e metodi per la rimozione del tappo frac 200 dal foro di pozzo 120 qui descritti sono state presentate a fini di illustrazione e descrizione e non sono destinate ad essere esaustive oppure a limitare questa descrizione alle precise forme descritte. Sono possibili molte altre modifiche e varianti. In particolare, il tipo di tappo frac 200, o i particolari componenti che costituiscono il tappo frac 200 (ad esempio, il mandrino, i cunei di ritenuta, e similari) possono essere variati.

[0051] Facendo di nuovo riferimento alla figura 2, secondo la presente descrizione, almeno una porzione del mandrino 206 e/o dei cunei di ritenuta 216a,b (senza escludere altri componenti) del tappo frac 200 può essere realizzata in oppure altrimenti comprendere un materiale metallico degradabile configurato per degradarsi o dissolversi all'interno di un ambiente di foro di pozzo. In altre forme di realizzazione, altri componenti del tappo frac 200 possono anch'essi essere realizzati in oppure altrimenti comprendere un materiale metallico degradabile che include, ma non limitato a, la sfera frac 208, i cunei di ritenuta superiore e inferiore 216a,b, i cunei di scorrimento superiore e inferiore 218a,b, e il ferro da mulo 222. In aggiunta a quanto precede, altri componenti del tappo frac 200 che possono essere realizzati in oppure altrimenti comprendere un materiale metallico degradabile includono, ma non sono limitati a, limitatori di estrusione e spine di sicurezza tranciabili associati al tappo frac 200. I componenti o elementi strutturali precedenti del tappo frac 200 sono qui collettivamente definiti come "i componenti" nella seguente discussione. In alcune forme di realizzazione, come discusso di seguito, la sfera frac 208 può essere composta da un materiale metallico degradabile ( ad esempio, una lega di magnesio e/o alluminio degradabile), un elastomero degradabile, un materiale vetroso degradabile, e una qualsiasi combinazione relativa. In alcune forme di realizzazione, come discusso in modo maggiormente dettagliato di seguito, l'elemento di guarnizione stagna 220 è composto da un elastomero non degradabile o minimamente degradabile, oppure da un elastomero degradabile. Come qui usato, il termine "minimamente degradabile" si riferisce alla degradazione di non più di circa il 50% in volume del materiale in un ambiente di foro di pozzo.

[0052] I materiali degradabili ( ad esempio, un materiale metallico degradabile, un elastomero degradabile, e/o un materiale vetroso degradabile, e similari) per formare almeno una porzione di un componente di un tappo frac 200 secondo i metodi qui descritti possono essere collettivamente definiti semplicemente come "sostanze degradabili". Queste sostanze degradabili si degradano, almeno in parte, in presenza dì un fluido acquoso {ad esempio, un fluido di trattamento), un fluido di idrocarburi {ad esempio, un fluido prodotto nella formazione oppure un fluido di trattamento), una temperatura elevata, e una qualsiasi combinazione relativa. Ciò significa che le sostanze degradabili possono degradarsi completamente oppure degradarsi parzialmente. Il fluido acquoso che può degradare le sostanze degradabili può includere, ma non è limitato a, acqua dolce, acqua salata {ad esempio, acqua contenente uno o più sali ivi disciolti), acqua salmastra {ad esempio, acqua salata saturata), acqua di mare, o combinazioni relative. Di conseguenza, il fluido acquoso può comprendere sali ionici, che formano una soluzione acquosa di elettroliti particolarmente adatta per una degradazione del materiale metallico degradabile, per esempio, e come discusso in modo maggiormente dettagliato di seguito. Il fluido acquoso può provenire dal foro di pozzo 106 stesso ( vale a dire, la formazione sotterranea) oppure può essere introdotto da un operatore di foro di pozzo. Il fluido di idrocarburi può includere, ma non è limitato a, petrolio greggio, un distillato frazionato di petrolio greggio, un derivato grasso di un acido, un estere, un etere, un alcol, un'ammina, un ammide, o un immide, un idrocarburo saturo, un idrocarburo insaturo, un idrocarburo ramificato, un idrocarburo ciclico, e una qualsiasi combinazione relativa. La temperatura elevata può essere al di sopra della temperatura di transizione vetrosa della sostanza degradabile, come quando l'elastomero degradabile è un polimero a base di tiolo, oppure può essere una temperatura maggiore di circa 60 °C (140 °F).

[0053] Le sostanze degradabili formanti almeno una porzione del tappo frac 200 possono degradarsi mediante un certo numero di meccanismi. Per esempio, le sostanze degradabili possono degradarsi mediante corrosione galvanica, rigonfiamento, dissoluzione, essere sottoposte a cambiamento chimico, essere sottoposte a degradazione termica in combinazione con uno qualsiasi dei precedenti, e una qualsiasi combinazione relativa. Una degradazione mediante corrosione galvanica si riferisce a una corrosione che ha luogo quando due diversi metalli o leghe metalliche sono reciprocamente in connettività elettrica ed ambedue sono in contatto con un elettrolita, ed includono la corrosione microgalvanica. Come qui usato, il termine "connettività elettrica" significa che i due diversi metalli o leghe metalliche sono a contatto oppure in stretta prossimità reciprocamente in modo tale che quando a contatto con un elettrolita, l'elettrolita diventi elettricamente conduttivo e una migrazione di ioni abbia luogo tra uno dei metalli e l'altro metallo. Quando la sostanza degradabile è un materiale metallico degradabile, il materiale metallico degradabile si degrada mediante corrosione galvanica.

[0054] Una degradazione mediante rigonfiamento implica l'assorbimento da parte della sostanza degradabile di un fluido nell'ambiente di foro di pozzo in modo tale che le proprietà meccaniche della sostanza degradatale si degradino. Ciò significa che la sostanza degradabile continua ad assorbire il fluido fino al momento in cui le sue proprietà meccaniche non sono più in grado di mantenere l'integrità della sostanza degradabile ed essa almeno parzialmente collassa. In alcune forme di realizzazione, una sostanza degradabile può essere concepita per degradarsi solamente parzialmente mediante rigonfiamento al fine di garantire che le proprietà meccaniche del componente del tappo frac 200 formato dalla sostanza degradabile siano sufficientemente in grado di durare per la durata dell’operazione specifica in cui viene utilizzata. Una degradazione mediante dissoluzione implica l’uso di una sostanza degradabile che è solubile oppure altrimenti sensibile a un fluido nell'ambiente di foro dì pozzo ( ad esempio, un fluido acquoso o un fluido di idrocarburi), in modo tale che il fluido non sia necessariamente incorporato nella sostanza degradabile (come avviene con una degradazione mediante rigonfiamento), ma diventa solubile all'atto di un contatto con il fluido. Una degradazione mediante essere sottoposta a un cambiamento chimico può implicare la rottura dei legami della catena della sostanza degradabile (ad esempio, catena polimerica) oppure far sì che i legami della sostanza degradabile si reticolino, in modo tale che la sostanza degradabile diventi fragile e si rompa in pìccoli pezzi all'atto del contatto con anche piccole forze previste nell'ambiente di foro di pozzo. Una degradazione termica implica una decomposizione chimica dovuta al calore, come il calore presente in un ambiente di foro di pozzo. La degradazione termica di alcune sostanze degradatali qui descritta può verificarsi a temperature di ambiente di foro di pozzo dì maggiori di circa 93 °C (o circa 200 °F), oppure maggiori di circa 50 °C (o circa 122 °F). Ciascun metodo di degradazione può funzionare insieme ad uno o più degli altri metodi di degradazione, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione.

[0055] Facendo ora riferimento ai materiali metallici degradabìli della presente descrizione, il termine "materiale metallico degradabile" (definito anche semplicemente come "metallo degradabile" qui) può riferirsi al tasso di dissoluzione del materiale metallico degradabile, e il tasso di dissoluzione può corrispondere a un tasso di perdita di materiale a una particolare temperatura e in un particolare ambiente dì foro di pozzo, come in presenza di un elettrolita. In almeno una forma di realizzazione, i materiali metallici degradabili qui descritti presentano un tasso di degradazione medio in un quantitativo di maggiore di circa 0,01 milligrammi per centimetro quadrato (mg/cm<2>) all'ora a 93 °C (equivalente a circa 200°F) se esposti a una soluzione di cloruro di potassio (KCI) al 15%. Per esempio, in alcune forme di realizzazione, i materiali metallici degradabili possono avere un tasso di degradazione medio di maggiore di nell'intervallo di da circa 0,01 mg/cm<z>a circa 10 mg/cm<2>all’ora a una temperatura di circa 93 °C se esposti a una soluzione di KCI al 15%, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, il tasso di degradazione può essere da circa 0,01 mg/cm<2>a circa 2,5 mg/cm<2>, o da circa 2,5 mg/cm<2>a circa 5 mg/cm<2>, o da circa 5 mg/cm<2>a circa 7,5 mg/cm<2>, o da circa 7,5 mg/cm<2>a circa 10 mg/cm<2>all'ora a una temperatura di 93 °C se esposti a una soluzione di KCI al 15%, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro.

[0056] In altri casi, il materiale metallico degradabile può presentare un tasso di degradazione in modo tale da perdere più di circa lo 0,1% della sua massa totale al giorno a 93 °C in una soluzione di KCI al 15%. Per esempio, in alcune forme di realizzazione, i materiali metallici degradabili qui descritti possono avere un tasso di degradazione tale da perdere da circa lo 0,1% a circa il 10% della loro massa totale al giorno a 93 °C in una soluzione di KCI al 15%, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, in alcune forme di realizzazione il materiale metallico degradabile può perdere da circa lo 0,1% a circa il 2,5%, o da circa il 2,5% a circa il 5%, o da circa il 5% a circa il 7,5%, o da circa il 7,5% a circa il 10% della sua massa totale al giorno a 93 °C in una soluzione di KCI al 15%, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori rappresentanti il materiale metallico degradabile è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tipo di materiale metallico degradabile, l'ambiente di foro di pozzo, e similari.

[0057] Si deve notare che i diversi tassi di degradazione notati in una soluzione di KCI al 15% sono semplicemente mezzi per definire il tasso di degradazione dei materiali metallici degradabili qui descritti per riferimento a un contatto con un elettrolita specifico a una temperatura specifica. L'uso del dispositivo di isolamento di foro di pozzo 200 avente un materiale metallico degradabile può essere esposto ad altri ambienti di foro di pozzo per iniziare la degradazione, senza discostarsì dall'ambito della presente descrizione.

[0058] Risulta inoltre opportuno notare che i materiali degradabili non metallici discussi anch'essi qui, che possono essere usati per formare componenti del tappo frac 200 possono in aggiunta avere un tasso di degradazione nello stesso quantitativo o intervallo rispetto a quello del materiale metallico degradabile, che può consentire l'uso di certi materiali degradabili che si degradano a un tasso più veloce o più lento di altri materiali degradabili (inclusi i materiali metallici degradabili) per formare il tappo frac 200.

[0059] La degradazione del materiale metallico degradabile può essere nell'intervallo di da circa 5 giorni a circa 40 giorni, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, la degradazione può essere da circa 5 giorni a circa 10 giorni, o da circa 10 giorni a circa 20 giorni, o da circa 20 giorni a circa 30 giorni, o da circa 30 giorni a circa 40 giorni, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori rappresentanti il materiale metallico degradabile è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tipo di materiale metallico degradabile, l'ambiente di foro di pozzo, e similari.

[0060] Materiali metallici degradabili idonei che possono essere usati secondo le forme di realizzazione della presente descrizione includono metalli e leghe metalliche degradabili o galvanicamente corrodibili. Tali metalli e leghe metalliche possono essere configurati per degradarsi tramite corrosione galvanica in presenza di un elettrolita (ad esempio, acqua salmastra o altri fluidi contenenti sale presenti all'interno del foro di pozzo 106). Come qui usato, un "elettrolita" è una qualsiasi sostanza contenente ioni liberi ( vale a dire, un atomo o gruppo di atomi caricato positivamente o negativamente) che rendono la sostanza elettricamente conduttiva. L'elettrolita può essere selezionato dal gruppo consistente di, soluzioni di un acido, una base, un sale, e combinazioni relative.

[0061] Elettroliti possono includere, ma non sono limitati a, un anione alogenuro ( vale a dire, fluoruro, cloruro, bromuro, ioduro, e astaturo), un sale alogenuro, un ossoanione (inclusi poliossoanioni ed ossoanioni monomerici), e una qualsiasi combinazione relativa. Esempi idonei di sali alogenuri per l’uso come gli elettroliti della presente descrizione possono includere, ma non sono limitati a, un fluoruro di potassio, un cloruro di potassio, un bromuro di potassio, uno ioduro di potassio, un cloruro di sodio, un bromuro di sodio, uno ioduro di sodio, un fluoruro di sodio, un fluoruro di calcio, un cloruro di calcio, un bromuro di calcio, uno ioduro di calcio, un fluoruro di zinco, un cloruro di zinco, un bromuro di zinco, uno ioduro di zinco, un fluoruro di ammonio, un cloruro di ammonio, un bromuro di ammonio, uno ioduro di ammonio, un cloruro di magnesio, carbonato di potassio, nitrato di potassio, nitrato di sodio, e una qualsiasi combinazione relativa. Gli ossianioni per l'uso come l’elettrolita della presente descrizione possono essere generalmente rappresentati dalla formula AxOy<z'>, in cui A rappresenta un elemento chimico e O è un atomo di ossigeno; x, y, e z sono numeri interi tra l'intervallo di circa 1 a circa 30, e possono essere oppure possono non essere lo stesso numero intero. Esempi di ossoanioni idonei possono includere, ma non sono limitati a, carbonato {ad esempio, carbonato di idrogeno (HC03)), borato, nitrato, fosfato ( ad esempio, fosfato di idrogeno (HP04<2>)), solfato, nitrito, clorito, ipoclorito, fosfito, solfito, ipofosfito, iposolfito, trifosfato, e una qualsiasi combinazione relativa. Altri ioni liberi comuni che possono essere presenti in un elettrolita possono includere, ma non sono limitati a, sodio (Na<+>), potassio (K<+>), calcio (Ca<2+>), magnesio (Mg<2+>), e una qualsiasi combinazione relativa. Preferibilmente, l’elettrolita contiene ioni di cloruro. L'elettrolita può essere un fluido che è introdotto nel foro di pozzo 106 oppure un fluido che proviene dal foro di pozzo 106, come per esempio da una formazione sotterranea circostante {ad esempio, la formazione 108 della figura 1).

[0062] In alcune forme di realizzazione, l'elettrolita può essere presente in un fluido a base acquosa fino alla saturazione per entrare in contatto con i componenti di materiale metallico degradarle del tappo frac 200, i quali possono variare a seconda del tipo di materiale metallico degradabile, del fluido a base acquosa selezionato, e similari, e una qualsiasi combinazione relativa. In altre forme di realizzazione, l'elettrolita può essere presente nel fluido a base acquosa nell'Intervallo di da circa 0,001% a circa il 30% in peso del fluido a base acquosa, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, l'elettrolita può essere presente da circa 0,001% a circa 0,01%, o da circa 0,01% a circa 1%, o da circa 1% a circa 6%, o da circa 6% a circa 12%, o da circa 12% a circa 18%, o da circa 18% a circa 24%, o da circa 24% a circa 30% in peso del fluido a base acquosa. Ciascuno di questi valori è crìtico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, la composizione del materiale metallico degradabile, i componenti del dispositivo di isolamento di foro di pozzo composti dal materiale metallico degradabile, il tipo di elettrolita selezionato, altre condizioni dell'ambiente di foro di pozzo, e similari.

[0063] I materiali metallici degradabili per l'uso nella formazione di almeno il mandrino 206 e/o i cunei di ritenuta 216a,b del tappo frac 200 per l'uso nell'implementazione dei metodi qui descritti possono includere un materiale metallico che è galvanicamente corrodibile in un ambiente di foro di pozzo, come in presenza di un elettrolita, come discusso in precedenza. Tali materiali metallici degradabili idonei possono includere, ma non sono limitati a, oro, leghe di oro-platino, argento, nichel, leghe di nichel-rame, leghe di nichelcromo, rame, leghe di rame (ad esempio, ottone, bronzo, ecc.), cromo, stagno, leghe di stagno (ad esempio, peltro, lega per saldatura, ecc.), alluminio, leghe di alluminio (ad esempio, lega di silumin, una lega di magnalio, ecc.), ferro, leghe di ferro (ad esempio, ghisa, ghisa grezza, ecc.), zinco, leghe di zinco (ad esempio, zamak, ecc.), magnesio, leghe di magnesio (ad esempio, elektron, magnox, ecc.), berillio, leghe di berillio (ad esempio, leghe di berillio-rame, leghe di berillio-nichel), e una qualsiasi combinazione relativa.

[0064] Leghe di magnesio idonee includono leghe aventi magnesio a una concentrazione nell'intervallo di da circa 60% a circa 99,95% in peso della lega di magnesio, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. In alcune forme di realizzazione, la concentrazione di magnesio può essere compresa nell’intervallo da circa 60% a circa 99,95%, da 70% a circa 98%, e preferibilmente da circa 80% a circa 95% in peso della lega di magnesio, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tipo di lega di magnesio, la degradabilità desiderata della lega di magnesio, e similari.

[0065] Le leghe di magnesio comprendono almeno un altro ingrediente oltre al magnesio. Gli altri ingredienti possono essere selezionati a partire da uno o più metalli, uno o più non-metalli, o una combinazione relativa. Metalli idonei che possono essere legati con magnesio includono, ma non sono limitati a, litio, sodio, potassio, rubidio, cesio, berillio, calcio, stronzio, bario, alluminio, gallio, indio, stagno, tallio, piombo, bismuto, scandio, titanio, vanadio, cromo, manganese, ferro, cobalto, nichel, rame, zinco, ittrio, zirconio, niobio, molibdeno, rutenio, rodio, palladio, praseodimio, argento, lantanio, afnio, tantalio, tungsteno, terbio, renio, osmio, iridio, platino, oro, neodimio, gadolinio, erbio, ossidi di uno qualsiasi dei precedenti, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0066] Non-metalli idonei che possono essere legati con magnesio includono, ma non sono limitati a, grafite, carbonio, silicio, nitruro di boro, e combinazioni relative. Il carbonio può essere nella forma di particelle di carbonio, fibre, nanotubi, fullereni, e una qualsiasi combinazione relativa. La grafite può essere nella forma di particelle, fibre, grafene, e una qualsiasi combinazione relativa. Il magnesio e suo(i) ingrediente(i) legato(i) può(possono) essere in una soluzione solida e non in una soluzione parziale o un composto in cui le inclusioni intergranulari possono essere presenti. In alcune forme di realizzazione, il magnesio e suo(i) ingrediente(i) legato(i) può(possono) essere distribuito(i) uniformemente in tutta la lega di magnesio ma, come risulterà evidente, possono verificarsi alcune variazioni minori nella distribuzione di particelle del magnesio e suo(i) ingrediente(i) legato(i). In altre forme di realizzazione, la lega di magnesio è una costruzione sintetizzata.

[0067] In alcune forme di realizzazione, la lega di magnesio può avere una tensione di snervamento nell'intervallo di da circa 20000 libbre per pollice quadrato (psi) a circa 50000 psi, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, in alcune forme di realizzazione, la lega di magnesio può avere una tensione di snervamento da circa 20000 psi a circa 30000 psi, o da circa 30000 psi a circa 40000 psi, o da circa 40000 psi a circa 50000 psi, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il componente del tappo frac 200 formato dalla lega di magnesio degradabile, la composizione della lega di magnesio degradabile selezionata, e similari, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0068] Leghe di alluminio idonee includono leghe aventi alluminio a una concentrazione nell'intervallo di da circa 40% a circa 99% in peso della lega di alluminio, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, leghe di magnesio idonee possono avere concentrazioni di alluminio da circa 40% a circa 50%, o da circa 50% a circa 60%, da circa 60% a circa 70%, o da circa 70% a circa 80%, o da circa 80% a circa 90%, o da circa 90% a circa 99% in peso della lega di alluminio, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tipo di lega di alluminio, la degradabilità desiderata della lega di alluminio, e similari.

[0069] Le leghe di alluminio possono essere leghe di alluminio lavorate o colate e comprendono almeno un altro ingrediente oltre all'alluminio. Gii altri ingredienti possono essere selezionati a partire da uno o più qualsiasi dei metalli, non-metalli, e combinazioni relative descrìtte sopra facendo riferimento alle leghe di magnesio, con l'aggiunta delle leghe di alluminio che sono inoltre in grado di comprendere magnesio.

[0070] In alcune forme di realizzazione, i materiali metallici degradabili possono essere una lega metallica degradabile, che può presentare una forma di matrice nanostrutturata e/o inclusioni intergranulari (ad esempio, una lega di magnesio con inclusioni rivestite di ferro). Tali leghe metalliche degradabili possono inoltre includere un drogante, dove la presenza del drogante e/o delle inclusioni intergranulari aumenta il tasso di degradazione della lega metallica degradabile. Altri materiali metallici degradabili includono un materiale galvanico con struttura a soluzione. Un esempio di un materiale galvanico con struttura a soluzione è zirconio (Zr) contenente una lega di magnesio (Mg), in cui diversi domini all'interno della lega contengono diverse percentuali di Zr. Ciò porta a un accoppiamento galvanico tra questi diversi domini, che causano corrosione microgalvanica e degradazione. Un altro esempio di un materiale galvanicamente corrodibile con struttura a soluzione è una lega di magnesio ZK60, che include da 4,5% a 6,5% di zinco, minimo 0,25% di zirconio, da 0% a 1% di altro, e il resto di magnesio; AZ80, che include 7,5% a 9,5% di alluminio, da 0,2% a 0,8% di zinco, 0,12% di manganese, 0,015% di altro, e il resto di magnesio; e AZ31, che include da 2,5% a 3,5% di alluminio, da 0,5% a 1,5% di zinco, 0,2% di manganese, 0,15% di altro, e il resto di magnesio. Ciascuno di questi esempi è % in peso della lega metallica. In alcune forme di realizzazione, "altro" può includere materiali non noti, impurità, additivi, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0071] Le leghe di magnesio metalliche degradabili possono essere strutturate a soluzione con altri elementi come zinco, alluminio, nichel, ferro, carbonio, stagno, argento, rame, titanio, elementi delle terre rare, e similari, e una qualsiasi combinazione relativa. Leghe di alluminio metalliche degradabili possono essere strutturate a soluzione con elementi come nichel, ferro, carbonio, stagno, argento, rame, titanio, gallio, e similari, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0072] In alcune forme di realizzazione, una lega, come una lega di magnesio o una lega di alluminio qui descritte, ha un drogante incluso con ciò, ad esempio durante la fabbricazione. Per esempio, il drogante può essere aggiunto a uno degli elementi di lega prima di miscelare tutti gli altri elementi nella lega. Per esempio, durante la fabbricazione di una lega dì alluminio AZ, il drogante {ad esempio, zinco) può essere disciolto in alluminio, seguito dalla miscelazione con la lega rimanente, magnesio, e altri componenti se presenti. Quantitativi aggiuntivi dell'alluminio possono essere aggiunti dopo la dissoluzione del drogante, altresì, senza discostarsi daH’ambito della presente descrizione, al fine di ottenere la composizione desiderata. Droganti idonei per l'inclusione nei materiali di lega metallici degradabili qui descritti possono includere, ma non sono limitati a, ferro, rame, nichel, gallio, carbonio, tungsteno, argento, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0073] Il drogante può essere incluso con i materiali metallici degradabili di lega di magnesio e/o alluminio qui descritti in un quantitativo di da circa 0,05% a circa 15% in peso del materiale metallico degradabile, comprendendo ogni valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, il drogante può essere presente in un quantitativo di da circa 0,05% a circa 3%, o da circa 3% a circa 6%, o da circa 6% a circa 9%, o da circa 9% a circa 12%, o da circa 12% a circa 15% in peso del materiale metallico degradabile, comprendendo ogni valore e sottoinsieme tra loro. Altri esempi includono un drogante in un quantitativo di da circa 1% a circa 10% in peso del materiale metallico degradabile, comprendendo ogni valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tipo di lega di magnesio e/o alluminio selezionata, il tasso di degradazione desiderato, l'ambiente di foro di pozzo, e similari, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0074] Come esempi specifici, il materiale metallico degradabile di lega di magnesio può comprendere un drogante nichel nell'intervallo da circa 0,1% a circa 6% {ad esempio, circa 0,1%, circa 0,5%, circa 1%, circa 2%, circa 3%, circa 4%, circa 5%, circa 6%) in peso della lega, comprendendo un qualsiasi valore e sottolnsieme tra loro; un drogante rame nell'intervallo da circa 6% a circa 12% (ad esempio, circa 6%, circa 7%, circa 8%, circa 9%, circa 10%, circa 11%, circa 12%) in peso della lega, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro; e/o un drogante ferro nell'intervallo da circa 2% a circa 6% (ad esempio, circa 2%, circa 3%, circa 4%, circa 5%, circa 6%) in peso della lega, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Come descritto sopra, ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione per almeno incidere sul tasso di degradazione della lega di magnesio.

[0075] Come esempi specifici, il materiale metallico degradabile di lega di alluminio può comprendere un drogante rame nell' intervallo da circa 8% a circa 15% (ad esempio, circa 8%, circa 9%, circa 10%, circa 11%, circa 12%, circa 13%, circa 14%, circa 15%) in peso della lega, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro; un drogante mercurio nell'intervallo da circa 0,2% a circa 4% (ad esempio, circa 0,2%, circa 0,5%, circa 1%, circa 2%, circa 3%, circa 4%) in peso della lega, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro; un drogante nichel nell'intervallo da circa 1% a circa % (ad esempio, circa 1%, circa 2%, circa 3%, circa 4%, circa 5%, circa 6%, circa 7%) in peso della lega, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro; un drogante gallio nell'intervallo da circa 0,2% a circa 4% (ad esempio, circa 0,2%, circa 0,5%, circa 1%, circa 2%, circa 3%, circa 4%) in peso della lega, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro; e/o un drogante ferro nell'intervallo da circa 2% a circa 7% (ad esempio, circa 2%, circa 3%, circa 4%, circa 5%, circa 6%, circa 7%) in peso della lega, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Come descritto sopra, ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione per almeno incidere sul tasso di degradazione della lega di alluminio.

[0076] I materiali metallici degradabili (ad esempio, leghe di magnesio e/o alluminio) qui descritti possono inoltre comprendere un quantitativo di materiale, denominato "materiale supplementare", che non è neppure definito come lega primaria, altri materiali di lega specifici formando la lega drogata, o il drogante. Questo materiale supplementare può includere, ma non è limitato a, materiali non noti, impurità, additivi (ad esempio, quelli inclusi appositamente per coadiuvare le proprietà meccaniche), e una qualsiasi combinazione relativa. II materiale supplementare minimamente realizza, se la realizza, l'accelerazione del tasso di corrosione della lega drogata. Di conseguenza, il materiale supplementare può, ad esempio, inibire il tasso di corrosione oppure non avere alcun effetto su di esso. Come qui definito, il termine "minimamente" con riferimento all'effetto del tasso di accelerazione si riferisce a un effetto di non più di circa 5% rispetto a nessuna presenza di materiale supplementare. Questo materiale supplementare può entrare nei materiali metallici degradabili della presente descrizione a causa di una contaminazione (carry-over) naturale da materie prime, ossidazione del materiale metallico degradabile o altri elementi, processi di fabbricazione {ad esempio, processi di fusione, processi di colata, processi di lega, e similari), o similari, e una qualsiasi combinazione relativa. In alternativa, il materiale supplementare può essere intenzionalmente incluso in additivi posti nel materiale metallico degradabile per impartire una qualità vantaggiosa a ciò, come un agente rinforzante, un ritardante della corrosione, un accelerante della corrosione, un agente rinforzante ( vale a dire, per aumentare la resistenza o la rigidità, che include, ma non limitato a, una fibra, un particolato, un tessuto di fibra, e similari, e combinazioni relative), silicio, calcio, litio, manganese, stagno, piombo, torio, zirconio, berillio, cerio, praseodimio, ittrio, e similari, e una qualsiasi combinazione relativa. Generalmente, il materiale supplementare è presente nel materiale metallico degradabile qui descritto in un quantitativo di meno di circa 10% in peso del materiale metallico degradabile, non includendo affatto un materiale supplementare {vale a dire, 0%)

[0077] Esempi di materiali metallici degradabili di lega di magnesio specifici per l'uso nelle forme di realizzazione della presente descrizione possono includere, ma non sono limitati a, una lega di magnesio MG drogata, una lega dì magnesio WE drogata, una lega di magnesio AZ drogata, una lega di magnesio AM drogata, o una lega dì magnesio ZK drogata. Come qui definito, una "lega di magnesio MG drogata" è una lega comprendente almeno magnesio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di magnesio WE drogata" è una lega comprendente almeno un metallo delle terre rare, magnesio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di magnesio AZ drogata" è una lega comprendente almeno alluminio, zinco, magnesio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; un "magnesio AM drogato" è una lega comprendente almeno alluminio, manganese, magnesio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; e una "lega di magnesio ZK" è una lega comprendente almeno zinco, zirconio, magnesio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito.

[0078] La lega di magnesio MG drogata comprende da circa 75% a circa 99,95% di magnesio, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di magnesio MG drogata. La lega di magnesio WE drogata comprende da circa 60% a circa 98,95% di magnesio, da circa 1% a circa 15% di un metallo delle terre rare o una combinazione di metalli delle terre rare, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di magnesio WE drogata. Il metallo delle terre rare può essere selezionato dal gruppo consistente di scandio, lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, prometeo, samario, europio, gadolinio, disprosio, olmio, erbio, tulio, itterbio, lutezio, ittrio, e una qualsiasi combinazione relativa. La lega di magnesio AZ drogata comprende da circa 57,3% a circa 98,85% di magnesio, da circa 1% a circa 12,7% di alluminio, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di magnesio AZ drogata. La lega di magnesio ZK drogata comprende da circa 58% a circa 98,94% di magnesio, da circa 1% a circa 12% di zinco, da circa 0,01% a circa 5% di zirconio, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di magnesio ZK drogata. La lega di magnesio AM drogata comprende da circa 61% a circa 97,85% di magnesio, da circa 2% a circa 10% di alluminio, da circa 0,1% a circa 4% di manganese, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di magnesio AM drogata. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tasso di degradazione desiderato, il tipo dì drogante(i) selezionato, la presenza e il tipo di materiale supplementare, e similari, e combinazioni relative.

[0079] Esempi di materiali metallici degradabili di lega di alluminio specifici per l'uso nelle forme dì realizzazione della presente descrizione possono includere, ma non sono limitati a, una lega di silumin alluminio drogata (definita anche semplicemente come "una lega silumin drogata"), una lega di alluminio Al-Mg drogata, una lega di alluminio Al-Mg-Mn drogata, una lega di alluminio Al-Cu drogata, una lega di alluminio Al-Cu-Mg drogata, una lega di alluminio Al-Cu-Mn-Si drogata, una lega di alluminio Al-Cu-Mn-Mg drogata, una lega di alluminio Al-Cu-Mg-Si-Mn drogata, una lega di alluminio Al-Zn drogata, una lega di alluminio Al-Cu-Zn drogata, e una qualsiasi combinazione relativa. Come qui definito, una "lega di silumin alluminio drogata" è una lega comprendente almeno silicio, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di alluminio Al-Mg drogata" è una lega comprendente almeno magnesio, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di alluminio Al-Mg-Mn drogata" è una lega comprendente almeno magnesio, manganese, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di alluminio Al-Cu drogata" è una lega comprendente almeno rame, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di alluminio Al-Cu-Mg drogata" è una lega comprendente almeno rame, magnesio, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di alluminio Al-Cu-Mn-Si drogata" è una lega comprendente almeno rame, manganese, silicio, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di alluminio Al-Cu-Mn-Mg drogata" è una lega comprendente almeno rame, manganese, magnesio, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di alluminio Al-Cu-Mg-Si-Mn drogata" è una lega comprendente almeno rame, magnesio, silicio, manganese, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; una "lega di alluminio Al-Zn drogata" è una lega comprendente almeno zinco, alluminio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito; e una "lega di alluminio Al-Cu-Zn drogata" è una lega comprendente almeno rame, zinco, allumìnio, drogante, e materiale supplementare opzionale, come qui definito.

[0080] La lega di silumin alluminio drogata comprende da circa 62% a circa 96,95% di alluminio, da circa 3% a circa 13% di silicio, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di silumin alluminio drogata. La lega di alluminio Al-Mg drogata comprende da circa 62% a circa 99,45% di alluminio, da circa 0,5% a circa 13% di magnesio, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di alluminio Al-Mg drogata. La lega di alluminio Al-Mg-Mn drogata comprende da circa 67 a circa 99,2% di alluminio, da circa 0,5% a circa 7% di magnesio, da circa 0,25% a circa 1% di manganese, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di alluminio Al-Mg-Mn drogata. La lega di alluminio Al-Cu drogata comprende da circa 64% a circa 99,85% di alluminio, da circa 0,1% a circa 11% di rame, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di alluminio Al-Cu drogata.

[0081] La lega di alluminio Al-Cu-Mg drogata comprende da circa 61% a circa 99,6% di alluminio, da circa 0,1% a circa 13% di rame, da circa 0,25% a circa 1% di magnesio, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega dì alluminio Al-Cu-Mg drogata. La lega di alluminio Al-Cu-Mn-Si drogata comprende da circa 68,25% a circa 99,35% di alluminio, da circa 0,1% a circa 5% di rame, da circa 0,25% a circa 1% di manganese, da circa 0,25% a circa 0,75% di silicio, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di alluminio Al-Cu-Mn-Si drogata. La lega di alluminio Al-Cu-Mn-Mg drogata comprende da circa 70,5% a circa 99,35% di alluminio, da circa 0,1% a circa 3% di rame, da circa 0,25% a circa 0,75% di manganese, da circa 0,25% a circa 0,75% di magnesio, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega dì alluminio Al-Cu-Mn-Mg drogata. La lega di alluminio Al-Cu-Mg-Si-Mn drogata comprende da circa 67,5% a circa 99,49% di alluminio, da circa 0,5% a circa 5% di rame, da circa 0,25% a circa 2% di magnesio, da circa 0,1% a circa 0,4% di silicio, da circa 0,01% a circa 0,1% di manganese, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di alluminio Al-Cu-Mg-Si-Mn drogata. La lega di alluminio Al-Zn drogata comprende da circa 45% a circa 84,95% di alluminio, da circa 15% a circa 30% di zinco, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di alluminio Al-Zn drogata. La lega di alluminio Al-Cu-Zn drogata comprende da circa 63% a circa 99,75% di alluminio, da circa 0,1% a circa 10% di rame, da circa 0,1% a circa 2% di zinco, da circa 0,05% a circa 15% di drogante, e da circa 0% a circa 10% di materiale supplementare, ciascuno in peso della lega di alluminio Al-Cu-Zn drogata.

[0082] In alcune forme di realizzazione, laddove almeno due componenti del tappo frac 200 siano formati a partire da un materiale metallico degradabile (ad esempio, una lega di magnesio e/o alluminio degradabile), ciascun componente può comprendere metalli dissimili che generano un accoppiamento galvanico che accelera o decelera il tasso di degradazione di un altro componente del tappo frac 200 che è almeno parzialmente composto da una sostanza degradabile, che sia un materiale metallico degradabile o un materiale non-metallico degradabile (ad esempio, un elastomero degradabile), come l'elemento di guarnizione stagna 220. Come risulterà evidente, tali forme di realizzazione possono dipendere da dove i metalli dissimili si trovano sulla serie galvanica. In almeno una forma di realizzazione, un accoppiamento galvanico può essere generato incorporando o fissando un pezzo di materiale o sostanza catodica in un componente anodico. Per esempio, l'accoppiamento galvanico può essere generato dissolvendo alluminio in gallio. Un accoppiamento galvanico può inoltre essere generato usando un anodo sacrificale accoppiato al materiale metallico degradabile. In tali forme di realizzazione, il tasso di degradazione del materiale metallico degradabile può essere decelerato fino al momento in cui l'anodo sacrificale è disciolto o altrimenti corroso. Come esempio, il mandrino 206 e i cunei di ritenuta 216a,b possono essere ambedue composti da un materiale metallico degradabile, e il mandrino 206 può essere un materiale più elettronegativo rispetto ai cunei di ritenuta 216a,b. In una tale forma di realizzazione, l'accoppiamento galvanico tra il mandrino 206 e i cunei di ritenuta 216a,b può far sì che il mandrino 206 funga da anodo e si degradi prima dei cunei di ritenuta 216a,b. Una volta che il mandrino 206 si è degradato, i cunei di ritenuta 216a,b si sciolgono o si degradano indipendentemente.

[0083] In alcune forme di realizzazione, la densità del componente del tappo frac 200 composto da un materiale metallico degradabile (ad esempio , almeno il mandrino 206 e/o i cunei di ritenuta 216a,b), come qui descritto, può presentare una densità che è relativamente bassa. La bassa densità può dimostrarsi vantaggiosa nel garantire che il tappo frac 200 possa essere posto in fori di pozzo "extended-reach" (a tratto esteso), come fori di pozzo laterali "extended-reach". Come risulta evidente, più sono i componenti del dispositivo di isolamento dì foro di pozzo composti da un materiale metallico degradabile (o altro materiale) avente una bassa densità, minore è la densità del tappo frac 200 nel suo complesso. In alcune forme di realizzazione, il materiale metallico degradabile è una lega di magnesio o una lega di alluminio e può avere una densità di meno di 3 g/cm<3>, o di meno di 2 g/cm<3>, o di meno di 1 g/cm<3>, o persino inferiore. In altre forme di realizzazione in cui il materiale metallico degradabile è un materiale che è più leggero dell'acciaio, la densità di può essere di meno di 5 g/cm<3>, oppure di meno di 4 g/cm<3>, o di meno di 3 g/cm<3>, o di meno di 2 g/cm<3>, o di meno di 1 g/cm<3>, o persino inferiore. A titolo esemplificativo, l'inclusione di litio in una lega di magnesio può ridurre la densità della lega.

[0084] In alcune forme di realizzazione, l’elemento di guarnizione stagna 220 del tappo frac 200 può essere composto da un elastomero che è sufficientemente resiliente ( vaie a dire, elastico) per fornire una tenuta di fluido tra due porzioni di una sezione di foro di pozzo. In una forma di realizzazione preferita, l'elemento di guarnizione stagna 220 e/o un componente dei cunei di ritenuta 216a,b, come per esempio una o più bande di cuneo di ritenuta ( vale a dire, per ritenere i cunei di ritenuta 216a, b contro il mandrino 206 prima che il tappo frac 200 sia posizionato), sono composti da un elastomero degradabile. Può essere desiderabile che il quantitativo di degradazione sia in grado di far sì che l'elemento di guarnizione stagna 220 non mantenga più una tenuta di fluido nel foro di pozzo in grado di mantenere una pressione differenziale. Tuttavia, poiché il mandrino 206 e/o i cunei di ritenuta 216a,b sono inoltre composti da una sostanza degradabile, la degradazione di almeno i tre componenti può non necessitare del fatto che l’elemento di guarnizione stagna 220 si degradi al punto di rompere la tenuta di fluido di per sé. Analogamente, può essere desiderabile che il tappo frac 200 sia composto da un elastomero degradabile (o un materiale metallico degradabile come discusso sopra) e, in alcuni casi, una degradazione del tappo frac 200 può essere vantaggiosamente più rapida quanto a tasso rispetto a un qualsiasi altro componente degradabile, in modo tale che un flusso di fluidi sia ripristinato nel foro di pozzo anche prima di un'ulteriore degradazione che determina una perdita di integrità strutturale del tappo frac 200 da mantenere in corrispondenza di una posizione particolare all'interno del foro di pozzo.

[0085] Il tasso di degradazione dell'elastomero degradabile può essere accelerato, rapido, o normale, come qui definito. Una degradazione accelerata può essere compresa nell'intervallo di da circa 2 ore a circa 36 ore, comprendendo un qualsiasi valore o sottoinsieme tra loro. Una degradazione rapida può essere compresa nell'intervallo di da circa 36 ore a circa 14 giorni, comprendendo un qualsiasi valore o sottoinsieme tra loro. Una degradazione normale può essere compresa nell'intervallo di da circa 14 giorni a circa 120 giorni, comprendendo un qualsiasi valore o sottoinsieme tra loro. Di conseguenza, il tasso di degradazione può essere tra circa 120 minuti a circa 120 giorni. Per esempio, la degradazione deH’elastomero degradabile può essere da circa 2 ore a circa 30 giorni, o da circa 30 giorni a circa 60 giorni, o da circa 60 giorni a circa 90 giorni, o da circa 90 giorni a circa 120 giorni, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico e dipende da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tipo di elastomero degradabile selezionato, le condizioni dell’ambiente di foro dì pozzo, e similari.

[0086] L'elastomero degradabile formante almeno una porzione di un componente del tappo frac 200 (ad esempio , l’elemento di guarnizione stagna 220) può essere un materiale che è almeno parzialmente degradabile in un ambiente di foro di pozzo che include, ma non limitato a, una gomma poliuretanica (ad esempio, poliuretani colati, poliuretani termoplastici, poliuretani di polietano); una gomma poliuretanica a base di poliestere (ad esemplo, poliuretani termoplastici a base di poliestere di lattone); una gomma poliuretanica a base di polietere; un polimero a base di tiolo (ad esempio, l,3,5,-triacriloilesaidro-l,3,5-trìazina); un polimero di tiolo-epossido (ad esempio, avente un gruppo funzionale epossidico, come bisfenolo A dìglicidil etere, triglicidil isocianurato, e/o triglicidil etere trimetilolpropano); una gomma di acido ialuronico; una gomma di polidrossibutirrato; un elastomero di poliestere; un elastomero di amido di poliestere; una resina a base di amido (ad esempio, amido-poli(etilene-co-vinil alcol), un amido-alcol polivinilico, un amidoacido polilattico, amido-policaprolattone, amido-poli(butilen succinato), e similari); un polimero di polietilentereftalato; un poliestere termoplastico (ad esempio, copolimeri polietere/estere, copolimeri poliestere/estere); un polimero di acido polilattico; un polimero dì succinato di polibutilene; un polimero di acido alcanoico polidrossi; un polimero di polìbutilentereftalato; un polisaccaride; chitina; chitosano; una proteina; un poliestere alifatico; poli(c-caprolattone); un poli(idrossibutirrato); poli(etilenossido); poli(fenillattide); un poli(aminoacido); un poli(ortoestere); polifosfazene; un polilattide; un poliglicolide; una poli(anidride) (ad esempio, poli(anidride adipica), poli(anidride suberica), poli(anidride sebacica), poli(anidride dodecanedioica), poii(anidride maleica), e poli(anidride benzoica), e similari); una poliepicloridrina; un copolimero di ossido di etilene/poliepicloridrina; un terpolimero di epicloridrina/ossido di etilene/allil glicidil etere; copolimeri relativi; terpolimeri relativi; e una qualsiasi combinazione relativa.

[0087] In alcune forme di realizzazione, l’elastomero degradabile selezionato può essere una gomma poliuretanica, una gomma poliuretanica a base dì poliestere, o una gomma poliuretanica a base di polietere (collettivamente semplicemente "gomme a base di poliuretano"). Queste gomme a base di poliuretano si degradano in acqua attraverso una reazione idrolitica, anche se altri metodi di degradazione possono anche incidere sulla degradabilità delle gomme a base di poliuretano. Come qui usato, il termine "reazione idrolitica", e varianti relative (ad esempio, "degradazione idrolitica") si riferisce alla degradazione di un materiale mediante clivaggio di legami chimici in presenza di (ad esempio, per l'aggiunta di) un fluido acquoso. Gomme a base di poliuretano sono tradizionalmente formate facendo reagire un poliisocianato con un poliolo. Nelle forme di realizzazione qui descritte, anche se non limitative, il poliolo per formare una gomma a base di poliuretano può essere un poliolo di olio naturale, un poliolo di poliestere (ad esempio, polibutadieni (ad esempio, polibutandiol adipato), policaprolattoni, policarbonati, e similari), o un poliolo di polietere (ad esempio, politetrametilene etere glicole, poiiossipropiiene-glicole, poliossietilenglicole, e similari). Poiché i polioli di polietere sono tipicamente idroliticamente più reattivi dei polioli di poliestere e polioli di olio naturale, i polioli di polietere possono essere preferiti, in particolare quando la degradazione dell'elastomero degradabile è solamente basata su un contatto di fluido acquoso e non in aggiunta su altri stimoli di degradazione. Tuttavia, qualsiasi poliolo può essere usato per formare la gomma a base dì poliuretano per l'uso come l'elastomero degradabile qui descritto, e ciascuno è critico per le forme di realizzazione descritte, dato che il quantitativo di degradazione desiderata nel tempo può dipendere da un certo numero di fattori che includono le condizioni della formazione sotterranea, l’operazione di formazione sotterranea che viene eseguita, e similari. Combinazioni di questi polioli possono inoltre essere usate, senza discostarsi daH'ambito della presente descrizione.

[0088] Di conseguenza, il tasso di degradazione idrolitica di una gomma a base di poliuretano per l'uso come gli elastomeri degradabili qui descritti può essere regolato e controllato in base all'ordine di aggiunta di poliolo, nonché alle proprietà e quantità di poliolo. Come esempio, in alcune forme di realizzazione, il quantitativo di poliolo è incluso in un quantitativo nell'intervallo di da circa 0,25 a circa 2 di rapporto stechiometrico del poliisocianato nella gomma a base di poliuretano, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, il poliolo può essere incluso in un quantitativo da circa 0,25 a circa 0,5, o da circa 0,5 a circa 1, o da circa 1 a circa 1,5, o da circa 1,5 a circa 2 di rapporto stechiometrico del poliisocianato nella gomma a base di poliuretano, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione qui descrìtte e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tasso di degradazione idrolitica desiderato, il tipo di poliolo(i) selezionato, l'ambiente di foro di pozzo, e similari.

[0089] In alcune forme di realizzazione, laddove l'elastomero degradabile selezionato sia una gomma a base di poliuretano (ad esempio, per formare l’elemento di guarnizione stagna 220 e/o la sfera frac 208), l'inclusione di un iniziatore a bassa funzionalità può conferire flessibilità a ciò. Tali iniziatori a bassa funzionalità possono includere, ma non sono limitati a dipropilenglicole, glicerina, soluzione di sorbitolo/acqua, e una qualsiasi combinazione relativa. Come qui usato, il termine "iniziatore a bassa funzionalità", e varianti grammaticali relative, si riferisce al numero medio di siti reattivi di isocianato per molecola nell'intervallo di da circa 1 a circa 5. Questi iniziatori a bassa funzionalità conferiscono flessibilità all'elemento di guarnizione stagna 220 e possono essere inclusi nelle gomme a base di poliuretano qui descritte in un quantitativo nell'intervallo di da circa 1% a circa 50% in peso del poliolo nella gomma a base di poliuretano, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, l'iniziatore/gli iniziatori a bassa funzionalità può/possono essere incluso/ί nelle gomme a base di poliuretano in un quantitativo da circa 1% a circa 12,5%, o da circa 12,5% a circa 25%, o da circa 25% a circa 37,5%, o da circa 37,5% a circa 50% in peso dei poliolo nella gomma a base di poliuretano, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Inoltre, in alcune forme di realizzazione, polioli con peso molecolare più elevato per l'uso nella formazione delie gomme a base di poliuretano qui descritte possono conferire flessibilità all'elemento di guarnizione stagna 220 qui descritto. Per esempio, in alcune forme di realizzazione, il peso molecolare dei polioli selezionati può essere compreso nell'intervallo di da circa 200 Dalton (Da) a circa 20000 Da, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, il peso molecolare dei polioli può essere da circa 200 Da a circa 5000 Da, o da circa 5000 Da a circa 10000 Da, o da circa 10000 Da a circa 15000 Da, o da circa 15000 Da a circa 20000 Da, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione qui descritte e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, la flessibilità desiderata dell'elastomero degradarle (e quindi il componente almeno parzialmente composto relativo), Il tipo di operazione di formazione sotterranea che viene effettuata, l'ambiente di foro di pozzo, e similari.

[0090] In alcune forme di realizzazione, l'elastomero degradabile qui descritto può essere formato a partire da un polimero a base di tiolo. Come qui usato, il termine "tiolo" è equivalente al termine "solfidrile". Il polimero a base di tiolo può comprendere almeno un gruppo funzionale tiolico. In alcune forme di realizzazione, il polimero a base di tiolo può comprendere gruppi funzionali tiolici nell'Intervallo di da circa 1 a circa 22, comprendendo ogni valore e sottoinsieme tra loro. Per esempio, il polimero a base di tiolo può comprendere gruppi funzionali tiolici in un quantitativo da circa 1 a circa 5, o da 5 a circa 10, o da 10 a circa 15, o da 15 a circa 20, o da 20 a circa 22, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. In altre forme di realizzazione, il polimero a base di tiolo può comprendere anche un numero maggiore di gruppi funzionali tiolici. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, il tasso di degradazione desiderato, il processo di degradazione desiderato, e similari.

[0091] Il polimero a base di tiolo può essere, ma non è limitato a, un prodotto di reazione tiolo-ene, un prodotto di reazione tiolo-ine, un prodotto di reazione tiolo-epossido, e una qualsiasi combinazione relativa. I polimeri a base di tiolo, che sia il prodotto di reazione di tiolo-ene, tiolo-ine, o tiolo-epossi, può essere qui definito come generalmente essere il prodotto di reazione di un gruppo funzionale tiolìco e un gruppo funzionale insaturo, e può essere formato mediante chimica a scatto (click chemistry). Il gruppo funzionale tiolico è un composto organosolforico che contiene un solfidrile legato a carbonio, rappresentato dalla formula -C-SH o R-SH, dove R rappresenta un alcano, alchene, o altro gruppo di atomi contenente carbonio.

[0092] Reazioni di tiolo-ene possono essere caratterizzate come la versione solforica di una reazione di idrosililazione. Il prodotto di reazione tioloene può essere formato dalla reazione di almeno un gruppo funzionale tiolico con una molteplicità di gruppo funzionali insaturi che includono, ma non limitati a, un maleimmide, un acrilato, un norborene, un doppio legame carbonio-carbonio, un silano, un'addizione nucleofila di tipo Michael, e una qualsiasi combinazione relativa. Come qui usato, il termine "addizione nucleofila di tipo Michael", e varianti grammaticali relative, si riferisce all'addizione nucleofila di un carbanione o altro nucleofilo a un composto carbonile α,β-insaturo, avente la struttura generale . Un esempio di un prodotto di reazione tiolo-ene idoneo può includere, ma non è limitato a, l,3,5,-triacriloilesaidro-l,3,5-triazina. Esempi di prodotti di reazione tiolo-ene/silano idonei che possono essere usati nella formazione di almeno una porzione del tappo frac 200 o componente relativo includono, ma non sono limitati a, le seguente Formule 1-6:

[0099] I prodotti di reazione di tiolo-ine possono essere caratterizzati da una reazione di addizione organica tra un gruppo funzionale tiolico e un alchino, l'alchino essendo un idrocarburo insaturo avente almeno un triplo legame carbonio-carbonio. La reazione di addizione può essere agevolata da un iniziatore di radicali o irradiazione UV e procede attraverso una specie radicale soifanilica. La reazione può inoltre essere ammino-mediata, oppure catalizzata da metallo di transizione.

[0100] I prodotti di reazione di tiolo-epossi possono essere preparati mediante una reazione di tiolo-ene con almeno un gruppo funzionale epossidico. Gruppi funzionali epossidici idonei possono includere, ma non sono limitati a, un glicidil etere, una glicidil ammina, o come parte di un sistema di anello alifatico. Esempi specifici di gruppi funzionali epossidici possono includere, ma non sono limitati a, bisfenolo-A diglicidil etere, triglicidilisocianurato, trimetiloipropano triglicidil etere, e una qualsiasi combinazione relativa. I prodotti di reazione di tiolo-epossi possono procedere mediante uno o più dei meccanismi presentati di seguito; tuttavia, altri meccanismi possono anche essere usati senza discostarsi daH’ambito della presente descrizione:

Meccanismo 6 [0107] Come menzionato sopra, il polimero a base di tioio può comprendere almeno un gruppo funzionale tiolico e almeno un gruppo funzionale degradabile. Tali gruppi funzionali degradabili possono includere, ma non sono limitati a, uno o più di un monomero degradabile, un oligomero degradabile, o un polimero degradabile. Esempi specifici di gruppi funzionali degradabili possono includere, ma non sono limitati a, un acrilato, un lattide, un lattone, un glicolide, un'anidride, un lattarne, un allile, un polietilenglicole, un idrogei a base di polietilenglicole, un aerogel, un poli(lattide), un poli(acido glicolico), un poli(vinil alcol), un poli(N-isopropilacrilammide), un poli(e-caprolattone), un poli(idrossibutirrato), una polianidride, un policarbonato alifatico, un policarbonato aromatico, un poli(ortoestere), un poli(idrossil estere etere), un poli(ortoestere), un poli(amminoacido), un poli(etilen ossido), un polifosfazene, un poli(fenillattide), un poli(idrossibutirrato), un destrano, una chitina, una cellulosa, una proteina, un poliestere alifatico, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0108] In alcune forme dì realizzazione, il polimero a base di tiolo comprende almeno un idrogel a base di polietilenglicole, come uno formato da un norborene di polietilenglicole a quattro bracci che è reticolato con reticolanti contenenti ditiolo per formare un idrogel reticolato chimicamente per conferire proprietà di rigonfiamento. Le proprietà di rigonfiamento di un tale idrogel possono variare in funzione di un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, densità di rete, il grado di reticolazione, e una qualsiasi combinazione relativa. In alcune forme di realizzazione, il grado di reticolazione può essere aumentato in modo vantaggioso al fine di ottenere un modulo a trazione superiore e una percentuale di rigonfiamento ridotta.

[0109] La sfera frac 208 può essere composta dal materiale metallico degradarle o dall'elastomero degradabile descritto sopra. Per esempio, la sfera frac 208 può essere realizzata in acido poliglicolico (PGA) e/o acido polilattico (PLA). In altre forme di realizzazione, la sfera frac 208 o un qualsiasi altro componente può essere costituita da un materiale degradabile che Include, ma non è limitato a, i materiali metallici degradabili ( ad esempio, le leghe di magnesio e/o alluminio degradabili) descritti sopra, gli elastomeri degradabili descritti sopra, un vetro degradabile, un sale disidratato, e una qualsiasi combinazione relativa. Ciò significa che almeno una porzione di un singolo componente può essere composta da più di un materiale degradabile, come qui descritto. Generalmente, il materiale metallico degradabile, il materiale di vetro degradabile, e i sali disidratati sono rigidi e forniscono struttura, mentre l'elastomero degradabile è resiliente ( vale a dire, elastico), il che imporrà i particolari componenti del tappo frac 200 che sono composti dall'uno o l'altro di questi materiali. Naturalmente, una variazione in questi materiali può far sì che che alcuni non rientrino in questa generalizzazione, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione. Inoltre, in altre forme di realizzazione, un qualsiasi componente del tappo frac 204 può essere un materiale non-metallico degradabile. Un qualsiasi materiale non degradabile (ad esempio, metalli, materie plastiche, vetro, e similari) può inoltre essere usato per formare un componente del tappo frac 200.

[0110] Esempi di materiale vetroso degradabife idoneo possono includere, ma non sono limitati a, vetro polialcheonato, vetro al boro polialcheonato, vetro fosfato calcico, vetro fosfato calcico/acido polilattico, vetro fosfato, vetro di silice, e una qualsiasi combinazione relativa. Un sale disidratato è adatto per l'uso nelle forme di realizzazione della presente descrizione se si degrada nel tempo man mano che si idrata. Per esempio, un materiale borato anidro solido particellare che si degrada nel tempo può essere idoneo. Esempi specifici di materiali borati anidri solidi particellari che possono essere usati includono, ma non sono limitati a, tetraborato di sodio anidro (noto anche come borace anidro), e acido borico anidro. Questi materiali borati anidri sono solo leggermente solubili in acqua. Tuttavia, con il tempo e il calore in un ambiente sotterraneo, i materiali borati anidri reagiscono con il fluido acquoso circostante e sono idratati. I materiali borati idratati risultanti sono altamente solubili in acqua rispetto a materiali borati anidri e di conseguenza si degradano nel fluido acquoso. In alcuni casi, il tempo totale richiesto per far sì che i materiali borati anidri si degradino in un fluido acquoso è compreso nell'intervallo di da circa 8 ore a circa 72 ore a seconda della temperatura della zona sotterranea in cui sono posti. Altri esempi includono sali organici o inorganici come acetato triidrato .

[Olii] In alcune forme di realizzazione, l'elastomero degradabile che forma uno o più componenti del tappo frac 200 {ad esempio, almeno il mandrino 206 e/o i cunei di ritenuta 216a,b) può avere un polimero termoplastico ivi incorporato. In alcuni casi, l'elastomero degradabile è esso stesso un termoplastico, nel qual caso un polimero termoplastico diverso può essere ivi incorporato, a seconda delle forme di realizzazione qui descritte. Ciò significa che il materiale termoplastico può fungere da elastomero per formare uno o più componenti del tappo frac 200 da solo o in combinazione, senza discostarsi dall'ambito della presente descrizione. Il polimero termoplastico può modificare la resistenza, la resilienza, o il modulo di un componente del tappo frac 200 {ad esempio, l'elemento di guarnizione stagna 220 e/o la sfera frac 208) e può inoltre controllare il tasso di degradazione relativo. Polimeri termoplastici idonei possono includere, ma non sono limitati a, polipropilene, un poliestere alifatico {ad esempio, acido poliglicolico, acido polilattico, policaprolattone, poliidrossialcanoato, poliidrossialcanoiato, poliidrossibutirrato, polietilen adìpato, polibutilen succinato, acido poli(lattico-co-glicolico), poii(3-idrossibutirrato-co-3-idrossivalerato, policarbonato, e similari), e una qualsiasi combinazione relativa. In alcune situazioni, come affermato sopra, la sostanza degradabile può essere un termoplastico, che può essere combinato con una o più altre sostanze degradabili (in combinazione) o un termoplastico elencato sopra.

[0112] Il quantitativo di polimero termoplastico che può essere incorporato nell'elastomero degradabile è selezionato per conferire una qualità desiderabile ( ad esempio, elasticità) senza incidere sul quantitativo desiderato di degradazione. In alcune forme di realizzazione, il polimero termoplastico può essere incluso in un quantitativo nell’intervallo di da circa 1% a circa 91% in peso dell'elastomero degradabile, comprendendo un qualsiasi valore o sottoinsieme tra loro. Per esempio, il polimero termoplastico può essere incluso in un quantitativo da circa 1% a circa 25%, o da circa 25% a circa 50%, o da circa 50% a circa 75%, o da circa 75% a circa 91% in peso dell'elastomero degradabile, comprendendo un qualsiasi valore o sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione qui descritte e può dipendere da un certo numero di fattori che includono, ma non limitati a, la flessibilità desiderata dell'elastomero degradabile, il tasso di degradazione desiderato della sostanza degradabile, l'ambiente di foro di pozzo, e similari, e combinazioni relative.

[0113] Un agente rinforzante può inoltre essere incluso nell'elastomero degradabile, il che può aumentare la resistenza, la rigidità, o la resistenza alle incrostazioni di sale del componente del tappo frac 200 comprendente almeno una porzione dell'elastomero degradabile. Tali agenti rinforzanti possono essere un particolato, una fibra, un tessuto di fibra, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0114] Il particolato può avere una qualsiasi dimensione idonea per un'incorporazione nell’elastomero degradabile, come nell'intervallo di da circa 400 mesh a circa 40 mesh, U.S. Sieve Series, e comprendendo un qualsiasi valore o sottoinsieme tra loro. Per esempio, la dimensione del particolato per un'incorporazione nell’elastomero degradabile può essere compresa nell’intervallo da circa 400 mesh a circa 300 mesh, o da circa 300 mesh a circa 200 mesh, o da circa 200 mesh a circa 100 mesh, o da circa 100 mesh a circa 40 mesh, comprendendo un qualsiasi valore e sottoinsieme tra loro. Oltre a ciò, non è necessario che i particolati siano vagliati o filtrati a una particolare o specifica dimensione in mesh delle particelle o particolare distribuzione della dimensione delle particelle, ma piuttosto può essere usata una distribuzione della dimensione delle particelle ampia o estesa, anche se è idonea anche una distribuzione delia dimensione delle particelle stretta.

[0115] In alcune forme di realizzazione, i particolati possono essere sostanzialmente sferici o non sferici. Sostanzialmente, particolati "proppant" non sferici possono essere cubici, poligonali, o di una qualsiasi altra forma non sferica. Tali particolati sostanzialmente non sferici possono essere, ad esempio, a forma di cubo, a forma rettangolare, a forma di asta, a forma di ellisse, a forma di cono, a forma di piramide, a forma planare, a forma schiacciata, o a forma di cilindro. Ciò significa che, in forme di realizzazione in cui i particolati sono sostanzialmente non sferici, il rapporto di aspetto del materiale può variare in modo tale che il materiale sia planare fino a tale da essere cubico, ottagonale, o di una qualsiasi altra configurazione.

[0116] Particolati adatti per l’uso come agenti rinforzanti nelle forme di realizzazione qui descrìtte possono comprendere un qualsiasi materiale adatto per l’uso nell’elastomero degradabile che fornisce una o più tra rigidità, resistenza, o resistenza alle incrostazioni, o un qualsiasi altro vantaggio aggiunto. Materiali adatti per questi particolati possono includere, ma non sono limitati a, argilla organofila, farina di silice, ossido metallico, sabbia, bauxite, materiali ceramici, materiali vetrosi, materiali polimerici {ad esempio, etilen vinti acetato o materiali compositi), materiali di politetrafluoroetilene, pezzi dì guscio di noce, particolati resinosi induriti comprendenti pezzi di guscio di noce, pezzi di guscio di semi, particolati resinosi induriti comprendenti pezzi di guscio di semi, pezzi di nocciolo di frutta, particolati resinosi induriti comprendenti pezzi di nocciolo di frutta, legno, particolati compositi, e combinazioni relative. Particolati compositi idonei possono comprendere un legante e un materiale riempitivo in cui materiali riempitivi idonei includono silice, allumina, carbone pirogenico (fumed carbon), nerofumo, grafite, mica, diossido di titanio, barite, metasilicato, silicato di calcio, caolino, talco, zirconio, boro, cenere volatile, microsfere di vetro cave, vetro solido, e combinazioni relative.

[0117] Le fibre per l'uso come agenti rinforzanti nell’elastomero degradarle possono essere di una qualsiasi dimensione e materiale in grado di essere ivi incluso. In alcune forme di realizzazione, le fibre possono avere una lunghezza di meno di circa 1,25 pollici e una larghezza di meno di circa 0,01 pollici. In alcune forme di realizzazione, può essere usata una miscela di diverse dimensioni di fibre. Fibre idonee possono essere formate a partire da un qualsiasi materiale adatto per l'uso come particolato, come descritto in precedenza, nonché da materiali che includono, ma non limitati a, fibre di carbonio, nanotubi di carbonio, grafene, fullerene, una fibra ceramica, una fibra plastica, una fibra di vetro, una fibra metallica, e una qualsiasi combinazione relativa. In alcune forme di realizzazione, le fibre possono essere tessute insieme per formare un tessuto di fibra per l'uso nell'elastomero degradabile.

[0118] In alcune forme di realizzazione, l'agente rinforzante può essere incluso nell'elastomero degradabile in un quantitativo nell'intervallo di da circa 1% a circa 91% in peso dell'elastomero degradabile, comprendendo un qualsiasi valore o sottoinsieme tra loro. Per esempio, l'agente rinforzante può essere incluso in un quantitativo da circa 1% a circa 25%, o da circa 25% a circa 50%, o da circa 50% a circa 75%, o da circa 75% a circa 91% in peso dell'elastomero degradabile, comprendendo un qualsiasi valore o sottoinsieme tra loro. Ciascuno di questi valori è critico per le forme di realizzazione della presente descrizione e può dipendere da un certo numero dì fattori che includono, ma non limitati a, la rigidità desiderata dell'elastomero degradabile, la resistenza desiderata dell'elastomero degradabile, la resistenza alle incrostazioni di sale desiderata dell'elastomero degradabile, il tipo di elastomero degradabile selezionato, e similari, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0119] Secondo una forma di realizzazione, ciascuna della(e) sostanza(e) degradabile(i) può includere uno o più traccianti ivi presenti. Il(i) tracciante(i) può(possono) essere, senza limitazione, radioattivo(i), chimico(i), elettronico(i), oppure acustico(i). Un tracciante può essere utile nel determinare informazioni in tempo reale sul tasso di dissoluzione della sostanza degradabile. Essendo in grado di monitorare la presenza del tracciante, gli operatori in corrispondenza della superficie possono prendere decisioni sul momento che possono incidere sul tasso di dissoluzione delle porzioni rimanenti del tappo frac 200.

[0120] In alcune forme di realizzazione, la sostanza degradabile può essere almeno parzialmente incapsulata in un secondo materiale o "guaina" disposto su tutto o una porzione di un determinato componente del tappo frac 200. La guaina può essere configurata per contribuire al prolungamento della degradazione del determinato componente del tappo frac 200. La guaina può inoltre servire a proteggere il componente da un'abrasione all'interno del foro di pozzo 106. La guaina può essere permeabile, frangibile {ad esempio, come discusso in precedenza per quanto concerne una compressione dell'elemento di guarnizione stagna 220 contro il tubo di rivestimento o parete del foro di pozzo), oppure comprendere un materiale che è almeno parzialmente rimovibile a un tasso desiderato all'interno dell'ambiente di foro di pozzo. In entrambi gli scenari, la guaina può essere progettata in modo tale da non interferire con la capacità del tappo frac 200 di formare una tenuta di fluido nel foro di pozzo 106.

[0121] La guaina può comprendere un qualsiasi materiale passibile d'uso in un ambiente a fondo pozzo e, a seconda del componente che la guaina incapsula, la guaina può o può non essere elastica in modo tale da essere in grado di espandersi con corrispondente espansione del componente. Per esempio, una guaina frangibile può rompersi quando gli elementi di guarnizione stagna 220 si espandono per formare una tenuta di fluido esercitando compressione contro un tubo di rivestimento o parete di un foro di pozzo, mentre una guaina permeabile può rimanere in posizione sugli elementi di guarnizione stagna 220 quando formano la tenuta di fluido. Come qui usato, il termine "permeabile" si riferisce a una struttura che ammette fluidi (inclusi liquidi e gas) attraverso di essa e non è limitata a una qualsiasi configurazione particolare.

[0122] La guaina può comprendere una qualsiasi delle sostanze degradabili summenzionate. In alcune forme di realizzazione, la guaina può essere realizzata in una sostanza degradabile che si degrada a un tasso che è più rapido rispetto a quello della sostanza degradabile sottostante che forma il componente. Altri materiali idonei per la guaina includono, ma non sono limitati a, un rivestimento in TEFLON®, una cera, un olio siccativo, un poliuretano, un epossido, un poliacrilico parzialmente idrolizzato reticolato, un materiale silicato, un vetro, un materiale durevole inorganico, un polimero, acido polilattico, alcol polivinilico, polivinilidencloruro, un rivestimento idrofobo, vernice, e una qualsiasi combinazione relativa.

[0123] In alcune forme di realizzazione, tutta o una porzione della superficie esterna di un determinato componente del tappo frac 200 può essere trattata per impedire una degradazione. Per esempio, la superficie esterna di un determinato componente può essere sottoposta a un trattamento che contribuisce ad impedire che la sostanza degradabile si degradi, o che contribuisce a ridurre il tasso di degradazione. Trattamenti idonei possono includere, ma non sono limitati a, un trattamento anodizzante, un trattamento di ossidazione, un trattamento di conversione di cromato, un trattamento di dicromato, un trattamento di anodizzazione di fluoruro, un trattamento di anodizzazione dura, e una qualsiasi combinazione relativa. Come esempio, un trattamento anodizzante può determinare uno strato anodizzato di materiale che viene depositato sulla superficie esterna di un determinato componente. Lo strato anodizzato può comprendere materiali come, ma non limitati a, ceramiche, metalli, polimeri, epossidi, elastomeri, materie plastiche, o una qualsiasi combinazione relativa, e può essere applicato usando un qualsiasi processo idoneo noto ai tecnici del ramo. Esempi di processi idonei che determinano uno strato anodizzato includono, ma non sono limitati a, rivestimento anodizzato morbido, rivestimento anodizzato, nichelatura per riduzione (electroless), rivestimento anodizzato duro, rivestimenti ceramici, rivestimento di sfere di carburo, rivestimento plastico, rivestimento per spruzzatura termica, rivestimento a ossigeno combustibile ad alta velocità (HVOF, high velocity oxygen fuel), rivestimento nano-HVOF, un rivestimento metallico.

[0124] In alcune forme di realizzazione, tutta o una porzione della superficie esterna di un determinato componente del tappo frac 200 può essere trattata o rivestita con una sostanza configurata per aumentare la degradazione del materiale degradabile. Per esempio, un tale trattamento o rivestimento può essere configurato per rimuovere un trattamento o rivestimento protettivo oppure altrimenti accelerare la degradazione della sostanza degradabile del determinato componente. Un esempio è un materiale metallico degradabile rivestito con uno strato di acido poliglicolico (PGA). In quest'esempio, il PGA è sottoposto a idrolisi e fa sì che il fluido circostante diventi più acido, il che accelera la degradazione del materiale metallico degradabile sottostante.

[0125] Forme di realizzazione qui descritte includono la Forma di realizzazione A e la Forma di realizzazione B:

[0126] Forma di realizzazione A: Un metodo comprendente: (a) introdurre un tappo frac in un foro di pozzo in una formazione sotterranea, il tappo frac comprendendo almeno un mandrino, cunei di ritenuta, e un elemento di guarnizione stagna, in cui almeno una porzione del mandrino e/o dei cunei di ritenuta è composta da una lega degradabile selezionata dal gruppo consistente di una lega di magnesio, una lega di alluminio, e una qualsiasi combinazione relativa; (b) impegnare per attrito i cunei di ritenuta con una colonna di tubi di rivestimento nella formazione sotterranea; (c) comprimere l'elemento di guarnizione stagna contro la colonna di tubi di rivestimento per posizionare il tappo frac; (d) creare almeno una perforazione nella formazione sotterranea; (e) fratturare idraulicamente la formazione sotterranea; (f) degradare almeno parzialmente la lega degradatale all'atto del contatto con un elettrolita nel foro di pozzo; e (g) produrre un idrocarburo dalla formazione sotterranea.

[0127] Forma di realizzazione B: Un metodo comprendente: (a) introdurre un tappo frac in un foro di pozzo in una formazione sotterranea, il tappo frac comprendendo almeno un mandrino, cunei di ritenuta, e un elemento di guarnizione stagna, in cui almeno una porzione del mandrino e/o dei cunei di ritenuta è composta da una lega degradabile selezionata dal gruppo consistente di una lega di magnesio, una lega di alluminio, e una qualsiasi combinazione relativa; (b) impegnare per attrito i cunei di ritenuta con una parete del foro di pozzo; (c) comprimere l’elemento di guarnizione stagna contro la parete del foro di pozzo per posizionare il tappo frac; (d) creare almeno una perforazione nella formazione sotterranea; (e) fratturare idraulicamente la formazione sotterranea; (f) degradare almeno parzialmente la lega degradabile all'atto di un contatto con un elettrolita nel foro di pozzo; e (g) produrre un idrocarburo dalla formazione sotterranea.

[0128] Ciascuna delle Forme di realizzazione A e B può avere uno o più dei seguenti elementi aggiuntivi in una qualsiasi combinazione:

[0129] Elemento 1: In cui l’elemento di guarnizione stagna è almeno parzialmente composto da un elastomero degradabile.

[0130] Elemento 2: In cui una fase (f) inizia prima che inizi una fase (g), o in cui una fase (g) inizia prima che inizi una fase (f).

[0131] Elemento 3: In cui non vi è alcun intervento in foro di pozzo allo scopo di rimuovere il tappo frac o detriti dal tappo frac dal foro di pozzo oltre il tappo frac nel foro di pozzo tra le fasi (e) e (f), e/o tra le fasi (f) e (g).

[0132] Elemento 4: In cui non vi è alcun intervento in foro di pozzo allo scopo di rimuovere il tappo frac o detriti dal tappo frac dal foro di pozzo tra le fasi (e) e (f), e/o tra le fasi (f) e (g).

[0133] Elemento 5: In cui non vi è alcun intervento in foro di pozzo allo scopo di rimuovere il tappo frac o detriti dal tappo frac dal foro di pozzo oltre il tappo frac nel foro di pozzo tra le fasi di (e) e (g), e in cui l'una o l'altra delle fasi (f) o (g) inizia prima dell’altra.

[0134] Elemento 6: In cui non vi è alcun intervento in foro di pozzo allo scopo di rimuovere il tappo frac o detriti dal tappo frac dal foro di pozzo tra le fasi di (e) e (g), e in cui l'una o l'altra delle fasi (f) o (g) inizia prima dell’altra.

[0135] Elemento 7: In cui l’elemento di guarnizione stagna è compresso muovendo il mandrino sul tappo frac.

[0136] Elemento 8: In cui l’elemento di guarnizione stagna è compresso mediante rottura di una barriera frangibile disposta almeno parzialmente intorno all’elemento di guarnizione stagna.

[0137] Elemento 9: Comprendente inoltre collocare una sfera di metallo degradabile su una sede di sfera del tappo frac per creare una tenuta di fluido nel foro di pozzo.

[0138] Elemento 10: Comprendente inoltre collocare una sfera di elastomero degradabile su una sede di sfera del tappo frac per creare una tenuta di fluido nel foro di pozzo.

[0139] Elemento 11: In cui il tappo frac comprende inoltre un componente selezionato dal gruppo consistente di almeno un cuneo di scorrimento, almeno un anello distanziatore, un ferro da mulo, e una qualsiasi combinazione relativa, e in cui uno o più dei componenti è composto dalla lega degradabile.

[0140] A titolo di esempio non limitativo, combinazioni esemplificative applicabili alla Forma di realizzazione A e/o B includono: 1-11; 2, 3, e 8; 3, 6, 7, e 9; 2, 7, 8, e 10; 5, 6, e 8; 3, 9, e 11; 5, 6, 7, e 11; 2 e 7; 4 e 8; 1, 4, e 5; 3, 9, e 10; e similari.

[0141] Pertanto, i metodi e sistemi descritti sono ben atti ad ottenere le finalità e i vantaggi menzionati, nonché quelli che sono a ciò inerenti. Le forme di realizzazione particolari descritte sopra sono unicamente illustrative, in quanto gli insegnamenti della presente descrizione possono essere modificati ed attuati in modi diversi ma equivalenti evidenti ai tecnici del ramo aventi il vantaggio degli insegnamenti nella presente. Inoltre, nessuna limitazione è destinata ai dettagli di costruzione o progettazione qui mostrati, diversamente da quanto descritto nelle rivendicazioni di seguito. È pertanto evidente che le particolari forme di realizzazione illustrative descritte sopra possono essere variate, combinate, oppure modificate, e tutte tali variazioni sono considerate nelPambito della presente descrizione. I sistemi e metodi qui descrìtti in modo illustrativo possono essere opportunamente attuati in assenza di un qualsiasi elemento che non sia specificatamente qui descritto e/o un qualsiasi elemento opzionale qui descritto. Anche se composizioni e metodi sono descritti in termini di "comprendenti", "contenenti", o "includenti" diversi componenti o fasi, le composizioni e i metodi possono anche "consistere essenzialmente di" oppure "consistere di" i diversi componenti e fasi. Tutti i numeri e intervalli descritti sopra possono variare di un certo quantitativo. Ogni volta che viene descritto un intervallo numerico con un limite inferiore e un limite superiore, è specificatamente descritto un qualsiasi numero e un qualsiasi intervallo incluso che rientra nell'intervallo. In particolare, ogni intervallo di valori (della forma, "da circa a a circa b", oppure, in modo equivalente, "da approssimativamente a a b", oppure, in modo equivalente, "da approssimativamente a-b") qui descritto deve essere Inteso riportare ogni numero e intervallo compreso nell'intervallo di valori più ampio. Inoltre, i termini nelle rivendicazioni hanno il loro significato semplice, consueto, salvo diversa esplicita e chiara definizione da parte del titolare del brevetto. Oltre a ciò, gli articoli indefiniti "un", "uno" o "una", come usati nelle rivendicazioni, sono qui definiti per intendere uno o più di uno deN'elemento che introducono. Se vi è un qualsiasi conflitto negli utilizzi di una parola o termine in questa descrizione ed uno o più brevetti o altri documenti che possono essere qui incorporati per riferimento, devono essere adottate le definizioni che sono coerenti con questa descrizione.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo comprendente: (a) introdurre un tappo frac in un foro di pozzo in una formazione sotterranea, il tappo frac comprendendo almeno un mandrino, cunei di ritenuta, e un elemento di guarnizione stagna, in cui almeno una porzione del mandrino e/o dei cunei di ritenuta è composta da una lega degradabile selezionata dal gruppo consistente di una lega di magnesio, una lega di alluminio, e una qualsiasi combinazione relativa; (b) impegnare per attrito i cunei di ritenuta con una colonna di tubi di rivestimento nella formazione sotterranea; (c) comprimere l'elemento di guarnizione stagna contro la colonna di tubi di rivestimento per posizionare il tappo frac; (d) creare almeno una perforazione nella formazione sotterranea; (e) fratturare idraulicamente la formazione sotterranea; (f) degradare almeno parzialmente la lega degradabile all'atto del contatto con un elettrolita nel foro di pozzo; e (g) produrre un idrocarburo dalla formazione sotterranea.
2. 2. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento di guarnizione stagna è almeno parzialmente composto da un elastomero degradabile.
3. 3. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase (f) inizia prima che inizi la fase (g), o in cui la fase (g) inizia prima che inizi la fase (f).
4. 4. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui non vi è alcun intervento in foro di pozzo allo scopo di rimuovere il tappo frac o detriti dal tappo frac dal foro di pozzo tra le fasi (e) e (f), e/o tra le fasi (f) e (g).
5. 5. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui non vi è alcun intervento in foro di pozzo allo scopo di rimuovere il tappo frac o detriti dal tappo frac dal foro di pozzo tra le fasi di (e) e (g), e in cui l'uria o l'altra delle fasi (f) o (g) inizia prima dell'altra.
6. 6. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l'elemento di guarnizione stagna è compresso muovendo il mandrino sul tappo frac.
7. 7. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento di guarnizione stagna è compresso rompendo una barriera frangibile disposta almeno parzialmente intorno all’elemento di guarnizione stagna.
8. 8. Il metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre posizionare una sfera di metallo degradabile su una sede di sfera del tappo frac per creare una tenuta di fluido nel foro di pozzo.
9. 9. Il metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre sistemare una sfera di elastomero degradabile su una sede dì sfera del tappo frac per creare una tenuta di fluido nel foro di pozzo.
10. 10. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il tappo frac comprende inoltre un componente selezionato dal gruppo consistente di almeno un cuneo di scorrimento, almeno un anello distanziatore, un ferro da mulo, e una qualsiasi combinazione relativa, e in cui uno o più dei componenti è composto dalla lega degradabile.
11. 11. Un metodo comprendente: (a) introdurre un tappo frac in un foro di pozzo in una formazione sotterranea, il tappo frac comprendendo almeno un mandrino, cunei di ritenuta, e un elemento di guarnizione stagna, in cui almeno una porzione del mandrino e/o dei cunei di ritenuta è composta da una lega degradabile selezionata dal gruppo consistente di una lega di magnesio, una lega di alluminio, e una qualsiasi combinazione relativa; (b) impegnare per attrito i cunei di ritenuta con una parete del foro di pozzo; (c) comprimere l'elemento di guarnizione stagna contro la parete del foro di pozzo per posizionare il tappo frac; (d) creare almeno una perforazione nella formazione sotterranea; (e) fratturare idraulicamente la formazione sotterranea; (f) degradare almeno parzialmente la lega degradabile all'atto del contatto con un elettrolita nel foro di pozzo; e (g) produrre un idrocarburo dalla formazione sotterranea.
12. 12. Il metodo secondo la rivendicazione 11, in cui l’elemento di guarnizione stagna è almeno parzialmente composto da un elastomero degradabile.
13. 13. Il metodo secondo la rivendicazione 11, in cui la fase (f) inizia prima che inizi la fase (g), o in cui la fase (g) inizia prima che inizi la fase (f).
14. 14. Il metodo secondo la rivendicazione 11, in cui non vi è alcun intervento in foro di pozzo allo scopo di rimuovere il tappo frac o detriti dal tappo frac dal foro di pozzo tra le fasi (e) e (f), e/o tra le fasi (f) e (g).
15. 15. Il metodo secondo la rivendicazione 11, in cui non vi è alcun intervento in foro di pozzo allo scopo di rimuovere il tappo frac o detriti dal tappo frac dal foro di pozzo tra le fasi di (e) e (g), e in cui l'una o l'altra delle fasi (f) o (g) inizia prima dell’altra.
16. 16. Il metodo secondo la rivendicazione 11, in cui l’elemento di guarnizione stagna è compresso muovendo il mandrino sul tappo frac.
17. 17. Il metodo secondo la rivendicazione 11, in cui l’elemento di guarnizione stagna è compresso rompendo una barriera frangibile disposta almeno parzialmente intorno all’elemento di guarnizione stagna.
18. 18. Il metodo secondo la rivendicazione 11, comprendente inoltre sistemare una sfera di metallo degradabile su una sede di sfera del tappo frac per creare una tenuta di fluido nel foro di pozzo.
19. 19. Il metodo secondo la rivendicazione 11, comprendente inoltre sistemare una sfera di elastomero degradabile su una sede di sfera del tappo frac per creare una tenuta di fluido nel foro di pozzo.
20. 20. Il metodo secondo la rivendicazione 11, in cui il tappo frac comprende inoltre un componente selezionato dal gruppo consistente di almeno un cuneo di scorrimento, almeno un anello distanziatore, un ferro da mulo, e una qualsiasi combinazione relativa, e in cui uno o più dei componenti è composto dalla lega degradabile.