JP5889303B2 - ダウンホールウェル通信ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、ケーブル構成材中のフルオロポリマーの操作温度を超える温度での作業のためのダウンホールウェルにおける通信ケーブルに、およびそのような温度条件下でのダウンホールウェルにおけるそのようなフルオロポリマーの使用に関する。

地中からの油および／または天然ガスなどの炭化水素流体採収のため、あるいは地中に存在する水性流体が動力源となる熱エネルギーを得るためのダウンホールウェルは、ウェルが掘削される場所および深さ次第で、益々高い温度で作業される。深く掘削することによって、ウェルの底面またはその近くで、すなわち、ウェルの底面付近で、少なくとも２８０℃の温度は珍しくない。

地面上の制御装置と、ロギングセンサーなどのダウンホールツールとの間で信号を伝達するため、または掘削などのダウンホール作業に電力を供給するため、これらのダウンホールウェルには通信ケーブルが挿入される。ケーブルには、例えば、電気絶縁材として、あるいは光ケーブルの場合、光ファイバーを包囲する保護材、すなわち、ジャケットおよび／または光ファイバーとジャケットとの間に配置される充填材として、ポリマー構成材が含まれる。ダウンホールツール自体は、ダウンホール流体のツールへの侵入を防止するシーリング材、電導体のための絶縁材、または光ファイバーを包囲する保護材として、ポリマー構成材を含むことが可能である。

ポリマー構成材は、ウェルが地中に益々深く掘削されるほど、ウェルの底面付近で発生する益々高い温度に耐性を示す能力の限り、ケーブルにおける弱い結合である。米国特許第５，８９４，１０４号明細書は、その下方端でロギングゾンデを有する、スリックラインケーブルを開示する。このケーブルには、ＰＦＡ、ＦＥＰおよびＴＥＦＺＥＬ（登録商標）などのポリマー絶縁材が含まれ、そしてゾンデにはエラストマーまたはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）のシールが含まれる。ＰＦＡは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマーであり、ＦＥＰは、ＴＦＥ／ヘキサフルオロプロピレンコポリマーであり、そしてＴＥＦＺＥＬ（登録商標）はＴＦＥ／エチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）である。米国特許第７，２３５，７４３号明細書は、図５中、複数のポリマー構成材、撚られた電導体のストランドを包囲する電気絶縁材５０６、圧縮耐性ポリマーによって包囲されていてもよい圧縮耐性充填材ロッド５０８、ポリマーコーティングを有するケーブル外部を形成する外装ワイヤー５１６および５１８、絶縁された導体および充填材ロッドの集合体を包囲するジャケット５１４、ならびに絶縁されたワイヤー、充填材ロッドおよびジャケットの間の空間を充填する充填材５１０を含む掘削ケーブルを開示する。ポリマーの中でも、ＰＦＡ、ＦＥＰおよびＥＴＦＥは、ケーブルでのこれらの適用の多くに有用であるものとして開示される。一般に入手可能なこれらのフルオロポリマーは、以下の温度特性^*を有する。

溶融温度は、固体から液体（溶融）状態へのポリマーの相変化から生じるＤＳＣ吸熱性ピークの位置に相当する温度である。しかしながら、非常に低い連続使用（操作）温度によって示されるように、ポリマーが耐えることが可能な温度は溶融温度よりもはるかに低い。上記で報告された連続使用温度は、引張特性が初期値の５０％まで低下する期間である６ヶ月間以上、ポリマーを使用することが可能な最高温度であるものとして理解される。この温度は、６ヶ月間、ポリマーの無負荷熱老化試験試料の引張特性試験によって決定される。試験試料を熱老化オーブンから取り出し、そして周囲温度（１５〜２５℃）で引張特性試験を行う。

熱老化時間の増加によって引張特性が低下するということは、フルオロポリマーの完全性の低下を示す。しかしながら、フルオロポリマーが熱老化温度で引張試験される場合、引張特性の低下は即座であり、すなわち、老化は必要とされない。例えば、周囲温度で少なくとも約６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）のＥＴＦＥの引張強さは、１５０℃引張試験で約２０００ｐｓｉ（１３．８ＭＰａ）まで低下する。高温引張特性低下に対する懸念は、上記の表に記載される最高溶融の溶融加工可能なフルオロポリマー、ＰＦＡのアニーリング温度に関する業界標準に現れる。ＰＦＡの成型品は、内部応力を軽減し、成型品の寸法安定性を改善するため、２５０〜２６０℃まで加熱される。１ｍｍの厚さにごとに１０分間の代表的な加熱時間は、厚肉ＰＦＡ成型品、すなわち厚さ２５．４ｍｍに関して、約４時間の加熱時間となる。物品の陥没を避けるため、加熱温度はＰＦＡの溶融温度よりはるかに低く保たれる。

最も高い連続操作温度を有するＰＦＡは、ウェル底面付近でダウンホールウェルにおいて使用される物品の構成材のための選択肢となる。それらの重量下で寸法的に不安定となることを生じさせないＰＦＡ物品のアニーリングの経験から、連続使用温度は、操作温度に対する上限であるものとして理解されている。

問題は、いずれのフルオロポリマーを２６０℃より高い温度で連続的に使用することが可能であるかどうかということである。その極めて高い分子量によって、ＰＴＦＥは溶融状態で流動しないという事実のため、おそらく、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が候補として可能であろう。しかしながら、ＰＴＦＥは、溶融押出成形によって物品に製造することが不可能であるという欠点を有する。このような溶融加工性の欠如は、ダウンホールウェルでの通信ケーブルのポリマー構成材としてのＰＴＦＥの使用に対する実用的な障害である。ケーブル絶縁材、ジャケットおよび保護材は、ダウンホールウェルで必要とされるケーブルの長さの形成において必要なそれらの長さを形成するために、溶融押出成形を必要とする。

本発明は、溶融加工可能なＰＦＡを、温度が２８０℃以上になり得るダウンホールウェルで使用される通信ケーブルの構成材としての操作に有用となるように変性することが可能であることを見出した。

本発明は、ダウンホールウェルにおいて通信ケーブルを配置することであって、上記ダウンホールウェルの温度が少なくとも２８０℃である可能性があり、上記ケーブルの少なくとも一部は、それによって、上記温度に曝露され、上記ケーブルが、それらの構成材として、ペルフルオロアルキルが１〜５個の炭素原子を含有する溶融製造可能なテトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー（ＰＦＡ）、および溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンを含んでなる組成物を含み、上記ポリテトラフルオロエチレンが単独では引張強さを有さず、そして上記構成材が上記温度に耐えることを可能にするために有効な量で上記組成物中に存在するものとして定義されることができる。ウェルの最高温度は２８０℃以上であるか、または少なくともこの温度であることが予想され、そして、この温度に暴露されるケーブルの構成材の高い温度抵抗は、それに応じて、すなわち、この温度に耐えるように計画される。

ＰＦＡを変性するために使用されるポリテトラフルオロエチレンは、非溶融流動可能であるとして上記で検討されるＰＴＦＥではない。ＰＦＡを変性するために使用されるポリテトラフルオロエチレンは、その極めて高い分子量のため非溶融流動可能である非溶融流動可能なＰＴＦＥと比較して、低分子量ポリテトラフルオロエチレンであって、本明細書中ではＬＭＷ ＰＴＦＥと記載される。

本発明で使用される組成物から製造される構成材の、少なくとも２８０℃の温度に耐える能力は、その構成材が、ダウンホールウェルでの操作の間に、その溶融製造された形状およびその物理的完全性を保持することを意味する。驚くべきことに、それ自体は引張強さを有さない、本組成物で使用されるポリテトラフルオロエチレンは、ダウンホールウェル作業で発生する持続する高温曝露の間に、ＰＦＡにより高い操作温度を与えることが可能である。したがって、ＬＭＷ ＰＴＦＥは、この高い温度操作の間、ＰＦＡと相互に作用し、ダウンホールウェルでの高温への曝露の間の劣化に耐えるＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥ組成物が生じる。この曝露によって、組成物中で固体熱転換、すなわち、実施例４にさらに記載されるエピタキシャル共結晶化がもたらされる。

本発明のもう１つの実施形態は、それぞれ電気絶縁材または保護材によって包囲される少なくとも１つの電導体または光ファイバーを含んでなるダウンホールウェル通信ケーブルであって、上記絶縁材または保護材が、ペルフルオロアルキルが１〜５個の炭素原子を含有する溶融製造可能なテトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー、および溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンを含んでなる組成物を含んでなり、上記ポリテトラフルオロエチレンが単独では引張強さを有さず、そして上記絶縁材および保護材が上記ダウンホールウェル内での少なくとも２８０℃の温度への曝露に耐えることを可能にするために有効な量で上記組成物中に存在するものとして定義されることができる。

さらに別の実施形態は、（ｉ）少なくとも１つの電導体、（ｉｉ）上記導体を包囲する電気絶縁材、および（ｉｉｉ）上記絶縁に固定された耐荷重要素を含んでなるダウンホールウェル電力ケーブルであって、上記絶縁材が、ペルフルオロアルキルが１〜５個の炭素原子を含有する溶融製造可能なテトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー、および溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンを含んでなる組成物を含んでなり、上記ポリテトラフルオロエチレンが単独では引張強さを有さず、そして上記絶縁材および充填材が上記ダウンホールウェルでの少なくとも２８０℃の温度への曝露に耐えることを可能にするために有効な量で上記組成物に存在するものとして定義されることができる。絶縁材は、一次および／または二次絶縁材であることができる。電力ケーブルの導体は、典型的に、導体の表面で隙間を形成する一緒に撚られたワイヤーから形成され、そして導体を包囲している絶縁材によって、これらの隙間は充填される。

また本発明は、ペルフルオロアルキルが１〜５個の炭素原子を含有する溶融製造可能なテトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー、および溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンを含んでなる組成物の、上記組成物が曝露され得る温度が２８０℃以上であるダウンホールウェルにおける使用として記載されることもできる。上記された本組成物中のポリテトラフルオロエチレンが単独では引張強さを有さず、そして上記組成物が少なくとも２８０℃の温度への曝露に耐えることを可能にするために有効な量で上記組成物に存在する。本組成物の主要な用途（使用）は、本明細書に記載される通信ケーブルの構成材としてであると考えられる。

本発明が適用可能であるダウンホールウェルは、一般に、油および／または天然ガスなどの炭化水素流体、あるいは熱エネルギーを生じるものである。ダウンホールウェルは、地熱ウェルの場合、１つは非炭化水素流体、特に蒸気である異なる流体を生じるものであることも可能である。これらのダウンホールウェルにおいて、流体は地中から回収される。もう１つのダウンホールウェルは、油砂の油を液化するためにウェルに蒸気をポンプ輸送し、次いで、液化油が、別々の隣接するダウンホールウェルを通しての運搬と、それからの注入によって回収される場合のように、間接的に、地中の流体の採収に使用されるものである。ウェルの上部、すなわちウェル頭部を、海底の地面上または海面の下に置くことができる。ダウンホールウェルは、掘削されたもの、すなわち、穴を掘ったウェルであることが可能であり、または、場合により、地中からウェル頭部への流体の採収もしくはウェル底面への蒸気の供給のための製造チューブを含有するように包装されることができる。製造チューブは、ウェル底面（ウェル末端）に、地中から流体を受け取るため、または地中に蒸気を注入するための開口部、ならびに運搬された流体の放出、および注入蒸気を受け取るための上部（ウェル頭部）の開口部を含有する。製造チューブは、一般に、ウェル末端付近のウェル穴の長さを延長する。追加的なチューブは、製造チューブに隣接するように、ウェル中で製造チューブの包装によって固定されてもよい。この追加的なチューブは、キャピラリーと呼ばれる時もあるが、通信ケーブルが製造チューブ中に配置されていない時に通信ケーブルの配置決定の通路を提供する。

ダウンホールウェルの底面は、ウェル穴の下方端である。この下方端は、ウェルで最も深い部分である。ウェルの底面は、地中に最も深い垂直のウェル貫通であることが可能であり、そのうえ、この垂直貫通から延在するあらゆる水平部分を含む。ウェル穴の水平に延在した部分は、必ずしも、垂直ウェル穴に直角または地面に平行というわけではない。この延在した部分は、一般に水平であり、そこから所望の流体が抽出される地中層に続く。

一般に、ウェルの底面は、ウェルで最も熱い領域であり、そして水平に延在するウェル穴の場合、この最も熱い領域は、かなりの長さを有する。ウェル底面付近に配置された通信ケーブルの部分は、この最も熱い領域の温度に曝露される。地中からの熱の補足は、掘削などのダウンホール作業によって生じる熱であってもよく、これによって、ウェル温度を３０〜５０℃上げることができる。したがって、２８０℃にダウンホールウェルの中で生じる温度を足したものが、地温と作業で生じた（投入）温度の結果となることが可能である。もう１つの投入温度は、ウェルへの蒸気注入に起因する。ウェルで最も熱い領域は、一般に、ウェルの底面（末端）を含むウェルの底面付近であるが、蒸気注入のために使用されるウェルの場合、この領域は非常に長くなる可能性があり、すなわち、ウェルのより大きい長さを占領する可能性がある。通信ケーブルは、たとえケーブルの長さの一部分のみがこの領域に暴露され得るとしても、一般に、ウェルで最も熱い温度領域に耐えるように製造される。これは、ケーブルは、一般に、ポリマー構成材の押出成形によって、連続プロセスによって製造され、例えば電気絶縁材としてケーブルは形成されるためである。

本発明のケーブルの構成材は、ウェルにおいて少なくとも２８０℃の温度に曝露されることに適切であるが、これらの構成材は、より高いウェル温度、例えば、少なくとも２９０℃、好ましくは少なくとも３００℃での使用にも適切である。これらの温度は、ウェルで最も深い部分（底面）付近に存在し、一般に、存在する場合、ウェルのプロダクションチューブの下方端が配置される場所ある。ウェルの最高温度への構成材の曝露の期間は、ダウンホールウェルに挿入される通信ケーブルに必要とされる滞留時間次第で異なる。これらの構成材は、これらのウェル温度のそれぞれにおいて持続的な使用のためにも適格である。ここでは、持続的な使用の最小期間は、少なくとも１週間、好ましくは、少なくとも１ヶ月、そしてより好ましくは少なくとも６ヶ月である。持続的な使用のこれらの最小期間は、上記の最小ダウンホールウェル温度のそれぞれに適用される。

本発明で使用される組成物は、広範囲の種々のケーブルデザインでケーブル構成材を形成することができ、このケーブルは、ウェルの底面などのウェルで最も熱い領域付近に配置される少なくともそれらの一部分を有する。これらの構成材は、ポリマー材料から製造可能であるものである。２種以上のケーブルの構成材を本組成物から製造することが可能であり、それによって、その組成物から製造されたケーブルの構成材の記載は、複数の構成材が本組成物から製造される可能性を示すため、「含む」という用語で表されてもよい。これらのデザインのいくつかの詳細は、特許または公開特許出願の図面を参照して、以下に記載する。これらの図面およびそれらの添付の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。

ダウンホールウェルに用いられる通信ケーブルの１つグループは、ウェルの上記底面付近、例えば、プロダクションチューブの底面と、ウェルの上部との間で信号（データ）を伝達する通信ケーブルであり、そのようなケーブルは、少なくとも１つの電導体と、導体を包囲する絶縁材とを備え、そして本発明で使用される組成物から製造された構成材は、絶縁材であるか、またはそれを含む。

本特許出願において使用される「絶縁材」という用語は、電気絶縁材、すなわち電気を伝導しない絶縁材である。絶縁材は、一次絶縁材または二次絶縁材であることができる。一次絶縁材は、電導体を包囲して、その長さに沿って導体と接触する絶縁材である。二次絶縁材は、導体を包囲する追加的な絶縁材であるが、一次絶縁材上に直接的に、または介在充填絶縁材が存在する場合のように間接的に、一次絶縁材に適用される。したがって、二次絶縁材は、典型的に、一次絶縁された導体のためのジャケットか、または一次絶縁された導体を包囲する充填材のためのジャケットである。本発明で使用される組成物は、両方の二次絶縁用途で使用されることができる。本特許出願において使用される「導体」という用語は、単一のワイヤーまたは複数のワイヤーから製造されるかどうかに関係なく、通常、ストランドを形成するために、一緒に撚られた電導体を意味する。

ダウンホールウェルに用いられる通信ケーブルのもう１つのグループは、少なくとも１つの光ファイバーと、光ファイバーを包囲する保護材とを含んでなり、本発明で使用される組成物から製造される構成材が、光ファイバーを包囲する保護材であるか、またはそれを含む。

ダウンホールウェルに用いられる通信ケーブルのもう１つのグループは、下方端に配置されるウェルロギング用などのセンサーを含んでなる下方端を有する通信ケーブルであり、上記センサーは、少なくとも１つの電導体または少なくとも１つの光ファイバーのいずれかと、上記電導体または光ファイバーを保護するためのハウジングとを含んでなり、本発明で使用される組成物から製造される構成材が、上記ハウジングの内部を上記ダウンホールウェルから単離するシールであるか、またはそれを含む。これは、腐食性で高温であるウェルからの流体がハウジングに入って、センサーを腐食するのを防ぐ。ケーブルの下方端に配置されてもよいもう１つの装置は、巻線を有するモーターであってよく、そして本組成物から製造されるケーブルの構成材は、モーター巻線のための絶縁材であるか、それを含む。

ダウンホールウェルに用いられる通信ケーブルのもう１つのグループは、ウェルの底面に電力を提供する電力ケーブルであり、本発明で使用される組成物から製造される構成材が絶縁材であるか、またはそれを含む。このケーブルは、データを伝えるというより、ケーブルが取り付けられた装置に電力を伝達する（送る）。絶縁材は、ケーブルの導体のための一次および／または二次絶縁材であることができる。

通信ケーブルは、一般に、ダウンホールウェルの長さの下方へのケーブルの荷重を支えるために、耐荷重要素、すなわち、ケーブルの必要不可欠な部分である電導体または光ファイバー以外の要素を含む。そのような通信ケーブルを、ウェルの深さからウェル頭部まで情報を伝えるため、または掘削などのダウンホール作業に動力を提供するために使用することができる。典型的に、耐荷重要素は、ケーブル外部に配置されて、ケーブルの必要不可欠な部分を形成する高強度ワイヤーを含んでなる。通信ケーブルは、取り扱い、および通信ケーブルが使用されるアプリケーション環境に対する保護として、組成物上に金属被覆物を含んでなることもできる。

本発明で使用される組成物から製造可能な通信ケーブルのそのような構成材の例は、以下の通りである。

米国特許第３，８３２，４８１号明細書は、図４に、ケーブルが、３つの電導体を形成する３本の撚られたワイヤーストランド１７からなり、各導体が、一次絶縁材１９、ジャケット２１によってコーティングされており、そして３つの絶縁された導体の集合が、充填材２３と、続いて、ジャケット１３および外側の金属外装１５に包囲されている、潜水型モーターに電力を供給するための電力ケーブルの横断面を示す。このケーブルの構成材の１つまたはそれ以上、すなわち、一次絶縁材１９、ジャケット２１、充填材２３およびジャケット１３は、本発明で使用される組成物から製造可能である。また導体を形成する撚られたワイヤーストランドも、図４に示すように、上記導体の表面で隙間を形成し、そして一次絶縁材１９も充填材として機能し、すなわち、これらの隙間、ならびに導体と、導体および一次絶縁材を包囲するジャケットとの間の空間を充填する。

米国特許第４，７０５，３５３号明細書は、図１に、各光ファイバー１２が、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）フルオロポリマーの保護層１６に包囲され、そして３つの包囲された光ファイバー集合が、ＴＥＦＺＥＬ（登録商標）フルオロポリマー樹脂）の保護ジャケット１８で包囲されている光ケーブルの横断面を示す。保護層１６および／または保護ジャケット１８は、本発明の組成物から製造可能である。

米国特許第４，５２３，８０４号明細書は、図１に、ＰＦＡなどポリマー材料の外側ジャケット２０が光ファイバー１４のための中間保護材上に提供される光ケーブルの横断面を示す。このジャケットは、本発明で使用される組成物から製造可能である。

米国特許第５，８９４，１０４号明細書は、図２に、データ送信のためのスリックライン導体２０、導体を包囲する絶縁材２１、および絶縁材２１を包囲する金属チューブ２２を含んでなり、全てセンサーを形成するハウジング２３に封入されるケーブルの側面図を示す。絶縁材は、本発明で使用される組成物から製造可能である。図４は、断面図に、ハウジング２３の内部をウェルから単離するため、すなわちハウジングの内部にウェルからの流体の侵入を防ぐために、絶縁された導体とハウジングとの間に配置されるブロッキングダム３０および挿入物３５の存在を示す。ダムおよび／または挿入物は、本発明で使用される組成物から製造可能である。また図４は、センサーハウジング内で導体２１を包囲する高温ポリマー絶縁材２１の層も示す。これは本発明の組成物から製造可能である。

米国特許第７，００９，１１３号明細書は、図３に、撚られたワイヤーから形成される導体２０２および２０４からなり、各導体が、一次絶縁材２０６、ジャケット２０７、充填材２０８および外側ジャケット３０２で包囲され、外装ワイヤーの少なくとも２層２１４および２１６が、ケーブルの外側保護を形成し、ケーブルの荷重を支える、電力ケーブルの横断面を示す。以下の構成材の１つまたはそれ以上は、本発明で使用される組成物から製造可能である：一次絶縁材２０６、ジャケット２０７、充填材２０８および外側ジャケット３０２。

米国特許第７，０６６，２４６号明細書は、図２に、信号を伝えるための導体２０２の配列を含んでなり、各導体が一次絶縁材２０４によって包囲されており、絶縁された導体の配列が、充填されたプラスチックの平坦な（ケーブルの長さ方向で）細長い支持層２０６に接着されるフラットケーブルの横断面を示す。一次絶縁材２０４は、本発明で使用される組成物から製造可能である。

米国特許第７，２３５，７４３号明細書は、図５に、それぞれがポリマー絶縁材５０６を有し、全てが耐クリープ性ジャケット５１４ならびに外装ワイヤー５１６および５１８で包囲される複数の導体５０４を含んでなる電力ケーブルの横断面を示す。絶縁された導体とジャケット５１４との間の空間は、それぞれポリマーコーティングされたヤーンである非圧縮性充填材５１０および相互分散圧縮耐性充填材ロッド５０８で充填される。以下のケーブル構成材のより多くの１つは、本発明で使用される組成物から製造可能である：ポリマー絶縁材５０６、充填材５１０および充填材ロッド５０８を形成するポリマーコーティング。

米国特許第７，３２４，７３０号明細書は、図２に、ポリマー絶縁材料１０８が、一緒に撚られた導体の束１０６を包囲し、導体を一緒に撚ることによって形成される隙間を充填する、光ファイバー／導電体ケーブルの横断面を示す。図３は、断面図に、金属導体３０４によって包囲され、次に、本発明で使用される組成物から製造可能なポリマー絶縁材３０６によって包囲される、中央に配置された光ファイバー３０２を示す。

米国特許出願公開第２００７／０１８８３４４号明細書は、図７に、中空チューブを形成し、その下方端にドリルヘッド１５を有するドリルストリング１２を含有する、包囲されたウェル穴を示す。その下方端にセンサー７１０を有する導体７０８は、センサー７１０がドリルヘッドに隣接するまで、ドリルストリング１２の中空内部を下方へ通過する。センサーは、掘削間ロギングツールとして、そして／または掘削間測定ツールとして役立ち、ウェル表面に情報を提供する。導体７０８の絶縁材、およびセンサー内の絶縁材は、本発明で使用される組成物から製造可能な構成材である。

通信ケーブルの構成材として本発明で使用される組成物のこれらの用途は、単にそのような用途の実例となるのみであり、ダウンホールウェルケーブルでのこの組成物の使用に対する限定にはならない。この組成物の使用によってケーブルに与えられるより高いダウンホールウェル操作温度が、組成物がそれらの１種またはそれ以上の構成材として使用可能である、センサーデザインを含む、新規のケーブルデザインを導くと考えられる。

本発明で使用される組成物を製造するために使用され、上記の物品のポリマー構成材を構成するポリマー成分に関して、ＰＦＡは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、および線形または分枝状ペルフルオロアルキル基が１〜５個の炭素原子を含有するペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＡＶＥ）のコポリマーである。好ましいＰＡＶＥモノマーは、ペルフルオロアルキル基が１個、２個、３個または４個の炭素原子を含有するものであり、それぞれ、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＰＭＶＥ）、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）およびペルフルオロ（ブチルビニルエーテル）（ＰＢＶＥ）として知られている。コポリマーは、時には製造業者にＭＦＡと呼ばれるＴＦＥ／ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）／ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）コポリマーなどのいくつかのＰＡＶＥモノマーを使用して製造することができるが、本明細書にはＰＦＡとして含まれる。ＰＦＡは約１〜１５重量％のＰＡＶＥを含有してもよいが、単一のＰＡＶＥモノマーがＰＦＡを形成するために使用される場合、２〜５重量％、好ましくは３．０〜４．８重量％のＰＡＶＥ含有量が最も一般的なＰＡＶＥ含有量であり、ＴＦＥがコポリマーの残部を形成している。ＰＡＶＥがＰＭＶＥを含む場合、その組成は約０．５〜１３重量％ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）および約０．５〜３重量％ＰＰＶＥであって、全１００重量％に対する残部はＴＦＥである。好ましくは、ＰＦＡに存在するＰＡＶＥの同一性および量は、ＰＦＡの溶融温度が３００℃より高いものである。ＰＦＡは、フルオロプラスチックであり、フルオロエラストマーではない。フルオロプラスチックとして、ＰＦＡは半結晶性であり、すなわち、部分的に結晶性である。

ＰＦＡは、溶融可能であることに加えて、溶融製造可能でもあり、すなわち、溶融状態で十分に流動可能であり、ＰＦＡは押出成形などの溶融加工によって製造可能であり、そして有用であるために十分な強度を有する製品を生じる。この十分な強度は、８ミル（０．２１ｍｍ）厚膜を使用して、単独で、少なくとも１０００サイクル、好ましくは少なくとも２０００サイクルのＭＩＴ Ｆｌｅｘ Ｌｉｆｅを示すＰＦＡによって特徴づけられてもよい。ＭＩＴ Ｆｌｅｘ Ｌｉｆｅ試験では、膜をジョーの間に挟み、１３５°の範囲で前後に曲げる。この場合、ＰＦＡの強度は、脆性ではないことによって示される。（あらゆる熱処理の前の）ＰＦＡのメルトフロー速度（ＭＦＲ）は、３７２℃で、溶融ＰＦＡ上に５ｋｇの重量を使用して、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８およびＡＳＴＭ Ｄ ３３０７−９３に従って測定した場合、好ましくは少なくとも０．１ｇ／１０分、好ましくは少なくとも５ｇ／１０分、そしてさらに好ましくは少なくとも７ｇ／１０分である。

ＰＦＡは、主要末端基として安定な−ＣＦ₃末端基、ならびに１０⁶個の炭素原子に対して、ＰＦＡを製造するために使用される水性分散重合プロセスから生じる最も一般的な末端基として５０個未満、好ましくは２５個未満の不安定な全末端基、特に、−ＣＯＮＨ₂、−ＣＯＦ、−ＣＨ₂ＯＨおよび−ＣＯＯＨを有するように、フッ素処理が可能である。フッ素化のためのプロセスは、米国特許第４，７４３，６５８号明細書（ＩｍｂａｌｚａｎｏおよびＫｅｒｂｏｗ）ならびに米国特許第６，８３８，５４５号明細書（ＣｈａｐｍａｎおよびＢｉｄｓｔｒｕｐ）で開示される。本発明の一態様によると、ＰＦＡはフッ素処理されず、それによって、その末端基は、ＰＦＡを形成するための水性分散重合から生じる上記の不安定な末端基である。

本発明で使用されるポリテトラフルオロエチレンに関して、ＰＴＦＥが、適格な言語のない文献に開示される場合、ＰＴＦＥが非溶融流動可能なＰＴＦＥであり、この非溶融流動性は、このポリマーの極めて高い分子量に起因していることを当業者は理解する。本発明で使用されるポリテトラフルオロエチレンは、このポリマーの低分子量のため、流動可能な溶融であって、ＬＭＷ ＰＴＦＥとして以下に記載される。この低分子量が溶融流動性をポリマーに与えるが、ＬＭＷ ＰＴＦＥは溶融製造可能ではない。溶融製造可能ではないということは、極度の脆性によって、ＬＭＷ ＰＴＦＥ溶融物から成形される物品は役に立たないことを意味する。（非溶融流動可能なＰＴＦＥと比較して）そのような低分子量のため、ＬＭＷ ＰＴＦＥは強度を有さない。この低分子量のＰＴＦＥの押出されたフィラメントは脆性であり、撓曲させると即座に破壊する。一般に、圧縮成形されたプラークは、本発明で使用される低分子量のポリテトラフルオロエチレンの引張試験のために製造不可能である。プラークは、圧縮型から取り出す時に亀裂が入るか、または砕けるため、引張特性もＭＩＴ Ｆｌｅｘ Ｌｉｆｅも試験不可能である。実質的に、このポリマーでは、引張強さはゼロであり、ＭＩＴ Ｆｌｅｘ Ｌｉｆｅは０サイクルである。

ＬＭＷ ＰＴＦＥは、高い結晶化度を特徴とすることも可能であり、好ましくは少なくとも５０Ｊ／ｇの結晶化熱を示す。

ＬＭＷ ＰＴＦＥが、その高い結晶化度および強度の欠如によって特徴づけられることに加えて、好ましいＬＭＷ ＰＴＦＥは、溶融流動性を有し、すなわちＬＭＷ ＰＴＦＥは溶融状態で流動する。この溶融流動性の１つの計量法は、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８で記載される可塑度計などの装置を使用して、所与の温度で、溶融ポリマー上に所与の負荷下でのオリフィスを通してのメルトフロー速度（ＭＦＲ）である。好ましいＬＭＷ ＰＴＦＥは、３７２℃で、溶融ポリマー上に５ｋｇの重量を使用して、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８に従って測定した場合、少なくとも０．０１ｇ／１０分、好ましくは少なくとも１ｇ／１０分、より好ましくは少なくとも５ｇ／１０分のＭＦＲを有する。ＬＭＷ ＰＴＦＥは、非常に長いポリマー鎖の形成を防ぐ条件下での直接重合によって、またはＰＴＦＥ、すなわち高分子量、非溶融流動可能なＰＴＦＥの照射分解によって得られる。ＬＭＷ ＰＴＦＥは低分子量を有するが、それにもかかわらず、高温まで固体である十分な分子量を有し、例えば、少なくとも３００℃、より好ましくは少なくとも３１０℃、さらに好ましくは少なくとも３２０℃の溶融温度を有する。この十分な分子量の１つの指標は、ポリマーが、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８に従って、３７２℃で、５ｋｇ重量を使用して、ＭＦＲ決定を受ける時に、ポリマーのＭＦＲが、１００ｇ／１０分以下、好ましくは７５ｇ／１０分以下、さらに好ましくは５０ｇ／１０分以下であるように、ＬＭＷ ＰＴＦＥが粘性溶融物を形成するということである。これらの最高ＭＦＲ量のそれぞれを、上記の最低ＭＦＲ量のいずれかと組み合わせて、例えば、０．０１〜５０ｇ／１０分、０．０１〜７５ｇ／１０分、５〜１００ｇ／１０分などのＭＦＲ範囲を形成することができる。組成物で使用されるＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥのＭＦＲは、好ましくは、互いから２０ｇ／１０分の範囲内であり、より好ましくは互いから１５ｇ／１０分の範囲内であり、そしてより好ましくは互いから１０ｇ／１０分の範囲内である。本明細書に開示されるメルトフロー速度は、熱老化、すなわち、上記されるようなダウンホールウェルで発生するような高温への持続曝露を受けていないポリマーにおいて決定される。

本発明で使用されるＬＭＷ ＰＴＦＥは、ＰＴＦＥマイクロパウダーとしばしば呼ばれ、これは、このポリマーを、高分子量、非溶融流動可能なＰＴＦＥと区別するもう１つの方法でもある。ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙの商標ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）は、ＰＴＦＥに適用可能であることが周知である。対照的に、ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙは、他の材料に添加時に低い表面エネルギーおよび他のフルオロポリマー特性を与えるために使用されるＺＯＮＹＬ（登録商標）フルオロ添加剤としてＰＴＦＥ マイクロパウダーを販売する。

ダウンホールウェル用途のためのケーブル構成材を製造するために使用されるＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥの割合は、一般に、ウェル作業に必要とされる期間、ＰＦＡのみから製造された構成材よりも相当高いダウンホール温度での作業が可能であるように、構成材に増大した温度抵抗を提供するために、ＬＭＷ ＰＴＦＥの量が多い。この点に関して、構成材は、少なくとも１２重量％、好ましくは少なくとも１５重量％のＬＭＷ ＰＴＦＥを含有するべきである。ダウンホールウェルにおいて３００℃に耐えるために、ＬＭＷ ＰＴＦＥの最小量は、少なくとも１８重量％、好ましくは少なくとも２０重量％である。最大ＬＭＷ ＰＴＦＥ含有量は、構成材の特定の用途によって決定され、いずれにしても５０重量％未満であるべきである。上記の全てのＬＭＷ ＰＴＦＥ最小含有量に関して、構成材を形成する組成物中のＬＭＷ ＰＴＦＥの好ましい最大量は４５重量％であり、それによって、１２〜４５重量％、１５〜４５重量％、１８〜４５重量％および２０〜４５重量％のＬＭＷ ＰＴＦＥ含有量範囲が定義される。同じ基準で、ＬＭＷ ＰＴＦＥの好ましい最大量は、４０重量％であり、そしてより好ましくは３５重量％、そしてさらにより好ましくは３０重量％である。したがって、追加的なＬＭＷ ＰＴＦＥ含有量範囲は、１８〜４０重量％、１８〜３５重量％および１８〜３０重量％、２０〜４５重量％、２０〜３５重量％および２０〜３０重量％であることができる。全てのこれらの重量％量に関して、ＰＦＡは、これらのポリマーの組み合わせた重量に基づき全１００重量％まで、残りのポリマー含有量を構成する。好ましくは、構成材が製造される組成物を形成するために、単一のＬＭＷ ＰＴＦＥおよび単一のＰＦＡが使用され、そして、これらは組成物を構成する唯一のポリマー成分である。顔料が組成物中に存在してもよいが、好ましくは、組成物に導電性を与えないものである。組成物は好ましくは非導電性であって、その場合、導電性カーボンを含まない。好ましくは、組成物の誘電率は、２．４以下、より好ましくは２．２以下（２０℃で決定した場合）であり、組成物およびそれから製造される構成材を電気絶縁性、すなわち、非導電性にすることが可能である。

構成材が製造される組成物は、好ましくは、所望の割合で、ＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥを一緒に完全に溶融混合することによって調製される。本明細書に開示される溶融混合とは、用語が暗示するように、両成分の溶融温度より高い温度まで組成物を加熱して、そして例えば、射出成形または押出成形においてそれぞれ存在する射出または押出スクリューを使用して生じるように、溶融物を撹拌することによって、生じた溶融物を混合することである。溶融混合のために使用される剪断速度は、一般に少なくとも約７５秒^-1である。

溶融混合の前に、２種のポリマーを乾燥ブレンドして、乾燥ブレンドされた混合物として組成物を形成することができる。乾燥ブレンドのためのポリマーの形態は、ＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥパウダーの押出ペレットが可能である。典型的に、ペレットは直径および長さが１０ｍｍ未満であり、そしてレーザー Ｍｉｃｒｏｔａｃ（登録商標）装置で測定した場合、ＬＭＷ ＰＴＦＥパウダーは５０マイクロメートル未満の平均粒径を有する。

溶融組成物を溶融製造プロセスから冷却すると、組成物が、組成物の２種のポリマー成分の溶融温度にほぼ相当する２つの溶融温度を示すことによって示されるように、ＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥは別々に結晶化する。ウェルの最高温度での長い滞留時間によって生じる組成物の熱処理は、固体熱転移、すなわち、エピタキシャル共結晶化を生じ、それによって、組成物は単一の溶融温度のみを示す。結果として生じる溶融混合された組成物は、それにもかかわらず、本明細書では、分子レベルで、熱老化によって熱転移が生じた後でさえ、これらの２種の成分が組成物になお存在するという確信により、両ポリマー成分を含んでなると記載される。本明細書に使用される「含んでなる」という用語は、製造方法に関しての組成物、すなわち、２種のポリマー成分の溶融混合（および溶融製造）によって製造される組成物、ならびにエピタキシャル共結晶化をもたらすために熱老化される組成物の説明を含む。エピタキシャル共結晶化を受ける組成物への参照は、溶融製造などによって組成物から製造されるケーブル構成材にも適用される。

組成物の溶融混合物は、ケーブル構成材の最終的な形態へと、または次いで所望の構成材の最終的な形態に溶融製造が可能である組成物の押出ペレットへと溶融製造が可能である。溶融製造プロセスは、形成される構成材次第であるが、一般に、押出成形、射出成形、トランスファー成形、圧縮成形、ロトリニング（ｒｏｔｏｌｉｎｉｎｇ）または回転成形などの溶融製造プロセスを使用する。

例えば、少なくとも２８０℃で、ダウンホールウェルの高温に耐える組成物の能力は、その最初の（未老化の）引張係数の少なくとも８０％、そしてより好ましくは少なくとも９０％を保持する組成物として定量化することができる。これらは全て、特に明記しない限り、周囲温度（１５〜２５℃）試験で決定される。好ましくは、この係数保持は、より高い温度の曝露、例えば、少なくとも２９０℃または３００℃、さらに好ましくは少なくとも３１０℃でも達成される。最初の引張係数は、この高温への曝露より前の引張係数である。曝露期間は一般に長くて、２８０℃の温度、または２９０℃もしくは３００℃などのより高い温度で、例えば、少なくとも１週間、しばしば少なくとも２週間、そして好ましくは少なくとも６ヶ月間である。最も好ましくは、これらの曝露条件のそれぞれの後も、引張係数は最初の引張係数と少なくとも同程度の高さのままである。本明細書に開示される高温への曝露期間は、連続または不連続曝露の結果であることができる。連続曝露の場合、曝露は中断されない。不連続曝露の場合、ケーブル構成材がダウンホールウェルの深さにおいて使用されて、そしてウェルで定期的に取り出されて、再設置される場合に生じ得るように、曝露は中断される。したがって、このような高温への曝露時間は、曝露の蓄積時間である。

引張（ヤング）係数は、ＡＳＴＭ Ｄ ３３０７セクション９．６によって修正されるＡＳＴＭ Ｄ ６３８−０３の手順によって、厚さ６０ミル（１．５ｍｍ）の圧縮成形プラークから打ち抜かれた厚さ５ｍｍを有する幅１５ｍｍ×長さ３８ｍｍのダンベル型試験片上で決定する。本明細書に開示される引張係数は、特に明記しない限り、２３℃で決定される。

ＭＩＴ Ｆｌｅｘ Ｌｉｆｅを測定するための手順は、厚さ８ミル（０．２１ｍｍ）の圧縮成形された膜を使用するＡＳＴＭ Ｄ ２１７６に開示される。

これらの試験で使用されるプラークおよび膜の圧縮成形は、７×７インチ（１７．８×１７．８ｃｍ）圧縮成形物を製造するために、３４３℃の温度で、２０，０００ｌｂ（９０７０ｋｇ）の力の下で、本明細書に後述されるＢｒａｂｅｎｄｅｒ（登録商標）押出機で製造される溶融ブレンド組成物において実行された。より詳細に、厚さ６０ミル（１．５ｍｍ）のプラークを製造するために、８０ｇの組成物を、厚さ６３ミル（１．６ｍｍ）のチェイスに添加する。チェイスによって、１７．８×１７．８ｃｍのプラーク径が画定される。圧縮成形プレスのプラテンへの固着を避けるために、チェイスと組成物充填物は、２枚のアルミニウムシートの間に挟まれている。チェイスとアルミニウムシート（プレスのプラテンによって支持される）との組み合わせによって、型を形成する。プレスプラテンは３４３℃まで加熱される。全プレス時間は１０分であり、最初の１分は２０，０００ｌｂ（９０７０ｋｇ）のプレス力を徐々に達成するために使用され、残りの時間は圧力開放のために使用される。次いで、このサンドイッチは、７０トン（６３５６０ｋｇ）コールドプレスに即座に移動され、そして５分間、熱圧縮成形物に２０，０００ポンド（９０７０ｋｇ）の力が適用される。次いでサンドイッチはコールドプレスから取り出されて、そして圧縮成形されたプラークが型から取り出される。ダンベル試験の試験片（試料）は、ＡＳＴＭ Ｄ ３３０７の図１に記載される鋼鉄ダイを使用して、プラークからダイカットされる。ＭＩＴ試験で使用される膜は、チェイスが厚さ８ミル（０．２１ｍｍ）であり、そして型に添加された組成物の量は１１．２５ｇであることを除き、同手順を使用した。ＭＩＴ試験で使用される膜試料は、圧縮成形された膜から切断された幅１／２インチ（１．２７ｃｍ）の細片であった。構成材は破壊を伴うため、プラークまたは膜が製造される組成物は、好ましくは、構成材自体よりむしろ、ケーブルの製造より前の組成物である。

実施例で使用されるＬＭＷ ＰＴＦＥは、以下の通りである：
ＬＭＷ ＰＴＦＥ Ａは、６４Ｊ／ｇの結晶化熱、３２５℃の溶融温度（第２次加熱）および１２マイクロメートルの平均粒径、ならびに１７．９ｇ／１０分のＭＦＲを有する。
ＬＭＷ ＰＴＦＥ Ｂ ５９Ｊ／ｇの結晶化熱、３３０℃の溶融温度（第２次加熱）、２０マイクロメートルの平均粒径および０．０１ｇ／１０分のＭＦＲを有する。
これらのＬＭＷ ＰＴＦＥのいずれも、引張特性試験のために十分な完全性を有したプラークに圧縮成形することができなかった。

実施例で使用されるＰＦＡは、以下の通りである：
ＰＦＡ １は、１４ｇ／１０分のＭＦＲを有するＴＦＥ／ＰＰＶＥコポリマーである。
ＰＦＡ ２は、２ｇ／１０分のＭＦＲを有するＴＦＥ／ＰＰＶＥコポリマーである。
ＰＦＡ ３は、５．２ｇ／１０分のＭＦＲを有するＴＦＥ／ＰＰＶＥコポリマーである。
ＰＦＡ ４は、フッ素処理されたＰＦＡ １であり、そしてポリマー鎖中、１０⁶個の炭素原子あたり２０個未満の不安定な末端基（−ＣＯＦおよび−ＣＯＯＨ）を有する。
これらのＰＦＡの全ては、３０７〜３０８℃の溶融温度（第１次加熱）を有し、３．２〜４．８重量％のＰＰＶＥを含有する。ＰＦＡ １、ＰＦＡ ２およびＰＦＡ ３は、フッ素処理されておらず、これらのＰＦＡの末端基の割合は主に−ＣＯＯＨであり、そして−ＣＯＦは少ない割合である。ＰＦＡは、溶融押出成形をし、そして押出ストランドをペレットに切断することによって得られるペレットの形態である。

本明細書に開示される溶融温度を決定するための手順は、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−０８に従うＤＳＣ（示差走査熱量計）分析による。使用される熱量計は、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ，ＵＳＡ）Ｑ１０００モデルである。温度スケールは、（ａ）３つの金属溶融開始：水銀（−３８．８６℃）、インジウム（１５６．６１℃）、スズ（２３１．９３℃）、ならびに（ｂ）１０°／分加熱速度および、３０ｍｌ／分の乾燥窒素流速度を使用して較正された。熱量測定スケールは、インジウムの溶融熱（２８．４２Ｊ／ｇ）および（ｂ）条件を使用して較正された。溶融温度決定は、条件（ｂ）を使用して実行される。本明細書に開示される溶融温度は、ＤＳＣから得られる曲線の吸熱性ピークである。３５０℃までの第１次加熱から得られるピークは、第１次加熱溶融温度である。続いて冷却と３５０℃までの第２次加熱が行われ、第２次加熱溶融温度を得る。加熱および冷却サイクルの詳細は、使用される最高温度が３８０℃の代わりに３５０℃であることを除き、米国特許第５，６０３，９９９号明細書に開示される。本明細書に開示されるＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥ組成物の溶融温度は、第１次加熱溶融温度である。

結晶化熱（第１次加熱）は、米国特許第５，６０３，９９９号明細書に開示されるように決定される。

実施例で使用されるＰＦＡとＬＭＷ ＰＴＦＥとのブレンド（溶融混合物）は、以下の手順によって得られる：Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ（登録商標）単一スクリュー押出機が使用される。この押出機は、Ｓａｘｔｏｎ型混合チップを有する直径１〜１／４インチ（３．２ｃｍ）スクリューを備えており、そしてこの押出機は２０：１のＬ／Ｄ比を有する。ＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥパウダーのペレットは乾燥ブレンドされて、続いて、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ（登録商標）押出機中で溶融混合される。３０重量％ＬＭＷ ＰＴＦＥ含有量組成物に関して、ブレンドは３工程である。第１の工程において、ＬＭＷ ＰＴＦＥの所望の全体量の３分の１をＰＦＡペレットと混合させ、次いで、この混合物のペレットを押出成形する押出機を通過させる。第２の工程において、これらのペレットをＬＭＷ ＰＴＦＥの所望の全体量のさらなる３分の１と乾燥混合させ、押出機を通過させ、押出ペレットを生じる。第３の工程は、これらのペレットと、ＬＭＷ ＰＴＦＥの最終的な３分の１との乾燥ブレンドであり、次いで、この組成物を押出機に通過させて、ペレットの形態で良好に混合されたＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥブレンドを得る。２０重量％ＬＭＷ ＰＴＦＥ／ＰＦＡ組成物に関しては、押出機への最初の２回の通過のみが実行される。押出機の温度プロフィールは、以下の通りである：領域１＝３１５℃、領域２＝３２１℃、領域３＝３３２℃、領域４＝３３８℃、領域５およびダイ＝３４９℃。押出機スクリューは、１２０ｒｐｍで作動される。

実施例１−３１５℃に耐える組成物
この実施例は、組成物がその初期の引張係数を保持していることによって、ＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥ組成物が、長期間、ＰＦＡの２６０℃の連続使用温度より非常に高い温度での曝露に耐えることを示す。曝露時間を増加させると、組成物の引張係数が増加する。表１に、ＰＦＡとＬＭＷ ＰＴＦＥの溶融混合ブレンドの試験試料が、循環空気オーブン中、３１５℃での無負荷加熱に暴露された時の結果を報告する。この温度は、３００℃程度の高温度が発生する可能性のあるダウンホールウェルでの連続操作のために、組成物およびそれから製造される構成材を適格とするために使用される。

表１中、「週」の欄は、３１５℃での引張係数試験の試験片の曝露期間を表す。「ＰＦＡ ２／Ｂ−２０」の見出しのついた欄では、Ｂは組成物中２０重量％ＬＭＷ ＰＴＦＥ Ｂである。残りの欄の見出しは同様に解釈されて、例えば、「Ａ−３０」は３０重量％ＬＭＷ ＰＴＦＥ Ａである。試験片を毎週オーブンから取り出し、引張係数を試験する。簡潔さのために、３週間隔の結果のみを表１に報告する。各試験片は１回のみ引張係数を試験されて、次いで廃棄される。それによって、それぞれの引張係数試験の結果は新規の試験片による。引張係数試験は２３℃で行われる。

表１に示される引張係数試験結果は、引張係数は、週単位で加熱時間を増加させると、増加する傾向があることを示す。１、２、４、５、７、８、１０および１１週の省略された引張試験結果は、この傾向と一致する。これは、ＰＦＡ単独での連続使用温度として２６０℃の確立に導く、加熱時間によって引張特性が減少する予想と相反する。驚くべきことに、ＰＦＡ組成物中のＬＭＷ ＰＴＦＥの実質的な量の存在は、このような改善を提供する。

長期間の老化後の組成物ＰＦＡ１／ＬＭＷ ＰＴＦＥ Ａ−２０の引張係数試験では、引張係数の同様の保持を示し、以下の表に示すように、３１５℃での加熱の時間増加によって、引張係数が増加する傾向がある。

１〜４、６〜９、１１〜１４ならびに１６〜１９および１１週の省略された引張試験結果は、（ａ）引張係数の保持および（ｂ）加熱時間の増加による、引張係数の増加のこの傾向と一致する。引張係数の保持は、６ヶ月間以上の３１５℃での加熱によって観察された。例えば、２３℃で試験された引張係数は、３１５℃での１８ヶ月の熱老化後に初期の引張係数の９０％以内のままである。組成物ＰＦＡ ３／Ａ−２０に関しても同様である。

この加熱条件下で、ＰＦＡ中のＬＭＷ ＰＴＦＥ濃度を１５重量％まで減少する場合、試験片は、１週間オーブンで加熱している間に、ゆがみによって試験に不適当となる。これは、約２８５℃の操作温度適合性を得るために、例えば、３００℃まで加熱温度を低下させなければならないことを意味する。

これらの実施例で使用される全てのＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥ組成物は、熱老化後、３１８℃〜３２４℃の範囲内で単一の溶融温度（第２次加熱）、および２．２未満の誘電率を示す。

実施例２−高温での引張試験
連続使用温度を決定するために周囲温度での引張試験が依拠されるが、高温での引張特性を知ることも望ましい。

ＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥ組成物に、７日間、３１５℃の熱老化を行い、２５０℃で引張試験を行う場合、表３に示すように、組成物はなお有意な引張係数を示す。

ＰＦＡ １／Ａ−２０組成物の加熱が３１５℃で行われて、２００℃で引張係数を試験する場合、表４に報告される結果が得られる。

実施例３−ダウンホールウェル通信ケーブルでのＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥ組成物の適用
組成物から製造可能なダウンホールウェル通信ケーブルの構成材の実施例は、記載された特許に関して上記に記載される。これらの構成材は、上記特許に示されたポリマーからケーブル構成材を形成するために使用される同様の溶融製造プロセスによるケーブルの形成において、製造可能である。一般に、絶縁材の場合、一次または二次のいずれであっても、構成材はすでに形成されたケーブル構造上に、押出成形によって形成される。例えば、ケーブルジャケットは一次絶縁された導体上へ押出形成されるが、一次絶縁材は導体上へ押出成形によってあらかじめ形成されている。光ファイバーケーブルに関しても同様である。保護材が、ケーブルジャケットおよび／または光ファイバーとケーブルジャケットとの間の充填材であるかどうかに関係なく、組成物は、光ファイバーの保護材として機能するように光ファイバー上に押出成形される。

実施例４−エピタキシャル共結晶化
ダウンホールウェルの最高温度に暴露される通信ケーブルの一部分の曝露の間、その部分では、主にＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥの別々の結晶のブレンドから、これらのポリマー成分の共結晶へと結晶変態が生じる。この変態は、エピタキシャル共結晶化（ＥＣＣ）と呼ばれ、ダウンホールウェル高温への通信ケーブルのその部分の長期間にわたる曝露によって生じる熱老化の間に生じる固体反応である。ＥＣＣの徴候は、ケーブル組成物の熱老部分が単一のＤＳＣ溶融温度（第１次加熱）を示すということである。対照的に、熱老化前であるが、通信ケーブルの部分に溶融製造された通信ケーブルの同部分は、各ポリマー成分の溶融温度にほぼ相当する２つの溶融温度を示す。

ＥＣＣは、ＤＳＣ第１次加熱溶融温度が、ＰＦＡの溶融温度より高い単一の溶融温度となるように、これらの別々の結晶が共結晶になり、そして、ＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥの結晶が異なる結晶状態、すなわち、共結晶に変換したことを示す現象である。

本発明において、ＥＣＣは、ＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥ組成物がその溶融製造された形状を保持し、そして、すなわち、組成物およびそれから製造されるケーブル構成材が固体状態にある温度でダウンホールウェル熱老化によって生じる。溶融製造された物品の形状は、熱老化後に識別可能である。これは、通信ケーブルの溶融製造された部分の形状を保持するために重要である。したがって、熱老化温度は高いものの、そのような温度は、ケーブル部分が溶融して流動し、その初期の（未老化の）形状を失うほど高くない。この形状安定性が、ＰＦＡ単独の溶融温度より高い温度での熱老化によってさえも保持されることが見出された。しかしながら、熱老化温度（ダウンホールウェルでの最大曝露温度）が組成物中の溶融温度が最も低い構成材の溶融温度未満であること、すなわち、ＰＦＡの溶融温度未満であることが好ましい。

ＰＦＡ／ＬＭＷ ＰＴＦＥ組成物の溶融製造は、ＥＣＣを生じない。このことは、溶融製造された組成物（ダウンホールウェル高温に暴露されるケーブル部分）は、以下の試験で示すように、ＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥ成分の溶融温度にほぼ相当する２つの溶融温度を示すことを意味する。試験される組成物は、７５重量％のＰＦＡ３および２５重量％のＬＭＷ ＰＴＦＥ Ａである。出発物質は、上記Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ（登録商標）単一スクリュー押出機を使用して調製されるペレットの形態のこの組成物である。

ペレットのＤＳＣ分析によって、約３１５℃および約３２２℃２つの吸熱性ピーク（溶融温度）の存在が現れ、組成物の溶融製造されたペレット中のＰＦＡおよびＬＭＷ ＰＴＦＥの別々の結晶の存在を示す。

組成物成分の完全な溶融ブレンドのためのスクリューデザインを有するＫｏｍｂｉｐｌａｓｔ（登録商標）押出機によるペレットの再押出成形および押出物のＤＳＣ分析によって、未老化組成物に対して、ほぼ同じ２つの溶融温度（３１２℃および３２０℃）が現れる。

３００℃での１日間の押出物の熱老化と、それに続くＤＳＣ分析によって、３１９℃で組成物の単一溶融温度が現れる。本質的に単一の溶融温度が組成物によって示されるまでに、３００℃で少なくとも約１２時間の熱老化が必要とされることが決定された。

未老化の組成物の再押出成形を６回繰り返し、そして各押出成形から得られた未老化の押出物にＤＳＣ分析を行ったところ、３１３℃〜３１４℃および３２１℃〜３２２℃の範囲に２つの溶融ピークが存在するという結果が得られる。

これらの６回の再押出成形のそれぞれからの未老化の押出物の３００℃での１日間の熱老化によって、３１８℃〜３１９℃の範囲内で組成物の単一ＤＳＣ溶融ピーク（溶融温度）が現れる。

押出物は固体のままであり、そして、押出物の形状は、この熱老化後さえも識別可能なままであり、すなわち、熱老化は、押出物が固体状態にある状態で実行される。

したがって、ＥＣＣが生じるために、ダウンホールウェルにおける熱老化が必要とされることは明白である。
なお、本発明は、特許請求の範囲を含め、以下の発明を包含する。
１．温度が２８０℃以上になる可能性があり、通信ケーブルがウェル内に配置されるダウンホールウェルにおいて、
前記ケーブルの少なくとも一部分が前記温度に曝露され、
前記ケーブルが、その構成材として、ペルフルオロアルキルが１〜５個の炭素原子を含有する溶融製造可能なテトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマーおよび溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンを含んでなる組成物を含み、前記ポリテトラフルオロエチレンが単独では引張強さを有さず、そして前記構成材が前記温度に耐えることを可能にするために有効な量で前記組成物に存在するダウンホールウェル。
２．１に記載のダウンホールウェルにおいて、前記温度に耐えることが、少なくとも１週間、前記温度へ前記構成材を曝露することを含んでなるダウンホールウェル。
３．１に記載のダウンホールウェルにおいて、前記通信ケーブルが、少なくとも１つの電導体と前記導体を包囲する電気絶縁材とを含んでなり、そして前記構成材が前記絶縁材を含むダウンホールウェル。
４．１に記載のダウンホールウェルにおいて、前記通信ケーブルが、少なくとも１つの光ファイバーと前記光ファイバーを包囲する保護材とを含んでなり、そして前記構成材が前記保護材を含むダウンホールウェル。
５．１に記載のダウンホールウェルにおいて、前記通信ケーブルが、下方端および前記下方端に配置されるセンサーを有し、前記センサーが、少なくとも１つの電導体または少なくとも１つの光ファイバーのいずれか、および前記電導体または光ファイバーを保護するためのハウジングを含んでなり、前記構成材が、前記ハウジングの内部を前記ウェルから単離するシール、および／または前記電導体のための絶縁材もしくは前記光ファイバーのための保護材を含むダウンホールウェル。
６．１に記載のダウンホールウェルにおいて、前記通信ケーブルが電力ケーブルであり、そして前記構成材が前記電力ケーブルのための電気絶縁材を含むダウンホールウェル。
７．８に記載のダウンホールウェルにおいて、前記電力ケーブルが耐荷重要素を含むダウンホールウェル。
８．１に記載のダウンホールウェルにおいて、前記温度が前記ウェルの最高温領域を形成し、そして前記ケーブルの一部分が前記最高温領域に存在するダウンホールウェル。
９．ウェル頭部を有する１に記載のダウンホールウェルにおいて、前記ウェルが、地中から前記ウェル頭部まで炭化水素または蒸気を運搬するための、前記ウェル内に配置されかつ底面開口部を有するチューブを含むダウンホールウェル。
１０．９に記載のダウンホールウェルにおいて、前記ケーブルが前記チューブ内にまたは前記チューブに隣接して配置されるダウンホールウェル。
１１．１に記載のダウンホールウェルにおいて、前記通信ケーブルが下方端を有し、そして前記下方端に配置されるモーターを含み、前記モーターが巻線を有し、前記構成材が前記巻線のための絶縁材を有するダウンホールウェル。
１２．それぞれ電気絶縁材または保護材によって包囲される少なくとも１つの電導体または光ファイバーを含んでなるダウンホールウェル通信ケーブルであって、前記絶縁材または保護材が、ペルフルオロアルキルが１〜５個の炭素原子を含有する溶融製造可能なテトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー、および溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンを含んでなる組成物を含んでなり、前記ポリテトラフルオロエチレンが単独では引張強さを有さず、そして前記絶縁材および保護材が前記ダウンホールウェル内での少なくとも２８０℃の温度への曝露に耐えることを可能にするために有効な量で前記組成物に存在する、ダウンホールウェル通信ケーブル。
１３．前記少なくとも１つの電導体、前記導体を包囲する電気絶縁材、および前記絶縁材に固定される耐荷重要素を含んでなる電力ケーブルとしての１２に記載のダウンホールウェル通信ケーブル。
１４．前記少なくとも２８０℃の温度への曝露に耐えることが、前記構成材の前記組成物が、少なくとも１週間の前記曝露後、その引張係数の少なくとも９０％を保持していることを特徴とする、１３に記載の電力ケーブル。
１５．前記導体が、前記導体の表面で隙間を形成する、一緒に撚られたワイヤーから形成され、そして前記絶縁材が前記隙間を充填する、１３に記載の電力ケーブル。

Claims (2)

1. 温度が２９０℃以上であり、通信ケーブルがウェル内に配置されるダウンホールウェルにおいて、
   前記ケーブルの少なくとも一部分が前記温度に曝露され、
   前記ケーブルが、その構成材として、ペルフルオロアルキルが１〜５個の炭素原子を含有する溶融製造可能なテトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー、および、溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンを含む組成物を含み、前記溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンは、前記テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマーおよび、前記ポリテトラフルオロエチレンを組合せた合計１００重量％に対して、１５〜３５重量％含まれ、
   前記テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー
   のメルトフロー速度（ＭＦＲ）および、前記ポリテトラフルオロエチレンのメルトフロー速度（ＭＦＲ）は、互いから２０ｇ／１０分の範囲内であり、
   前記ポリテトラフルオロエチレンが単独では引張強さを有さず、前記組成物が、少なくとも１週間の間、前記温度に曝露した後、引張係数の少なくとも９０％を保持するダウンホールウェル。
2. それぞれ電気絶縁材または保護材によって包囲される少なくとも１つの電導体または光ファイバーを含んでなるダウンホールウェル通信ケーブルであって、
   前記絶縁材または保護材が、ペルフルオロアルキルが１〜５個の炭素原子を含有する溶融製造可能なテトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー、および溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンを含む組成物を含み、
   前記溶融流動可能なポリテトラフルオロエチレンは、前記テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマーおよび、前記ポリテトラフルオロエチレンを組合せた合計１００重量％に対して、１５〜３５重量％含まれ、
   前記テトラフルオロエチレン／ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）コポリマー
   のメルトフロー速度（ＭＦＲ）および、前記ポリテトラフルオロエチレンのメルトフロー速度（ＭＦＲ）は、互いから２０ｇ／１０分の範囲内であり、
   前記ポリテトラフルオロエチレンが単独では引張強さを有さず、前記組成物が、少なくとも１週間の間、少なくとも２９０℃の温度に曝露した後、引張係数の少なくとも９０％を保持する、ダウンホールウェル通信ケーブル。