NO346747B1 - Variabel Tg formhukommelsespolyuretan for brønnanordninger - Google Patents

Description

TEKNISK OMRÅDE

[0001] Den foreliggende oppfinnelse angår anordninger benyttet innen olje- og gass-brønnboringer som anvender formhukommelsesmaterialer som forblir i en forandret geometrisk tilstand under innkjøring; når anordningene er på plass nede i hullet og er eksponert til en gitt temperatur ved en gitt tidsmengde, forsøker anordningene å returnere til deres opprinnelige geometriske posisjon før forandringen.

TEKNISK BAKGRUNN

[0002] Forskjellige fremgangsmåter for filtrasjon, brønnboringsisolasjon, produksjonsstyring, brønnborings-livssyklusstyring og brønnboringskonstruksjon er kjent innen fagområdet. Bruken av formhukommelsesmaterialer i disse anvendelser har blitt omtalt for olje- og gassutvinning. Formhukommelsesmaterialer er aktive materialer som har evnen til å returnere fra en deformert tilstand (temporær form) til deres opprinnelige (permanente) form utløst ved en ekstern stimulus eller utløser (trigger) (f.eks. temperaturforandring). I tillegg til temperaturforandring, kan formhukommelseseffekten av disse materialer også utløses ved et elektrisk eller magnetisk felt, lys eller en forandring i pH.

Formhukommelsespolymerer (SMP'er) dekker et bredt egenskapsområde fra stabile til bionedbrytbare, fra bløte (myke) til harde, og fra elastiske til stive, avhengig av de strukturelle enhetene som utgjør SMP'en. SMP'er innbefatter termoplastiske og herdeplast (kovalent tverrbundet) polymeriske materialer.

SMP'er er kjent for å være i stand til å lagre flere former innen hukommelse.

[0003] Dynamisk mekanisk analyse (DMA), dynamisk mekanisk varmeanalyse (DMTA) eller dynamisk termomekanisk analyse er en teknikk benyttet for å studere og karakterisere SMP-materialer. Den er nyttig for å observere den viskoelastiske naturen av disse polymerer. Prøven deformerer seg under en last. Fra dette, kan stivheten av prøven bestemmes, og prøvemodulen kan beregnes. Ved å måle tidsforsinkelsen av forskyvningen sammenlignet med den anvendte kraft, er det mulig å bestemme dempningsegenskapene til materialet.

Tidsforsinkelsen rapporteres som en faseforsinkelse, som er en vinkel. Dempning er også kalt "tan delta", da det angis som tangent til faseforsinkelsen.

[0004] Viskoelastiske materialer slik som formhukommelsespolymerer eksisterer typisk i to atskilte tilstander. De fremviser egenskapene til et glass (høy modul) og de til gummi (lav modul). Ved å skanne temperaturen under et DMA-eksperiment kan denne tilstandsforandring, overgangen fra glass-tilstanden til gummitilstanden, karakteriseres. Det skal bemerkes igjen at formhukommelse kan forandres ved en ekstern stimulus foruten temperatur-forandring.

[0005] Lagringsmodulen ε' (elastisk respons) og tapsmodul ε'' (viskøs respons) til et polymer som en funksjon av temperatur er vist i fig.1. Opprinnelsen av overgangstilstanden for det formede hukommelsespolymer berører materialets formgjenvinnings-oppførsel og kan være beskrivende for polymerets formgjenvinning. Med referanse til fig.1, er glasstilstanden vist som en forandring i lagringsmodul i samsvar med forandring i temperatur som gir en linje med konstant helning. Overgangstilstanden starter når en helningsforandring oppstår i lagringsmodulen ettersom temperaturen økes. Dette er referert til som Tgbegynnelse som i fig.1 er omtrent 90 ºC. Tg-begynnelsen er også punktet hvor formgjenvinning kan starte. Tg for et formhukommelsespolymer beskrevet i fig.1 er definert som toppen av tapsmodulen, som i fig.1 er omkring 110 ºC. Hvis helningsforandringen til lagringsmodulen ble representert ved en vertikal linje med udefinert helning, ville materialform-gjenvinningen oppstå ved en spesifikk temperatur og overgang umiddelbart fra glasstilstanden til gummitilstanden.

Generelt, jo mer gradvis helningsforandringen til lagringsmodulen i overgangstilstanden er, jo større er området for temperaturer som fremviser egenskaper med både glass- og gummitilstander. Overgangstilstanden er det angjeldende område for SMP-materialers formgjenvinnings-egenskaper. Det vil også være åpenbart at formgjenvinning vil oppstå saktere hvis stimulustemperatur er nærmere Tg-begynnelsestemperatur og formgjenvinning vil være hurtigere ettersom stimulustemperaturen nærmer seg eller overskrider Tg.

[0006] En fremgangsmåte for å gjøre bruk av den unike oppførselen til formhukommelses-polymerer er via temperaturrespons, beskrevet ovenfor. Et eksempel er vist i fig.2. Den avsluttede støpte del 100 til formhukommelsespolymer har en definert Tg og Tg-begynnelse. Dette kan anses som en opprinnelig geometrisk posisjon av formhukommelsesmaterialet. Delen er så omformet nær Tg'en til polymeret. Kraft er anvendt på den avsluttede del for å gjenforme delen til en annen konfigurasjon eller form 100'. Dette kan anses som en forandret geometrisk posisjon av formhukommelsesmaterialet. Den gjenformede del 100' er så avkjølt under formhukommelsepolymerets Tg begynnelse og kraften fjernet. Den avsluttede del 100' vil nå beholde den nye form inntil temperaturen til delen er hevet til Tg-begynnelse ved hvilket punkt formgjenvinning vil starte og delen vil forsøke å returnere til sin opprinnelige form 100'' eller hvis tilbakeholdt, vil delen forme seg til den nye tilbakeholdte form 100'. Denne form 100'' kan anses som formhukommelsematerialets gjenvunnede geometriske posisjon.

[0007] US patent nr.7,318,481 overdratt til Baker Hughes Inc. omtaler en selvformende ekspanderbar skjerm (filter) som omfatter et varmesatt åpent celleformhukommelse-polymerisk skum. Skummaterialsammensetningen er formulert for å oppnå den ønskede overgangstemperatur like under den antatte brønntemperatur ved dybden som sammenstillingen vil benyttes på. Dette bevirker at det tilpassede skum ekspanderer ved temperatur funnet ved den ønskede dybde.

[0008] Det vil således være ønskelig og viktig å oppdage en fremgangsmåte og anordning for utplassering av et element laget av formhukommelsesmaterialer ved et spesielt sted nede i hullet for å oppnå et eller annet ønsket filtreringselement, brønnisolasjon, produksjonsstyring, brønnboring-livssyklusstyring og brønnboringskonstruksjon. Generelt, jo mer allsidighet for utplassering av et element jo bedre, da dette gir mer fleksibilitet for anordningsutforminger og gir operatøren mer fleksibilitet med utforming, plassering og konfigurasjon av brønnboringsanordningene.

[0009] US 2010/0089565 A1 omtaler filtreringsanordninger som kan innbefatte et formhukommelsesmateriale med en komprimert innkjøringsposisjon eller form og en opprinnelig ekspandert posisjon eller form. Formhukommelsesmaterialet kan innbefatte et åpencellet porøst stiv polyuretanskummatreiale holdt i den komprimerte innkjøringsposisjonen ved temperaturen under glassovergangstemperaturen (Tg). Skummaterialet i sin komprimerte innkjøringsposisjon kan være dekket med en fluidoppløselig polymerfilm og og/eller et lag av fluidnedbrytbar plast. Så snart filtreringsanordningene er på plass nede i borehullet og er i kontakt med fluidet for en gitt tidsperiode ved temperatur, kan anordningene ekspandere og fullstendig tilpasse seg borehullet for å forhindre produksjonen av uønskede faste stoffer fra formasjonen.

SAMMENFATNING

[0010] Målene med den foreliggende oppfinnelse oppnås ved en brønnboringsanordning omfattende: i det minste to formhukommelses-materialer; et første formhukommelses-materiale med en forandret geometrisk posisjon og en opprinnelig geometrisk posisjon, hvor formhukommelses-materialet er holdt i den forandrede geometriske posisjon ved en temperatur under en første begynnelseglassovergangstemperatur, hvor formhukommelses-materialet ekspanderer fra sin forandrede geometriske posisjon til sin gjenvunnede geometriske posisjon når det er oppvarmet til en temperatur over den første begynnelseglassovergangstemperatur, hvor formhukommelses-materialet har en første helningsforandring under en første overgangstilstand fra en første glasstilstand til en første gummitilstand; og et andre formhukommelses-materiale med en forandret geometrisk posisjon og en opprinnelig geometrisk posisjon, hvor formhukommelses-materialet er holdt i den forandrede geometriske posisjon ved en temperatur under en andre begynnelse-overgangstemperatur, og hvor formhukommelses-materialet gjenvinnes fra sin forandrede geometriske posisjon til sin gjenvunnede geometriske posisjon når det er oppvarmet til en temperatur over den andre begynnelse-glassovergangstemperatur, hvor det andre formhukommelses-materialet har en andre helningsforandring under en andre overgangstilstand fra en andre glasstilstand til en andre gummitilstand; og videre kjennetegnet ved at det første formhukommelse-materialet og det andre formhukommelses-materialet hver omfatter et polyuretan, hvor forholdet av polyol til polyisocyanat i polyuretanene til de første og andre formhukommelsesmaterialer er forskjellig ved en parameter valgt fra gruppen bestående av: den første begynnelse-glassovergangstemperatur er forskjellig fra den andre begynnelse-glassovergangstemperatur, den første helningsforandring er forskjellig fra den andre helnings-forandring, og begge.

[0011] En foretrukket uførelsesform av brønnboringen er utdypet i krav 2.

[0012] Målene med den foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved en fremgangsmåte for å installere en brønnboringsanordning på et brønnverktøy i en formasjon, kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter:

(a) festing av et brønnverktøy til en streng av rør, brønnverktøyet omfatter en anordning som omfatter: et første formhukommelses-materiale, det første formhukommelsesmateriale har en forandret geometrisk posisjon for innkjøring og en opprinnelig geometrisk posisjon, hvori det første formhukommelsesmateriale er holdt i den forandrede geometriske posisjon for innkjøring under en første begynnelse-glassovergangstemperatur Tg til det første formhukommelsesmateriale, og et andre formhukommelsesmateriale, det andre formhukommelsesmaterialet har en forandret geometrisk posisjon for innkjøring og en opprinnelig geometrisk posisjon, hvori det andre formhukommelsesmateriale er holdt i den forandrede geometriske posisjon for innkjøring under en andre begynnelse-glassovergangstemperatur Tg til det andre formhukommelsesmateriale, hvor den første Tg er forskjellig fra den andre Tg;

(b) kjøring av brønnverktøyet i en brønnboring; og

(c) gjenvinning av det første formhukommelsesmateriale fra sin forandrede geometriske posisjon for innkjøring til en gjenvunnet geometrisk posisjon; hvori det første formhukommelsesmateriale omfatter et polyuretan formet ved blanding av polyol med et polyisocyanat ved et første forhold; og

det andre formhukommelsesmaterialet omfatter et polyuretan formet ved blanding av polyol med et polyisocyanat ved en andre forhold forskjellig fra det første forhold.

[0013] Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 4 til og med 6.

[0014] Det er fremskaffet, i en ikke-begrensende form, en brønnfiltreringsanordning som innbefatter i det minste to formhukommelsesmaterialer.

Anordningen innbefatter et første formhukommelsesmateriale med en posisjon med forandret geometri og hvor den opprinnelige geometri er gjenvinnbar, hvor formhukommelsesmaterialet er holdt i den forandrede geometri ved en temperatur under en første begynnende glassovergangstemperatur, og hvor formhukommelsesmaterialet ekspanderer fra sin forandrede geometriske posisjon til sin opprinnelige geometriske posisjon når det er oppvarmet til en temperatur over den første begynnende glassovergangstemperatur. I tillegg innbefatter anordningen et andre formhukommelsesmateriale med en forandret geometrisk form og en opprinnelig geometrisk form hvor formhukommelsesmaterialet er holdt i den forandrede geometriske form ved en temperatur under en andre begynnende glassovergangstemperatur. Den andre begynnende glassovergangstemperatur er forskjellig fra den første begynnende glassovergangstemperatur, og formhukommelsesmaterialet gjenvinner seg fra sin forandrede geometriske form til sin opprinnelige geometriske form når det er oppvarmet til en temperatur over den andre begynnende glassovergangstemperatur.

[0015] I en annen ikke-begrensende utførelse kan de begynnende glassovergangstemperaturer være den samme for to formede hukommelsesmaterialer. Imidlertid kan helningsforandringen under overgangstilstanden fra glasstilstand til gummitilstand variere. Dette vil tillate de forandrede geometriske former til de to formede hukommelsesmaterialer å gjenvinne deres respektive opprinnelige geometriske form, men ved forskjellige gjenvinningshastigheter.

[0016] Det er i tillegg fremskaffet i en annen ikke-begrensende versjon en fremgangsmåte for fremstilling av en brønnanordning. Fremgangsmåten innbefatter plassering i enhver rekkefølge eller samtidig, et første formhukommelsesmateriale og et andre formhukommelsesmateriale på et emne, hver i en respektiv opprinnelig geometrisk posisjon. Det første formhukommelsesmateriale har en første begynnende glassovergangstemperatur og en første helningsforandring under en første overgangstilstand fra en første glasstilstand til en første gummitilstand. Det andre formhukommelsesmateriale har en andre begynnende glassovergangstemperatur og en andre helningsforandring under en andre overgangstilstand fra en andre glasstilstand til en andre gummitilstand. Fremgangsmåten innbefatter videre forandring av de opprinnelige geometriske posisjoner til de første og andre formhukommelsesmaterialer ved en temperatur over både den første og andre begynnende Tg for å forandre de opprinnelige geometriske posisjoner til henholdsvis de første og andre formhukommelsesmaterialer. Videre, innbefatter fremgangsmåten senking av temperaturen til de første og andre formhukommelsesmaterialer til en temperatur under henholdsvis de første og andre begynnende Tg'er, hvor de første og andre formhukommelsesmaterialer hver opprettholder deres respektive forandrede geometriske posisjoner. Det første formhukommelsesmateriale og det andre formhukommelsesmateriale er forskjellig ved en parameter hvor den første begynnende glassovergangstemperatur er forskjellig fra den andre begynnende glassovergangstemperatur og/eller den første helningsforandring er forskjellig fra den andre helningsforandring.

[0017] I en annen ikke-begrensende utførelse er det fremskaffet en brønnanordning med en variabel begynnende glassovergangstemperatur innen en enkelt støpt del. En fremgangsmåte for fremstilling av en slik del innbefatter blanding av et første isocyanat parti, (omfattende et isocynat) med et første polyolparti (omfattende et polyol) i et første forhold av polyol til isocyanat for å danne et første polyuretanmateriale med en første begynnende glassovergangstemperatur. Fremgangsmåten involverer også blanding av et andre isocyanatparti, omfattende et isocyanat, som kan være den samme som eller forskjellig fra isocyanatet i det første isocyanatparti) med et andre polyolparti, (omfattende et polyol, som kan være den samme som eller forskjellig fra polyolet i det første polyolparti) i et andre forhold for å danne et andre materiale med en andre begynnende glassovergangstemperatur. Det første begynnende Tg og det andre begynnende Tg kan være forskjellig fra hverandre. Alternativt eller i tillegg dertil, er en første helningsforandring til det første polyuretanmateriale forskjellig fra den andre helningsforandring til det andre polyuretanmateriale. Fremgangsmåten involverer i tillegg forandring av den geometriske form til de første og andre formhukommelsesmaterialer ved en temperatur over både de første og andre begynnende Tg'er for å forandre den første og andre opprinnelige geometriske form til henholdsvis en første og andre forandret geometrisk form. Videre, involverer fremgangsmåten senking av temperaturen til de respektive forandrede geometriske former for de første og andre materialer til en temperatur under de første og andre begynnende Tg'er hvor de første og andre materialer hver opprettholder deres respektive forandrede geometriske form.

[0018] Videre, er det fremskaffet i en annen, ikke-begrensende versjon en fremgangsmåte for å installere en brønnanordning på et brønnverktøy i en brønnboring. Fremgangsmåten kan innbefatte festing av et brønnverktøy til en streng av perforerte rør. Brønnverktøyet kan involvere en filtreringsanordning innbefattende et første formhukommelsesmateriale, hvor det første formhukommelsesmateriale (f.eks. et polyuretan) har en forandret geometrisk form for innkjøring og en opprinnelig geometrisk form som er gjenvinnbar ved en forhåndsbestemt brønnposisjon. Det første formhukommelsesmateriale er opprettholdt i innkjøringsgeometrien under en første begynnende glassovergangstemperatur til det første porøse formhukommelsesmaterialet. Anordningen kan også innbefatte et andre formhukommelsesmateriale, som også kan være et polyuretan. Det andre formhukommelsesmateriale har også en forandret geometrisk form for innkjøring og en opprinnelig geometrisk form som er gjenvinnbar ved en forhåndsbestemt posisjon i brønnboringen. Det andre formhukommelsesmateriale er opprettholdt i innkjøringsgeometriformen under en andre begynnende glassovergangstemperatur til det andre formhukommelsesmateriale. Den første begynnende glassovergangstemperatur Tg er forskjellig fra den andre begynnende glassovergangstemperatur Tg. Fremgangsmåten innbefatter i tillegg kjøring av brønnverktøyet i en brønnboring, så vel som ekspandering av det første formhukommelsesmateriale fra sin geometriske innkjøringsform til sin opprinnelige geometriske form for eksempel når materialet er oppvarmet utover sin begynnende Tg. Det andre formhukommelsesmateriale kan være separat gjenvunnet ved en separat begynnende Tg forskjellig fra den begynnende Tg til det første formhukommelsesmateriale, ved et forskjellig tidspunkt.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0014] Fig.1 er en graf for lagringsmodul ε' (elastisk respons) (venstre vertikal akse) og modul ε'' (viskøs respons) som en funksjon av temperatur for et formhukommelsespolymer som illustrerer forandringen i hver modul ettersom polymeret er oppvarmet fra glasstilstanden gjennom overgangstilstanden til gummitilstanden;

[0015] Fig.2 er et fotografi av en avsluttet formhukommelsespolymerdel før den er varmet nær Tg'en til polymeret og kraft påført for å gjenforme det til en annen konfigurasjon eller form og så avkjølt under polymerets begynnende Tg, og til slutt når delen er oppvarmet til den begynnende Tg ved hvilket punkt gjenvinning vil starte og delen returnerer til eller nær sin opprinnelige form;

[0016] Fig.3 er et skjematisk, tverrsnittsriss av en anordning som bærer to formhukommelsesmaterialer med forskjellige begynnende Tg'er i konsentrisk, lagdelt konfigurasjon i deres forandrede geometri, innkjøringstykkelser eller volumer;

[0017] Fig.4 er et skjematisk, tverrsnittsriss av anordningen i fig.3, hvor det ytre formhukommelsesmateriale har blitt tillatt å gjenvinne eller utplassere slik at det når delvis til den indre veggoverflate av brønnboringen;

[0018] Fig.5 er et skjematisk, tverrsnittsriss av anordningen i fig.4, hvor det indre formhukommelsesmateriale også har blitt tillatt å gjenvinne eller utplassere slik at det fast opptar og passer til den indre veggoverflate av brønnboringen.

[0019] Fig.6 er et skjematisk, tverrsnittsriss av en alternativ utførelse av en anordning som bære to formhukommelsesmaterialer med forskjellige begynnende Tg'er i en side-ved-side-konfigurasjon langs i det minste et parti av lengden til anordningen i deres forandrede geometriske tilstander, innkjøringstykkelser eller volumer;

[0020] Fig.7 et skjematisk, tverrsnittsriss av den alternative utførelse av en anordning i fig.6, hvor én av formhukommelsesmaterialene har blitt tillatt å gjenvinne eller utplassere slik at det tett opptar og passer til den indre veggoverflate av brønnboringen;

[0021] Fig.8 er et skjematisk, tverrsnittsriss av en alternativ utførelse av en anordning i fig.7, hvor de andre av formhukommelsesmaterialene har blitt tillatt å gjenvinne eller utplassere slik at det tett opptar og passer til den indre veggoverflate av brønnboringen.

[0022] Det vil forstås at figurer 3 til 8 er kun skjematiske illustrasjoner som ikke er i målestokk og at de relative størrelser og proporsjoner av forskjellige materialer kan være avdrevet for klarhets skyld eller for å fremheve.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0023] Det har blitt oppdaget at brønnboringsanordninger, slik som de som er benyttet ved filtrasjon, brønnisolasjon, produksjonsstyring, levesyklus-styring, brønnboringskonstruksjon og lignende kan forbedres ved å innbefatte i det minste to forskjellige formhukommelses-materialer som er kjørt inn i brønnboringen i forandrede geometriske posisjoner eller former hvor formhukommelsesmaterialene forandrer seg til deres respektive opprinnelige geometriske posisjoner eller former ved forskjellige Tg'er og/eller forskjellige helningsforandringer (helningsforandringen i den respektive overgangstilstand fra en glasstilstand til en gummitilstand.

[0024] Formhukommelsesmaterialet er laget i en ikke-begrensende utførelse fra én eller flere polyol, slik som, men ikke begrenset til, et polykarbonatpolyol og i det minste ett isocyanat, innbefattende, men ikke nødvendigvis begrenset til, en modifisert difenylmetan diisocyanat (MDI), så vel som andre tilsetninger, innbefattende, men ikke nødvendigvis begrenset til, blåsemidler, molekylære tverrbindinger, kjede-forlengere, overflateaktive midler, fargemidler og katalysatorer.

[0025] Formhukommelses-polyuretanmaterialene er i stand til geometrisk å forandres, i en ikke-begrensende utførelse vesentlig komprimert, for eksempel 20~30% av deres opprinnelige volum, ved temperaturer over deres begynnende glassovergangstemperaturer (Tg) hvor materialet blir mykt. Idet det fremdeles er geometrisk forandret, kan materialet avkjøles ned godt under sin begynnende Tg, eller kjøles ned til rom eller omgivelsestemperatur, og er i stand til å forbli i den forandrede geometriske tilstand selv etter at den påførte formforandringskraft er fjernet. Når materialet er oppvarmet nær eller over sin begynnende Tg, er det i stand til å gjenvinnes til sin opprinnelige geometriske tilstand eller form, eller nær til sin opprinnelige geometriske posisjon; en tilstand eller form som kan kalles en gjenvunnet geometrisk posisjon. Med andre ord innehar formhukommelsesmaterialet dvale-formhukommelse som tilveiebringer en form som formhukommelsesmaterialet naturlig inntar etter dets fremstilling. Sammensetningene av polyuretan kan formuleres for å oppnå ønskede begynnende glassovergangstemperaturer som er passende for brønnanvendelsene, hvor utplassering kan styres for temperaturer under begynnende Tg til anordninger ved dybden hvor sammenstillingen vil benyttes.

[0026] Det er videre oppdaget at forskjellige forhold av polyol og isocyanat kan benyttes for å tilveiebringe en polyuretan-formulering som har forskjellige begynnende Tg'er. Som bemerket kan polyuretan med forskjellige begynnende Tg'er være geometrisk forandret og så kjørt inn i brønnen. Når forskjellige måltemperaturer er nådd, vil anordningen så utplasseres ved forskjellige hastigheter som sørger for myk, tilpassbare utplasseringer forsterket ved hardt, stivt materiale. Det vil si at de forskjellige begynnende Tg'er til forskjellige partier av anordningen ikke kun påvirker temperaturen hvor dette parti til anordningen vil returnere til sin opprinnelige form, men også påvirket hardheten av materialet og utplasseringshastighetene.

[0027] Generelt er polyuretan-polymer eller polyuretan-skum ansett å ha dårlig varmestabilitet og hydrolyse-motstand, spesielt når det er laget av polyeter eller polyester. Det har tidligere blitt oppdaget at varmestabiliteten og hydrolysemotstanden er betydelig forbedret når polyuretanet er laget fra polykarbonatpolyoler og MDI diisocyanater. Sammensetningene av polyuretan-skum heri er i stand til å formuleres for å oppnå forskjellige glassovergangstemperaturer innen området fra 60 °C til 170 °C, som er spesielt passende for å møte de fleste brønnanvendelses-temperaturkrav. Flere detaljer angående disse spesielle polyuretan-skum eller polyuretan-elastomerer kan finnes i US-patentsøknad serie nr. 12/250062, publisert som US-patentsøknad publikasjon nr.2010-0089565.

[0028] I en spesifikk ikke-begrensende utførelse, er formhukommelse-materialet et polyuretan-materiale som er ekstremt tøft og sterkt og som er i stand til geometrisk å forandres og returneres til sin vesentlige opprinnelige formtilstand. Som angitt varierer Tg'en til formhukommelse-polyuretanskum fra omkring 40 °C til omkring 200 °C og det er geometrisk forandret ved mekanisk kraft ved 40 °C til 190 °C. Det vil forstås at i utførelsen hvor to eller flere formhukommelses-materialer er anvendt og hver har en forskjellig Tg i forhold til hverandre, vil alle Tg'ene falle innen området på omkring 40 °C til omkring 200 °C, men de vil være forskjellige i forhold til hverandre. Idet det fremdeles er i geometrisk forandret tilstand, kan materialet avkjøles ned til romtemperatur eller en eller annen temperatur under Tg'en til hvert formhukommelse-materiale. Forhukommelse-polyuretanet er i stand til å forbli i den forandrede geometriske tilstand selv etter at påført mekanisk kraft er fjernet. Når materialet er oppvarmet til over sin begynnende Tg, er det i stand til å returnere til sin opprinnelige form, eller nær til sin opprinnelige form. Tiden påkrevet for geometrisk formgjenvinning kan variere fra omkring 20 minutter til 40 timer eller lengre avhengig av helningen til overgangskurvene ettersom materialet beveger seg fra en glasstilstand til en gummitilstand. Hvis materialet forblir under den begynnende Tg forblir det i den geometriske forandrede tilstand og forandrer ikke sin form.

[0029] Ideelt, når formhukommelses-polyuretan er benyttet som en brønnanordning, er det foretrukket at anordningen forblir i en forandret geometrisk tilstand under innkjøring inntil den når det ønskede brønnsted. Vanligvis tar brønnverktøy som beveger seg fra overflate til det ønskede brønnsted timer eller dager. Det er således viktig å avpasse de begynnende Tg'er til materialet med det antatte brønntemperaturene.

[0030] I noen ikke-begrensende utførelser, når temperaturen er høy nok under innkjøring, kan anordningene laget fra formhukommelses-polyuretanet starte å gjenvinne. For å unngå uønsket tidlig gjenvinning under innkjøring, kan eller må forsinkelsesmetoder overveies. I en spesifikk, men ikke-begrenset utførelse kan en poly (vinylalkohol) (PVA) film eller annen passende film benyttes for å vikles eller dekke utsideoverflaten av anordninger laget fra formhukommelsespolyuretan for å forhindre gjenvinning under innkjøring. Når anordninger er på plass nede i hullet for en gitt tid ved temperatur, er PVA-filmen i stand til å oppløses i vannet, emulsjoner eller andre brønnfluidet og, etter slik eksponering, kan formhukommelsesanordningene gjenvinne deres opprinnelige geometriske form eller forme seg til borehullet eller annet rom. I et annet alternativ, men ikkebegrensende spesifikk utførelse, kan anordningene laget fra formhukommelsespolyuretan belegges med en varme-fluidnedbrytbar stiv plast slik som polyesterpolyuretan-plast og polyester-plast. Ved betegnelsen "varme-fluidnedbrytbar plast" menes det enhver stiv fast polymer-film, belegging eller dekke som er nedbrytbart når det utsettes for et fluid, for eksempel vann eller hydrokarbon eller kombinasjoner derav og varme. Beleggingen er formulert til å være nedbrytbar innen et spesielt temperaturområde for å møte den påkrevde anvendelse eller brønntemperaturen ved den krevde tidsperiode (f.eks. timer eller dager) under innkjøring. Tykkelsen av forsinkelsesbelegging og typen av nedbrytbare plast- eller andre materialer kan velges for å være i stand til å holde anordninger av formhukommelse-polyuretanskum fra gjenvinning under innkjøring. Når anordningen er på plass nede i brønnen for en gitt tidsstørrelse ved temperatur, dekomponeres disse nedbrytbare plaster som tillater anordningene å gjenvinne deres opprinnelige geometriske form eller forme seg til den indre veggen av borehullet eller fôringsrøret. Med andre ord kan beleggingen som hemmer eller forhindrer formhukommelses-materialet fra å returnere til sin opprinnelige geometriske posisjon eller å være for tidlig utplassert, fjernet ved oppløsning, f.eks. i et vannholdig eller hydrokarbonfluid, eller ved varmenedbrytning eller hydrolyse, med eller uten anvendelsen av varme, i et annet ikke-begrensende eksempel, destruksjon av tverrbindingene mellom polymerkjeder til materialet som bygger opp beleggingen.

[0031] Polyuretan-materialet kan formes ved å kombinere to separate partier av kjemiske reaktanter og reagere disse sammen. De to separate partier er referert heri til som isocyanat-partiet og polyol-partiet. Isocyanat-partiet kan omfatte et modifisert isocyanat (MI) eller et modifisert difenylmetan diisocyanat (MDI) basert monomerisk diisocyanat eller polyisocyanat. Polyol-partiet kan innbefatte, men ikke nødvendigvis være begrenset til, et polyeter-, polyester- eller polykarbonatbasert di- eller multifunksjonelt hydroksyl-avsluttet prepolymer.

[0032] Vann kan være innbefattet som del av polyol-partiet og kan virke som et blåsemiddel for å tilveiebringe en porøs skumstruktur når karbondioksid er generert fra reaksjonen med isocyanat og vann når isocyanat-partiet og polyolpartiet er kombinert.

[0033] I en ikke-begrensende utførelse kan isocyanat-partiet inneholde modifisert MDI MONDUR PC solgt av Bayer eller MDI-prepolymer LUPRANATE 5040 solgt av BASF, og polyol-partiet kan innholde (1) et poly(cycloalifatisk karbonat) polyol solgt av Stahl USA under det kommersielle navn PC-1667; (2) en tri-funksjonell hydroksyl tverrbinding trimetylolpropan (TMP) solgt av Alfa Aesar; (3) en aromatisk diamin kjede-ekstender dimetyltiotoluendiamin (DMTDA) solgt av Albemarle under det kommersielle navnet ETHACURE 300; (4) en katalysator solgt av Air Products under det kommersielle navnet POLYCAT 77; (5) et overflateaktivt middel solgt av Air Products under det kommersielle navnet DABCO DC198; (6) en celleåpner solgt av Degussa under det kommersielle navnet ORTEGOL 501, (7) et fargemiddel solgt av Milliken Chemical under det kommersielle navnet REACTINT Violet X80LT; og (8) vann.

[0034] Forholdet mellom to separate partier av kjemiske reaktanter som er referert til heri som isocyanat-partiet og polyol-partiet kan, i en ikke-begrensende utførelse, være kjemisk balansert nær til 1:1 i henhold til deres respektive ekvivalentvekter. Ekvivalentvekten til isocyanat-partiet er beregnet fra prosenten av NCO (isocyanat) -innhold som er referert heri til som den modifiserte MDI MONDUR PC og inneholder 25,8 vekt-% NCO. Andre isocyanater slik som MDI-prepolymer LUPRANATE 5040 solgt av BASF inneholder 26,3 vekt-% NCO er også mottakbare. Ekvivalentvekten til polyol-partiet er beregnet ved å tilføye ekvivalentvektene til alle reaktive komponenter sammen i polyol-partiet, som innbefatter polyol, f.eks. PC 1667, vann, molekylære tverrbindinger, f.eks. TMP, og kjede-ekstender, f.eks. DMTDA. Glassovergangstemperaturen til det ferdige polyuretanskummet kan være justerbart via forskjellige kombinasjoner av isocyanat og polyol. Generelt, jo mer isocyanat-del, jo høyere er Tg'en som er oppnådd. I en ikke-begrensende utførelse varierer ekvivalentforholdet for isocyanat-partiet til polyol-partiet fra 1,2:1 til 1:1,2, alternativt fra 1,1 til 1 til 1 til 1,1. Når den ene eller flere polyuretaner er benyttet, i en ikke-begrensende versjon, har hvert polyuretan et forskjellig forhold, men forholdet er innen disse områder.

[0035] Som tidligere nevnt kan forskjellige forhold av polyol til isocyanat benyttes for å tilveiebringe polyuretan-polymerer med variable Tg'er ut gjennom den støpte polymerdel. Dette vil tillate det støpte polymeret å ha unike egenskaper, slik som forskjellige seksjoner av brønnverktøyet og/eller brønnboringsanordningen for å gjennomgå formhukommelses-påvirkninger ettersom temperaturene forandrer seg innen brønnboringen, slik som oppvarming eller avkjøling. I et ikke-begrensende tilfelle, kan skummet være åpen-celleskum for filtrering, sandstyring eller annen anvendelse. Etter at forskjellige måltemperaturer er erfart vil filteret eller verktøyet så utplasseres ved forskjellige hastigheter som sørger for myke tilpassede utplasseringer (i en ikke-begrensende utførelse, et ytre lag eller lag) forsterket ved relativt hardere, stivere komprimert skum (det indre laget eller lagene).

[0036] Ved å forandre eller variere injeksjonshastighetene under behandling vil sørge for innstøpte lag av polyuretan med varierende nivåer av Tg. Til slutt vil de varierende Tg'ene tillate deler av materialet å utplasseres ved visse måltemperaturer idet andre lag holdes passende forandret og "frosset". Det vil forstås at partiene til materialet med forskjellige Tg'er kan eller kan ikke være i atskilte, atskillbare lag eller partier på verktøyet eller anordningen.

[0037] Andre skumkomponenter innbefatter en kjede-ekstender, i en ikkebegrensende utførelse, dimetyltiotoluendiamin (DMTA) solgt av Albermarle under det kommersielle navnet ETHACURE 300, som er et væske aromatisk di-amin curative som sørger for forbedrede høy-temperatur egenskaper. Andre passende kjede-extendere innbefatter, men er ikke begrenset til 4,4'-metylen bis (2-kloroanilin), "MOCA", solgt av Chemtura under det kommersielle navnet VIBRACURE<® >A 133 HS, og trimetylen glycol di-p-aminobenzoate, "MCDEA", solgt av Air Products under det kommersielle navnet VERSALINK 740M.

[0038] I visse utførelser, er enten amin-baserte eller metall-baserte katalysatorer innbefattet for å oppnå gode egenskaper for polyuretanskum-materialene. Slike katalysatorer er kommersielt tilgjengelig fra firmaer slik som Air Products.

Passende katalysatorer som sørger for spesielt gode egenskaper for polyuretanskum-materialer innbefatter, men er ikke begrenset til, pentametyldipropylentriamin, en amin-basert katalysator solgt under det kommersielle navnet POLYCAT 77 av Air Products, og dibutyltindilaurate, en metall-basert katalysator solgt under det kommersielle navnet DABCO T-12 av Air Products.

[0039] En liten mengde av overflateaktive midler, f.eks.0,5% av totalvekt, slik som det overflateaktive middel solgt under det kommersielle navnet DABCO DC-198 av Air Products og en liten mengde av celleåpner, f.eks.0,5% av totalvekt, slik som celleåpner solgt under de kommersielle navnene ORTEGOL 500, ORTEGOL 501, TEGOSTAB B8935, TEGOSTAB B8871 og TEGOSTAB B8934 fra Degussa kan tilføres i formasjonene DABCO DC-198 er et silikon-basert overflateaktivt middel fra Air Products. Andre passende overflateaktive midler innbefatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, fluor-overflateaktive midler solgt av DuPont under kommersielle navn ZONYL 8857A og ZONYL FSO-100. Fargemiddel kan tilføres i polyol-delen for å tilveiebringe ønsket farge i de ferdige produkter. Slike fargemidler er kommersielt tilgjengelig fra firmaer slik som Milliken Chemical som selger passende fargemidler under det kommersielle navnet REACTINT.

[0040] I en spesiell, men ikke begrenset utførelse, innbefatter polyol-delen poly (sykloalfatisk karbonat) eller annet polyol og andre tilsetninger slik som tverrbinding, kjede-ekstender, overflateaktivt middel, fargemiddel, vann og katalysator er forhåndsoppvarmet til 90 °C før det kombineres med isocyanatdelen. Isocyanat-delen er kombinert med polyol-delen og en reaksjon er umiddelbart initiert og blandingens viskositet øker hurtig. Som nevnt bør mengden av polyol i forhold til isocyanat varieres i det minste én gang, potensielt mange ganger, for å gi en variert polyuretan hvor forskjellige deler har forskjellige Tg'er.

[0041] På grunn av den høye viskositet til blandingen og den hurtige reaksjonshastighet, er en passende blander anbefalt for å forme polyuretan-materialet. Selv om det er mange kommersielt tilgjengelige fullstendig automatiske blandere, spesielt konstruert for to-delt polyuretan-behandling, er det funnet at blandinger slik som KITCHENAID<®>-type blandere med enkle eller doble bladverk er spesielt godt tilpasset for batch-mengder. I storskala-blanding, har eggvisper-blandere og borepresser blitt funnet å fungere spesielt godt.

[0042] Ved blanding av isocyanat og polyol-deler, bør mengden av isocyanat og polyol innbefattet i blandingen være kjemisk balansert i henhold til deres ekvivalentvekt og de ønskede Tg'ene eller området av glassovergangstemperaturer. I en spesifikk ikke-begrensende utførelse, er opptil 5% mer isocyanat ved ekvivalent vekt kombinert med polyol-delen.

[0043] I en utførelse er forholdet mellom isocyanat og polykarbonat omkring 1:1 vekt. I en ikke-begrensende utførelse, kan polyol-delen være formet av 46,0 g av PC-1667 poly (sykloalfatisk karbonat) polykarbonat kombinert med 2,3 g av TMP tverrbinding, 3,6 g av DMTDA kjede-ekstender, 0,9 g DABCO DC-198 overflateaktivt middel, 0,4 g av ORTEGOL 501, 0,1 g av REACTINT Violet X80LT fargemiddel, 0,01 g av POLYCAT 77 katalysator og 0,7 g av vann-esemiddel for å danne polyol-delen. Polyol-delen er forhåndsoppvarmet til 90 °C og blandet i en KITCHENAID<®>-type enkel bladmikser med 46,0 g av MDI MONDUR PC. Som det vil erkjennes av fagmenn innen området, kan disse formuleringer skaleres opp for å forme større volumer av dette formhukommelses-materiale.

[0044] Blandingen som inneholder isocyanat-delen og polyol-delen kan blandes for omkring 10 sekunder og så helles i en form og formen lukkes umiddelbart ved å plassere en øvre metallplate derpå. På grunn av den betydelige mengde av trykk generert ved skumprosess, kan en C-klemme benyttes for å holde toppmetallplaten og formen sammen for å forhindre enhver lekkasje av blanding. Etter omkring 2 timer ved romtemperatur, kan polyuretan-skummaterialet innbefattende en form og en C-klemme plasseres på innsiden av en ovn og "post-herdes" ved en temperatur på 110 °C for omkring 8 timer slik at polyuretan-skummaterialet når sin fulle styrke. Disse tider og temperaturer er kun representative og skal ikke anses som begrensende. Etter nedkjøling til romtemperatur er polyuretan-materialet tilstrekkelig herdet slik at formen kan fjernes.

[0045] Ved dette punkt er polyuretan-materialet i sin opprinnelige, ekspanderte form med en opprinnelig, eller ekspandert tykkelse. Tg'ene til polyuretan-materialet er målt ved dynamisk mekanisk analyse ("Dynamic Mechanical Analysis (DMA") som 94,4 °C fra toppen for tapsmodul, G". Polyuretan-materialet kan være i stand til geometrisk å forandres til i det minste 25% av opprinnelig tykkelse eller volum ved temperatur 125,0 °C i en tilbakeholdelsesform. Idet det fremdeles er i den forandrede geometriske tilstand, er materialet avkjølt ned til romtemperatur.

Formhukommelses-polyuretanet er i stand til å forbli i den forandrede geometriske tilstand selv etter at påført mekanisk kraft er fjernet. Når materialet er oppvarmet til omkring 88 °C, i en ikke-begrensende versjon, kan det returnere til sin opprinnelige form innen 20 minutter. Imidlertid, når det samme materialet er oppvarmet til omkring 65 °C for omkring 40 timer, ekspanderer det ikke eller forandrer sin form i det hele tatt. I en ikke begrensende utførelse, kan en første del av polyuretan-skummet oppvarmes til omkring 88 °C og så returneres til sin opprinnelige form og størrelse ved den temperaturen og en andre del av polyuretan-skummet kan oppvarmes til omkring 100 °C for tilstrekkelig tid for å returnere til sin opprinnelige form og størrelse for å komplettere ekspansjonen av for eksempel filtre. Dette er mulig fordi forskjellige deler av skummet har forskjellige Tg'er.

[0046] I en annen ikke-begrensende utførelse er forholdet mellom isocyanat og polykarbonatpolyol omkring 1,5:1 ved vekt. I en ikke-begrensende utførelse kan polyol-delen være formet av 34,1 g av PC-1667 poly (sykloalfatisk karbonat) polykarbonat kombinert med 2,3 g av TMP tverrbinding, 10,4 g av DMTDA kjedeekstender, 0,8 g DABCO DC-198 overflateaktivt middel, 0,4 g av ORTEGOL 501 celleåpner, 0,1 g av REACTINT Violet X80LT fargemiddel, 0,01 g av POLYCAT 77 katalysator og 0,7 g av vann-esemiddel for å danne polyol-delen. Polyol-delen er forhåndsoppvarmet til 90 °C og blandet i en KITCHENAID<®>-type enkel bladblander med 51,2 g av MDI MONDUR PC. Som det vil forstås av personer som er normalt faglært på området, kan disse formuleringer skaleres opp for å forme større volumer av dette formhukommelsesmaterialet. Igjen vil en forandring i forholdet av polyol i forhold til isocyanat forandre Tg'en.

[0047] Blandingen som inneholder isocyanat-delen og polyol-delen kan blandes for omkring 10 sekunder og så helles i en form og formen lukkes umiddelbart ved å plassere en øvre metallplate derpå. På grunn av den betydelige mengde trykk generert ved skummingsprosessen, kan en C-klemme eller annen anordning benyttes for å holde den øvre metallplaten og formen sammen for å forhindre enhver lekkasje av blanding. Etter omkring 2 timer kan polyuretan-skummaterialet innbefattende en form og en C-klemme overføres i en ovn og "post-herdes" ved en temperatur på 110 °C for omkring 8 timer slik at polyuretan-materialet når sin fulle styrke. Etter avkjøling til romtemperatur, er polyuretan-materialet tilstrekkelig herdet slik at formen kan fjernes.

[0048] Tg'en til dette spesielle polyuretan-materialet i dette ikke-begrensende eksempel, kan måles som 117,0 °C ved DMA fra toppen av tapsmodul G".

[0049] Som det vil erkjennes vil polyuretan som har mer isocyanat enn polyol ved vekt resultere i høyere glassovergangstemperatur. Polyuretanet som har mindre isocyanat enn polyol ved vekt resulterer i lavere Tg. Ved å formulere forskjellige kombinasjoner av isocyanat og polyol, kan forskjellige glassovergangstemperaturer for formhukommelses-polyuretanen oppnås. Sammensetninger av et formhukommelses-polyuretanmateriale med en spesifikk Tg kan formuleres basert på virkelige brønnutplassering/anvendelsestemperatur. I en ikke-begrensende versjon er Tg'ene til et formhukommelses-polyuretan utformet til omkring 20 °C høyere enn virkelige brønnutplasseringer/anvendelsestemperaturer. På grunn av at anvendelsestemperaturen er lavere enn Tg, opprettholder materialet gode mekaniske egenskaper.

[0050] I en ikke begrensende utførelse kan formhukommelses-polyuretanet i rørform forandres under hydraulisk trykk over glassovergangstemperatur, og så kjøles til en temperatur godt under Tg'en eller romtemperatur idet det fremdeles er under forandringskraft. Etter at trykket er fjernet, er formhukommelsespolyuretanet i stand til å forbli ved den nye geometriske tilstand eller form.

[0051] Med referanse til fig.1, 2 og 3 er, under operasjon, rørstrengen 20 som har anordning 30 innbefattende formhukommelses-materialet 32 og 40 kjørt inn i brønnboring 50, som er definert ved brønnboringsfôringsrør 52, til det ønskede sted. Anordningen 30 kan innbefatte et emne som kan være en sylinder av materiale med varierende ytre diametre (som varierer fra omkring 6 til omkring 12 tommer (omkring 15 til omkring 30 cm)) og med forskjellige lengder (f.eks. fra omkring 4 til 5 fot (omkring 1,2 til omkring 1,5 m) i høyde), som kan forstås som et substrat på hvilket polymeret er plassert. Som vist i fig.1 har et første formhukommelses-materiale 32 en forandret, innkjøringstykkelse 34. Andre formhukommelses-materiale 40 som ligger over første formhukommelsesmateriale 32 og konsentrisk med dette, har en forandret, innkjøringstykkelse 36, som kan være det samme som eller forskjellig fra tykkelse 34. Etter en tilstrekkelig tid ved en tilstrekkelig temperatur ved eller over den begynnende Tg til det andre formhukommelses-materialet 40, ekspanderer det fra innkjøringsformposisjonen (fig. 1) til den gjenvunnede eller satte posisjon (fig.2) som har en ekspandert tykkelse. Likeledes, etter en tilstrekkelig tid ved eller over Tg'en til første formhukommelses-materialet 32, ekspanderer den fra innkjøringen eller forandret posisjon (fig.1) til den gjenvunnede eller satte posisjon (fig.3) som har en ekspandert tykkelse. Ved å gjøre dette opptar andre formhukommelses-materiale 40 indre veggoverflate 54 til brønnborings-fôringsrøret 52. Hele distansen 38 fra emne 30 til anordningen til indre veggoverflate 54 vil okkuperes av anordningen -anordningen forstås som det kombinerte første formhukommelses-materiale 32 og det andre formhukommelse-materiale 40. Det vil forstås at selv om de første og andre formhukommelses-materialer 32 og 40 i fig.1-3 kan være omkring den samme tykkelse som vist i figurene, er det ikke nødvendig at de er slik - de kan være av forskjellig tykkelse eller geometrier. Videre kan posisjonene til første og andre formhukommelses-materialer 32 og 40 være reversert. I en ikkebegrensende utførelse kan det relativt hardere, stivere materialet være det indre. I tillegg er det ikke nødvendig at det er en klar grense eller avgrensning mellom formhukommelses-materialene som har forskjellige Tg'er, som vist i fig.1-3, og det kan være flere enn to forskjellige materialer som har deres egen, forskjellige Tg.

[0052] Vist i fig.4-6 er en annen ikke-begrensende utførelse hvor det første formhukommelses-materialet 32' og det andre formhukommelses-materialet 40' er orientert ved siden av hverandre langs i det minste en del av lengden til emnet 30 eller i et side-ved-side-forhold. I en ikke-begrensende versjon berører de ikke hverandre, men er atskilt. I denne utførelse er Tg'en til andre formhukommelsesmateriale 40' lavere enn Tg'en til første formhukommelses-materiale 32' og er utsatt for en effektiv temperatur for en tilstrekkelig tid for å bevirke at det gjenvinner eller utvider seg til den gjenvunnede eller satte posisjon vist i fig.5. I denne utførelse vil dets gjenvunnede eller satte posisjon være tilstrekkelig for vesentlig å kontakte og oppta indre veggoverflate 54 over hele distansen 38. For eksempel, kan det være ønskelig for en filtreringsanordning at en viss størrelse av partikkel strømmer gjennom den ekspanderte anordning 40'. Imidlertid, hvis det er en påfølgende tid når ingen partikler er ønsket å tillates å strømme gjennom ringrom 60, men kun væsker er tillatt å strømme, så kan verktøyet 30 utsettes for en høyere temperatur for en tilstrekkelig tidsperiode for å ekspandere eller utvide første formhukommelses-materiale 32' til sin opprinnelige eller ekspanderte form, som vist i fig.6, for fullstendig å spenne over eller okkupere distansen 38. I denne ikke-begrensende utførelse kan for eksempel filtreringsanordningen inneholde åpne celler av polymer-materiale 32' som kan være mye mindre enn de åpne cellene til polymer-materiale 40' slik at kun fluider passerer gjennom ringrom 60 og ingen partikler av vesentlig størrelse tillates å passere gjennom de mindre celler av filtreringsanordningen. Selvfølgelig vil det forstås at konfigurasjonene i fig.1-3 og 4-6 kan kombineres og at første formhukommelses-materiale 32 og andre formhukommelse-materiale 40 kan anordnes eller konfigureres i ethvert antall av utforminger. Selvfølgelig kan de to eller flere formhukommelses-materialer som har forskjellige Tg'er og/eller forskjellige helningsforandringer i forhold til hverandre blandes sammen i komplekse geometriske konfigurasjoner.

[0053] Videre, når det er beskrevet heri at en anordning "totalt former seg" til borehullet, betyr det at formhukommelses-materialet restituerer eller utplasserer for å fylle det tilgjengelige rom opp til borehullsveggen. Borehullsveggen vil begrense den endelige, restituerte form av formhukommelses-materialet og i virkeligheten ikke tillate det å ekspandere til sin opprinnelige geometriske form. På denne måten vil imidlertid det gjenvunnede (restituerte) eller utplasserte formhukommelses-materiale utføre den ønskede funksjon innen brønnboringen.

[0054] Det skal forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til de eksakte konstruksjonsdetaljer, operasjon, eksakte materialer eller utførelser vist og beskrevet, da modifikasjoner og ekvivalenter vil være åpenbare for de som er faglært på området. Følgelig skal derfor oppfinnelsen begrenses kun ved omfanget av de vedføyde kravene. Videre skal beskrivelsen anses på en illustrativ istedenfor en begrensende måte. For eksempel er spesifikke kombinasjoner av komponenter for å lage polyuretan/urea termoplast, spesielt Tg'er spesifikke brønnverktøy-konfigurasjoner, utforminger og andre sammensetninger, komponenter og strukturer som faller innen de krevde parametere, men ikke spesifikt identifisert eller prøvd i en spesiell fremgangsmåte eller apparat, ansett for å være innen omfanget av denne oppfinnelse.

[0055] Betegnelsene "omfatter" og "omfattende" i kravene skal tolkes for å bety innbefattende, men ikke begrenset til, de angitte elementer.

[0056] Den foreliggende oppfinnelse kan passende omfatte, bestå eller bestå vesentlig av elementene omtalt og kan praktiseres i mangel på et element som ikke er omtalt.

Claims (6)

PATENTKRAV

1. Brønnboringsanordning omfattende: i det minste to formhukommelsesmaterialer;

et første formhukommelses-materiale med en forandret geometrisk posisjon og en opprinnelig geometrisk posisjon, hvor formhukommelses-materialet er holdt i den forandrede geometriske posisjon ved en temperatur under en første begynnelse-glassovergangstemperatur, hvor formhukommelses-materialet ekspanderer fra sin forandrede geometriske posisjon til sin gjenvunnede geometriske posisjon når det er oppvarmet til en temperatur over den første begynnelse-glassovergangstemperatur, hvor formhukommelses-materialet har en første helningsforandring under en første overgangstilstand fra en første glasstilstand til en første gummitilstand; og

et andre formhukommelses-materiale med en forandret geometrisk posisjon og en opprinnelig geometrisk posisjon, hvor formhukommelses-materialet er holdt i den forandrede geometriske posisjon ved en temperatur under en andre begynnelse-overgangstemperatur, og hvor formhukommelses-materialet gjenvinnes fra sin forandrede geometriske posisjon til sin gjenvunnede geometriske posisjon når det er oppvarmet til en temperatur over den andre begynnelse-glassovergangstemperatur, hvor det andre formhukommelsesmaterialet har en andre helningsforandring under en andre overgangstilstand fra en andre glasstilstand til en andre gummitilstand; og videre

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det første formhukommelse-materialet og det andre formhukommelses-materialet hver omfatter et polyuretan, hvor forholdet av polyol til polyisocyanat i polyuretanene til de første og andre formhukommelsesmaterialer er forskjellig ved en parameter valgt fra gruppen bestående av:

den første begynnelse-glassovergangstemperatur er forskjellig fra den andre begynnelse-glassovergangstemperatur,

den første helningsforandring er forskjellig fra den andre helningsforandring, og begge.

2. Brønnboringsanordning ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det første formhukommelses-materiale og det andre formhukommelses-materiale er posisjonert på et emne med en lengde i en konfigurasjon valgt fra gruppen bestående av:

konsentriske lag, hvor én av formhukommelses-materialene i det minste delvis overlapper det andre formhukommelses-materiale;

side-ved-side hverandre langs i det minste et parti av lengden til emnet; og kombinasjoner derav.

3. Fremgangsmåte for å installere en brønnboringsanordning på et brønnverktøy i en formasjon,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t fremgangsmåten omfatter:

(a) festing av et brønnverktøy til en streng av rør, brønnverktøyet omfatter en anordning som omfatter:

et første formhukommelses-materiale, det første formhukommelsesmateriale har en forandret geometrisk posisjon for innkjøring og en opprinnelig geometrisk posisjon, hvori det første formhukommelsesmateriale er holdt i den forandrede geometriske posisjon for innkjøring under en første begynnelse-glassovergangstemperatur Tg til det første formhukommelses-materiale, og

et andre formhukommelses-materiale, det andre formhukommelsesmaterialet har en forandret geometrisk posisjon for innkjøring og en opprinnelig geometrisk posisjon, hvori det andre formhukommelses-materiale er holdt i den forandrede geometriske posisjon for innkjøring under en andre begynnelse-glassovergangstemperatur Tg til det andre formhukommelsesmateriale, hvor den første Tg er forskjellig fra den andre Tg;

(b) kjøring av brønnverktøyet i en brønnboring; og

(c) gjenvinning av det første formhukommelses-materiale fra sin forandrede geometriske posisjon for innkjøring til en gjenvunnet geometrisk posisjon; hvori det første formhukommelses-materiale omfatter et polyuretan formet ved blanding av polyol med et polyisocyanat ved et første forhold; og det andre formhukommelses-materialet omfatter et polyuretan formet ved blanding av polyol med et polyisocyanat ved en andre forhold forskjellig fra det første forhold.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter (d) ekspandering av det andre formhukommelses-materiale fra sin forandrede geometriske posisjon for innkjøring til en gjenvunnet geometrisk posisjon.

5 . Fremgangsmåte ifølge krav 3,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t den videre omfatter (e) produsering av hydrokarboner fra formasjonen gjennom brønnboringen hvor det første formhukommelses-materiale i den gjenvunnede geometriske posisjon forhindrer den uønskede produksjon av faststoff fra formasjonen, men tillater den ønskelige produksjon av hydrokarboner.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t brønnverktøyet har en lengde, og hvor det første polyuretan-materiale og det andre polyuretan-materiale har en konfigurasjon valgt fra gruppen bestående av:

konsentriske lag, hvor én av formhukommelses-materialene i det minste delvis overlapper det andre formhukommelses-materiale på brønnverktøyet;

side-ved-side hverandre langs i det minste et parti av lengden til brønnverktøyet; og

kombinasjoner derav.