WO2017111159A1

WO2017111159A1 - ダウンホールツール部材用素形材、ダウンホールツール部材、及びダウンホールツール

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Publication number: WO2017111159A1
Application number: PCT/JP2016/088681
Authority: WO
Inventors: 小林　史典; 正之大倉; 健夫 ▲高▼橋
Original assignee: 株式会社クレハ
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2017-06-29
Also published as: EP3395972A4; EP3395972B1; RU2697466C1; EP3395972A1; CA3008591A1; CA3008591C; US20190017346A1; CN108368572A; US10738561B2

Abstract

ダウンホールツール部材用素形材は、７０～９５重量％のマグネシウムを含む相に、０重量％以上、０．３重量％未満の希土類金属と、マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料と、０．１～２０重量％の分解促進剤と、が分散したマグネシウム合金であり、金属材料の平均粒子径は１～３００μｍであり、引張強度が２００～５００ＭＰａであり、９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度が、１日当たり２０ｍｇ／ｃｍ^２以上、２０，０００ｍｇ／ｃｍ^２以下である。これにより、高強度かつ容易分解性のダウンホールツールを実現する。

Description

ダウンホールツール部材用素形材、ダウンホールツール部材、及びダウンホールツール

　本発明は、ダウンホールツール部材用素形材、ダウンホールツール部材、及びダウンホールツールに関する。

　石油又は天然ガス等の炭化水素資源は、多孔質で浸透性の地下層を有する井戸（油井又はガス井。総称して「坑井」ということがある。）から回収及び生産される。この坑井を形成するための孔（坑井を形成するために設ける孔を意味し、「ダウンホール」ということもある。）を形成する装置であるダウンホールツールは、高温高圧環境下において使用されるため、ダウンホールツールを構成する各部材も高強度であることが要求される。また、ダウンホールツールは使用後に取り出すことが困難であるため、特に目止めや密封用途に用いられるダウンホールツール用の部材は、使用された場所で分解して除去され得ることが求められている。

　分解除去可能なダウンホールツール用の部材として、分解性の樹脂やゴムを使用した部材が用いられているが、強度や耐熱性が十分でない場合もあり、高強度または高耐熱性が求められる部材には金属または非分解性の樹脂が用いられている場合がある。分解させることができないような金属または樹脂の部材を用いる場合、破砕などにより小片化して回収する必要があり、コスト及び手間がかかる上に、破砕不良や回収が出来ずに、生産障害を起こす恐れがある。また、分解性の樹脂やゴムと非分解性の金属または樹脂を組み合わせたダウンホールツールの場合、非分解性部材が井戸内に残存し、生産障害を引き起こす恐れがある。そのため、使用後に容易に分解させることが可能な金属部材が求められている。

　特許文献１及び２には、アルミニウム、リチウム、カルシウム、イットリウム等を含むマグネシウム合金材料を石油井戸、天然ガス井戸等の坑内作業用の製品に用いること、及び、このマグネシウム合金材料が急速分解することが記載されている。

　特許文献３には、マグネシウム合金製のスリップ及びマンドレルを用いたダウンホールツールであるプラグが記載されている。

　特許文献４には、マグネシウム合金鋳造鍛造材が、軽量で強度に優れることが記載されている。

中国特許公開公報１０４００４９５０号（２０１４年８月２７日公開）中国特許公開公報１０４６５１６９１号（２０１５年５月２７日公開）米国特許公開公報ＵＳ２０１４／０２５１６９１号（２０１４年９月１１日公開）

金森陽一、樋尾勝也、三重県科学技術振興センタ―工業研究部研究報告、Ｎｏ．３１、３０～３５頁、２００７年

　ダウンホールツール用の部材は、上述したように、高強度と容易分解性との両方を兼ね備えていることが求められている。

　特許文献１に記載のマグネシウム合金材料は、分解速度を向上させるために開発されたものであり、強度に関して特に考慮されていない。単に、マグネシウム合金材料に含める金属材料の成分及び含有量を定義したのみでは、ダウンホールツールとして十分な強度を有するマグネシウム合金材料を得るのは困難である。

　また、特許文献２に記載のマグネシウム合金材料には、強度を上げるためのイットリウムが含まれている。イットリウムのような希土類金属は高価であるため、希土類金属をマグネシウム合金材料に含めると、材料費が高くなる。また、希土類金属を含むマグネシウム合金材料は非常に硬いため加工しづらく、また、加工の難易度が高いために加工コストもかかる。

　特許文献３には、マグネシウム合金をダウンホールツールの形成に用いることが記載されているのみで、高強度と容易分解性とを有するダウンホールツールを実現することについては、何ら記載されていない。

　また、非特許文献１には、マグネシウム合金鋳造鍛造材を、ダウンホールツールとして使用することや、この材料を用いて形成した部材を分解することは記載されていない。すなわち、非特許文献１では、高強度と容易分解性とを有するダウンホールツールを実現することについて、何ら記載されていない。

　本発明の一形態は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高強度と容易分解性との両方を兼ね備えたダウンホールツール部材を形成するためのダウンホールツール部材用素形材を実現すること、さらに、これを用いたダウンホールツール部材、ダウンホールツール、坑井処理方法、及び、これを製造するための製造方法を提供することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、マグネシウムを７０重量％以上、９５重量％以下含む相に、０重量％以上、０．３重量％未満の希土類金属と、マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料と、０．１重量％以上、２０重量％以下の分解促進剤と、が分散したマグネシウム合金であり、上記マグネシウム合金の平均結晶粒径は０．１μｍ以上、３００μｍ以下であり、引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であり、９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度が、１日当たり２０ｍｇ／ｃｍ^２以上、２０，０００ｍｇ／ｃｍ^２以下であることを特徴としている。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、上記いずれかのダウンホールツール部材用素形材により形成されたことを特徴としている。

　本発明の一形態に係るダウンホールツールは、上記いずれかのダウンホールツール部材を含有することを特徴としている。

　本発明の一形態に係る坑井処理方法は、上記いずれかのダウンホールツールを用いたことを特徴としている。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、マグネシウムを７０重量％以上、９５重量％以下含む相に、０重量％以上、０．３重量％未満の希土類金属と、マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料とが分散したマグネシウム合金であり、上記マグネシウム合金の平均結晶粒径は０．１μｍ以上、３００μｍ以下であり、引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であることを特徴としている。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、マグネシウム合金の平均結晶粒径が０．１μｍ以上、３００μｍ以下であり、分解促進剤の含有量が０．１重量％以上、２０重量％以下であるため、坑井掘削に適した引張強度である２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下の高強度である上に、容易に分解可能である。

本発明の一形態に係るダウンホールツールの一具体例を示す模式図である。

　〔ダウンホールツール部材用素形材〕
　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、マグネシウムを７０重量％以上、９５重量％以下含む相に、０重量％以上、０．３重量％未満の希土類金属と、マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料と、０．１重量％以上、２０重量％以下の分解促進剤と、が分散したマグネシウム合金であり、上記マグネシウム合金の平均結晶粒径は０．１μｍ以上、３００μｍ以下であり、引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下である。また、本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度が、１日当たり２０ｍｇ／ｃｍ^２以上、２０，０００ｍｇ／ｃｍ^２以下である。本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材を、以下、単に素形材と称することもある。

　素形材は、坑井掘削に適した引張強度である２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下の高強度である上に、塩化カリウム（ＫＣｌ）溶液のような塩化物溶液により容易に分解可能である。したがって、素形材は、坑井掘削に用いられるダウンホールツールを構成するダウンホールツール部材を形成するために好適に用いられる。また、素形材は、強度を上げるために一般に添加される希土類金属がごく少量又は全く含まなくても、十分な強度が得られるので、加工が容易であると共に、材料及び加工のコストを低減することができる。ここで、高強度の素形材とは、引張強度の高い素形材であることが意図され、また、引張強度が高いことにより耐力及び圧縮強度が増大した、高耐荷重の素形材でもあり得る。

　（マグネシウム合金）
　素形材は、マグネシウムを主成分とするマグネシウム合金を含む。マグネシウム合金中のマグネシウムの含有量は、マグネシウム合金全体に対して、７０重量％以上、９５重量％以下である。これにより、素形材を軽量化しつつ、一定の強度を得ることができる。

　（金属材料及び分解促進剤）
　マグネシウム合金は、マグネシウム及び希土類金属以外に、これら以外の金属材料をさらに含む。この金属材料には、マグネシウムの分解を促進する分解促進剤となるものと、それ以外の金属材料とが含まれ、マグネシウム合金はその両方を含む。すなわち、マグネシウム合金は、マグネシウム及び希土類金属以外の、金属材料と分解促進剤とをさらに含むと表現することができる。マグネシウム合金が、分解促進剤以外の金属材料を含むことによって、素形材を高強度にできる。

　マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料のうち、分解促進剤以外の金属材料としては、マグネシウム及び希土類金属以外の金属であれば、特に限定されないが、アルミニウム及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることが好ましい。また、マグネシウム合金は、分解促進剤以外の金属材料を、１種類含めばよいが、２種類以上含むことがより好ましい。マグネシウム合金は、分解促進剤以外の金属材料として、さらに、マンガン、ケイ素、リチウム等を含んでもよい。マグネシウム合金中の分解促進剤以外の金属材料の総含有量は、マグネシウム合金全体に対して、３重量％以上、２０重量％以下であることが好ましく、４重量％以上、１８重量％以下であることがより好ましく、５重量％以上、１５重量％以下であることがさらに好ましい。

　マグネシウム合金は、分解促進剤以外の金属材料として、アルミニウムのみ、アルミニウム及びマンガン、又はアルミニウム及びジルコニウムを含むことが好ましいが、アルミニウムのみを含むことがより好ましい。これにより、素形材をより高強度にできると共に、素形材の塑性が向上する。

　マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料のうち、分解促進剤となる金属材料としては、マグネシウムの腐食を促進するために、マグネシウムとの電位差が大きいものであることが意図され、鉄、ニッケル、銅、コバルト、亜鉛、カドミウム、カルシウム、及び銀が例として挙げられる。マグネシウム合金は、分解促進剤となる金属材料として、亜鉛、カルシウム、鉄、ニッケル、銅、及びコバルトからなる群より選択される少なくとも１つの金属を含むことがより好ましく、鉄、ニッケル、銅、及びコバルトからなる群より選択される少なくとも１つの金属を含むことがさらに好ましい。これにより、素形材をより容易に分解することができる。

　また、亜鉛、カルシウム、及び銅は、マグネシウム合金の強度発現効果が高いため、分解促進剤となる金属材料としてこれらを含むことが特に好ましい。さらに、カルシウムは、マグネシウム合金の発火温度を上昇させ、難燃化させることができるという効果も得られる。マグネシウム合金は、分解促進剤となる金属材料を、アルミニウム及び亜鉛、アルミニウム及びカルシウム、又は、アルミニウム、亜鉛及びカルシウムの組み合わせで含んでもよい。

　マグネシウム合金中の分解促進剤となる金属材料の含有量は、マグネシウム合金全体に対して、０．１重量％以上、２０重量％以下であるが、分解促進剤となる金属材料が、鉄、ニッケル、銅、及びコバルトからなる群より選択される少なくとも１つを含む場合には、０．０１重量％以上、２０重量％以下含めばよい。鉄、ニッケル、銅、及びコバルトは、マグネシウムの分解促進効果がより高いため、これらを含む場合には、０．１重量％以上でも好適にマグネシウム合金の分解を促進できる。

　マグネシウム合金が、分解促進剤以外の金属材料としてアルミニウムを含み、分解促進剤として亜鉛を含む場合、マグネシウム合金中のアルミニウムの含有量は、マグネシウム合金全体に対して、３重量％以上、１５重量％以下であることが好ましく、４重量％以上、１３重量％以下であることがより好ましい。また、マグネシウム合金中の亜鉛の含有量は、マグネシウム合金全体に対して、０．１重量％以上、５重量％以下であることが好ましく、０．２重量％以上、３重量％以下であることがより好ましい。

　マグネシウム合金において、分解促進剤を含む金属材料は、マグネシウムを含む相、すなわちマグネシウムの結晶粒中に固溶されている又は結晶粒外に粒子状に存在することで、マグネシウム合金中に分散している。マグネシウム合金の結晶粒径が大きいと、例えば鋳造後の成形時に、割れ等の成形不良が起きやすく、また成形後に強度が低下しやすく、さらに結晶粒中に存在する分解促進剤を含む金属材料の分散性も低下する。したがって、後述するように、マグネシウム合金の結晶粒径を小さくすることが好ましいが、さらに、分解促進剤を含む金属材料は、マグネシウム結晶粒又は結晶粒外に均一に分散していることが好ましい。これにより、素形材全体に高強度を付与することができる。

　マグネシウム合金における分解促進剤を含む金属材料の分散性は、マグネシウム合金を切断した時の切断面を、金属顕微鏡、ＳＥＭ、及びＳＥＭ－ＥＤＸ等により観察することで、確認することができる。また、マグネシウム相中に分解促進剤を含む金属材料が均一に分散しているとは、一定形状に切り出した素形材中の分解促進剤を含む金属材料の量がほぼ等しく、その結果、素形材から作製したダウンホールツール部材等の比較的大きな部材においても機械特性及び分解性が良好であり、当該部材として適用可能であると共に、大型片として残存することがないことを意味している。

　マグネシウム合金中に分散する分解促進剤を含む金属材料の平均粒子径は、１００μｍ以下であることが好ましい。マグネシウム合金中に分散する分解促進剤を含む金属材料は、粒子径がある程度大きいことにより強度発現に寄与する。したがって、マグネシウム合金中に分散する分解促進剤を含む金属材料の平均粒子径が、１００μｍ以下であることにより、素形材をより高強度にすることができる。

　より具体的に説明すると、マグネシウム合金中に分散する分解促進剤を含む金属材料は、鋳造及び鋳造後の調質処理(熱処理)、押出又は鍛造などの成形、さらに成形後の熱処理等によって、その一部は固溶され、またその一部は固溶されずに、例えばＭｇ_１７Ａｌ_１２などの化合物、あるいは、それぞれ単独の状態で晶出する。このような晶出した化合物又は金属材料は、その量及びサイズによっては成形不良を起こす要因となりうる一方、成形後の製品においては、その量及びサイズを適宜調整することで高強度と容易分解性との両立を兼ね備えたダウンホールツール用素形材を実現することができる。

　したがって、マグネシウム合金中に分散する分解促進剤を含む金属材料とは、主に、マグネシウム合金中に固溶されずに晶出した化合物及び金属材料であることが意図され、この晶出した化合物及び金属材料の平均粒子径が１００μｍ以下であることで、高強度と容易分解性とを兼ね備えたダウンホールツール用素形材を実現することができる。なお、マグネシウム合金中に固溶された分解促進剤を含む金属材料の粒子径は、１μｍ以下と非常に小さく、固溶されずに晶出した化合物及び金属材料の粒子径よりも小さいことが予想される。マグネシウム合金中に分散する分解促進剤を含む金属材料の平均粒子径の下限値を、固溶された金属材料の平均粒子径としてもよい。

　また、分解促進剤を含む金属材料の平均粒子径が１００μｍ以下と小さいことによって、マグネシウムとの化合物を形成するか、又は単独でマグネシウム合金中に存在している金属材料の粒子が、より均一に存在することが可能である。その結果、素形材から作製したダウンホールツール部材の分解特性が良好であり、大型片として残存することがない。

　（希土類金属）
　マグネシウム合金は、０重量％以上、０．３重量％未満の希土類金属を含む。このことは、マグネシウム合金は、希土類金属を任意で含んでいてもよく、希土類金属を含んでいないか、含んでいたとしても、マグネシウム合金全体に対して０．３重量％未満という、非常に少ない量であることを意味している。素形材は、上述した金属材料により高強度を実現しているので、強度を上げることを目的として希土類金属を含有する必要がない。すなわち、素形材は、高額で加工が困難な希土類金属を用いないため、材料のコストが抑えられると共に、加工が容易でかつ加工コストを抑えることができる。

　マグネシウム合金に含まれる希土類金属は、０．２重量％以下であることがより好ましく、希土類金属を含まないことが最も好ましい。マグネシウム合金に含まれ得る希土類金属の例として、イットリウムが挙げられるが、これに限定されない。マグネシウム合金に希土類金属が含まれる場合、希土類金属は、マグネシウム相中に均一に分散していることが好ましい。

　（平均結晶粒径）
　マグネシウム合金の平均結晶粒径は０．１μｍ以上、３００μｍ以下である。マグネシウム合金の平均結晶粒径は、小さいほど強度発現に寄与するため、０．１μｍ以上、３００μｍ以下であることにより、素形材をより高強度にできる。また、マグネシウム合金の平均結晶粒径が０．１μｍ以上、３００μｍ以下と小さいことにより、当該結晶粒中に存在する金属材料等の分散性が向上する。素形材において、マグネシウム合金の平均結晶粒径は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｇ　０５５１）の以下の測定方法により算出した平均結晶粒径である。すなわち、既知の倍率で、マグネシウム合金の試験片を代表する部分の、既知の長さの試験線１ｍｍ当たりにより捕捉された結晶粒の数、又は試験線と結晶粒界との交点の数をＳＥＭ上で計数する、切断法を用いて求められたマグネシウム合金の平均結晶粒径である。

　（引張強度）
　素形材は、その引張強度が、２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下である。素形材の引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下と高強度であるため、坑井掘削のためのダウンホールツール部材及びダウンホールツールを形成する用途に非常に適している。素形材の引張強度は、２５０ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であることが好ましく、３００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であることがより好ましい。

　素形材の引張強度は、従来公知の方法により測定することが可能であり、例えば、ＪＩＳＺ２２４１（ＩＳＯ６８９２）に準拠し、ＪＩＳ　Ｚ２２０１に規定された試験片を用いて、引張力による破断に至るまでの歪みを与えることにより測定することができる。

　（平均粒子径）
　金属材料及び分解促進剤の平均粒子径は、マグネシウム合金を切断した時の切断面をＳＥＭで撮影し、微粒子３０個の粒径の平均値を算出することにより測定することができる。金属材料及び分解促進剤の形状が球形の場合には球の直径を粒子径とし、針状又は棒状の場合には短径を粒子径とし、不定型の場合には重心からの平均粒径を粒子径とする。

　（分解速度）
　素形材は、これを用いて形成したダウンホールツール部材又はダウンホールツールが容易に分解するようになっている。すなわち、素形材は、９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度が、１日当たり２０ｍｇ／ｃｍ^２以上、２０，０００ｍｇ／ｃｍ^２以下である。これにより、坑井掘削後に、ダウンホールツール又はダウンホールツール部材を速やかに分解することができる。素形材は、９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度が、１日当たり５００ｍｇ／ｃｍ^２以上、２５００ｍｇ／ｃｍ^２以下であることがより好ましい。なお、素形材は、塩化カリウム水溶液に限らず、他の塩化物水溶液でも分解可能である。また、塩化物水溶液のｐＨは１１以下に制御することが好ましい。ｐＨ１１では水酸化マグネシウムを主とする被膜が形成され分解速度が低下する。

　素形材の分解速度が２０ｍｇ／ｃｍ^２より小さい場合、坑井内での分解速度が遅く、部材として残存することにより生産障害を起こす恐れがある。また、分解速度が２０，０００ｍｇ／ｃｍ^２より大きい場合、坑井内での分解速度が速すぎて、例えば水圧破砕などの坑井処理中に分解が進行し、圧力保持が出来ずに工程不良となる恐れがある。

　９３℃での分解速度が２０ｍｇ／ｃｍ^２以上、２０，０００ｍｇ／ｃｍ^２以下であることは、例えば温度１７７℃、１６３℃、１４９℃、１２１℃、９３℃、８０℃又は６６℃、さらに２５～４０℃等の領域において、坑井処理が問題なく実施可能であり、さらに坑井処理後一定期間内で分解が進行し、部材の粉砕等を行う必要が無い分解性のダウンホールツール部材であることを意味している。そして、このようなダウンホールツール部材は、上記温度領域において使用可能である。

　なお、坑井処理中のダウンホールツール部材の分解が進行しないように、素形材を用いたダウンホールツール用部材の表面にコーティングなどを行い、耐食性を付与してもよい。

　また、素形材は、９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度と、９３℃、７％塩化カリウム水溶液に対する分解速度との比が、１．０１：１～３．０：１であることが好ましい。一般的に、坑井掘削時には、クレーの量に応じて２％～７％の塩化カリウム水溶液が用いられるため、２％塩化カリウム水溶液と７％塩化カリウム水溶液との間で分解速度が大きく異なる素形材は、坑井掘削に使用し難い。したがって、素形材の９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度と９３℃、７％塩化カリウム水溶液に対する分解速度との差が大きすぎないことが求められている。素形材における、９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度と、９３℃、７％塩化カリウム水溶液に対する分解速度との比は、１．０２：１～２．５：１であることがより好ましい。

　さらに素形材は、１％塩化カリウム水溶液に対する分解性を有することが好ましい。塩化カリウムなどの各種塩化物溶液は、環境問題などから使用量を低減する動きがあり、そのような低濃度の塩化物溶液でも分解することが可能なダウンホールツール部材が求められている。

　また、素形材は、０．０１％以上、０．５％未満の塩化物溶液のように、さらに濃度の低い塩化物溶液に対しても、分解性を有することが好ましい。ダウンホールツールの分解には、０．０１％以上、０．５％未満の塩水溶液が用いられることもある。素形材は、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度が、１日当たり２０ｍｇ／ｃｍ^２以上、２０，０００ｍｇ／ｃｍ^２以下であるため、より濃度の低い０．０１％以上、０．５％未満の塩化物溶液に対しても、実用的な分解速度を実現できる。

　素形材は、外径が３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であることがより好ましく、５０ｍｍ以上、１２０ｍｍ以下であることがさらに好ましく、５０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下であることが最も好ましい。ダウンホールツール部材用の素形材は、ダウンホールツール部材を形成するために、外径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下という大きなサイズであることが要求される。しかしながら、特にサイズの大きな素形材を高強度に形成することは困難である。本発明の一形態の素形材は、外径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下という大きなサイズであっても、高強度であるので、この素形材を用いて高強度のダウンホールツール部材又はダウンホールツールを形成することができる。素形材の形状及び製造方法の詳細については、後述する。

　〔ダウンホールツール部材〕
　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材により形成されている。本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、上述した本発明の一形態に係る素形材により形成されているので、高温高圧環境下での坑井掘削に耐え得るほど高強度である上に、坑井掘削後に塩化物溶液により容易に分解可能である。なお、本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、少なくとも一部が本発明の一形態に係る素形材により形成されていればよい。

　ダウンホールツール部材は、ダウンホールツールの少なくとも一部を構成する部材を意味している。ダウンホールツールは、シェールオイル等の石油やシェールガス等の天然ガスなどの炭化水素資源を取得するために、地上（水上を含む）から生産層に向けて坑井を掘削するときに設けられ、坑井の完成後には炭化水素資源を回収するための炭化水素資源の流路となるダウンホール（「坑井孔」、「地下掘削坑」ともいうことがある。）を形成するために使用されるツールの総称である。具体的には、フラックプラグ、ブリッジプラグ、パッカー、セメントリテイナー等の目止めプラグなどがある。

　ダウンホールツールの一具体例として、図１の模式図に示すプラグについて説明する。ダウンホールツールであるプラグは、ダウンホールツール部材である、マンドレル１、センターエレメント２、スリップ３、３’、バックアップリング４、４’、ロードリング５、コーン６、６’、シェアーサブ７、ボトム８、及び、ボール９を備えている。また、プラグは、これらのダウンホールツール部材であるサイドパーツを固定するためのねじ（図示せず）を備えていてもよい。以下に、図１に模式的に示したプラグを使用する場合について、説明する。

　ロードリング５は、マンドレル１の外周面上においてマンドレル１の軸方向に沿って摺動が可能で、相互の間隔を変更することができるように構成されており、かつ、拡径可能なセンターエレメント２、スリップ３、３’、バックアップリング４、４’、コーン６、６’、シェアーサブ７、及びボトム８、との組み合わせの軸方向に沿う端部に、直接又は間接的に当接することにより、これらにマンドレル１の軸方向の力を加えることができるように構成されている。拡径可能なセンターエレメント２は、マンドレル１の軸方向に直交する方向に拡径して、ダウンホールの内壁と当接し、プラグとダウンホールとの間の空間を閉塞（シール）し、次いで、後述する坑井処理における穿孔やフラクチャリングが遂行されている間、ダウンホールの内壁との当接状態を維持することができ、プラグとダウンホールとのシールを維持する機能を有する。また、バックアップリング４、４’に、マンドレル１の軸方向の力が加えられることにより、スリップ３、３’が、バックアップリング４、４’の斜面の上面を摺動する結果、マンドレル１の軸方向と直交する外方に移動し、ダウンホールの内壁に当接して、プラグとダウンホールの内壁との固定を行う。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、上述したマンドレル１又はサイドパーツであることが好ましく、当該サイドパーツとしては、例えば、上述したスリップ３、３’、バックアップリング４、４’、ロードリング５、コーン６、６’、シェアーサブ７、及び、ボトム８の少なくとも一部である。なお、スリップ３、３’等のサイドパーツは、本発明の一形態に係る素形材と鉄等の他の材料により形成し得、シェアーサブ７、ロードリング５等のサイドパーツは、本発明の一形態に係る素形材のみにより形成し得る。

　また、本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、ダウンホールツール内の流路を一時的に封止するパーツ（封止部材）又はその一部であってもよく、このようなパーツは、ボール形状、ねじ形状、又は押し込みピン形状であり得る。このようなパーツの具体例として、図１に示す、マンドレル１の中空部内に設けられるボール９が挙げられる。ボール９は、中空部内においてマンドレル１の軸方向に沿って移動可能に設けられており、ボール９が中空部とロードリング５との間に存在する空隙に当接し又は離隔することにより、プラグ内の流路を一時的に封止したり開放したりすることができる。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、外径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることが好ましい。外径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下のダウンホールツール部材は、ダウンホールツールを構成するに適している。本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、本発明の一形態に係る素形材を切削加工や穿孔等の機械加工することにより得ることができる。

　〔ダウンホールツール〕
　本発明の一形態に係るダウンホールツールは、上述した本発明の一形態のダウンホールツール部材を含有している。本発明の一形態に係るダウンホールツールの一具体例として、上述した図１の模式図に示すプラグが挙げられるが、プラグの構造は図１の模式図に示した構造に限られるものではない。本発明の一形態に係るダウンホールツールは、フラックプラグ及びブリッジプラグからなる群より選ばれるダウンホールツールが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツールは、本発明の一形態に係るダウンホールツール部材を含有しているので、高温高圧環境下での坑井掘削に耐え得るほど高強度である上に、坑井掘削後に塩化物溶液により容易に分解可能である。

　（分解性樹脂）
　本発明の一形態に係るダウンホールツールは、さらに、分解性樹脂により形成されたダウンホールツール部材を含有していてもよい。ダウンホールツール部材を形成する分解性樹脂は、例えば、フラクチャリング流体等が使用される土壌中の微生物によって分解される生分解性、又は、フラクチャリング流体等の溶媒、特に、水によって、更に所望により酸又はアルカリによって分解する加水分解性を有する分解性樹脂等がある。また、分解性樹脂は、他の何らかの方法によって、例えば、所定温度以上の加熱条件によって化学的に分解することができる分解性樹脂でもよい。好ましくは、分解性樹脂は、所定温度以上の水によって分解する加水分解性樹脂である。なお、重合度の低下等により樹脂が本来有する強度が低下して脆くなる結果、極めて小さい機械的力を加えることにより簡単に崩壊して形状を失う（以下、「崩壊性」ということがある。）樹脂も、分解性樹脂に該当する。

　ダウンホールツール又はダウンホールツール部材は、例えば、高深度地下の高温高圧の環境など、過酷かつ多様な環境のもとにおいて、耐衝撃性を含む優れた機械的特性を有すると同時に、分解性に優れることが求められる。したがって、その観点から、分解性樹脂としては、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ－ε－カプロラクトン（ＰＣＬ）等の脂肪族ポリエステルやポリビニルアルコール（ケン化度８０～９５モル％程度の部分ケン化ポリビニルアルコールなど）などが挙げられるが、より好ましくは脂肪族ポリエステルである。また、分解性樹脂としての性質を失わない限り、テレフタル酸等の芳香族ポリエステルを形成する成分を組み合わせて使用することもできる。分解性樹脂は、単独で又は２種以上をブレンド等により組み合わせて使用することもできる。

　ダウンホールツール又はダウンホールツール部材に求められる耐衝撃性を含む優れた機械的特性と分解性の観点から、脂肪族ポリエステルが、ＰＧＡ、ＰＬＡ及びグリコール酸・乳酸共重合体（ＰＧＬＡ）からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが最も好ましく、ＰＧＡが更に好ましい。すなわち最も好ましくは、分解性樹脂がＰＧＡである。なお、ＰＧＡとしては、グリコール酸の単独重合体のほかに、グリコール酸繰り返し単位を５０質量％以上、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上、特に好ましくは９５質量％以上、最も好ましくは９９質量％以上であり、とりわけ好ましくは９９．５質量％以上有する共重合体を包含する。また、ＰＬＡとしては、Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸の単独重合体のほかに、Ｌ－乳酸又はＤ－乳酸の繰り返し単位を５０質量％以上、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上有する共重合体を包含する。ＰＧＬＡとしては、グリコール酸繰り返し単位と乳酸繰り返し単位の比率（質量比）が、９９：１～１：９９、好ましくは９０：１０～１０：９０、より好ましくは８０：２０～２０：８０である共重合体を使用することができる。

　ダウンホールツール部材における分解性樹脂の含有量は、ダウンホールツール又はダウンホールツール部材に要求される耐衝撃性や引張特性、及び、坑井掘削後に必要に応じて行う除去の容易さ等を勘案して適宜定めることができるが、ダウンホールツール部材中の分解性樹脂と他の成分との合計を１００質量％とするときに、通常７０～９７質量％、好ましくは７３～９６質量％、より好ましくは７６～９５．５質量％、更に好ましくは７９～９５質量％である。

　また、本発明の一形態に係るダウンホールツールに含まれ得るダウンホールツール部材は、上述した分解性樹脂を含む分解性樹脂組成物により形成されていてもよく、当該分解性樹脂組成物には、さらに有機繊維強化剤、無機繊維強化剤、又は、粒子状若しくは粉末状強化剤のような強化剤、鎖延長剤、安定剤、分解促進剤、分解抑制剤等を含んでいてもよい。

　有機繊維強化材としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等から形成される高融点有機質繊維が挙げられるが、ダウンホールツール又はその部材を形成する分解性樹脂組成物の機械強度や耐衝撃性の観点及び分解性の観点から、高強度、耐摩耗性、耐熱性等を有する、いわゆる高性能・高機能繊維又はスーパー繊維に属する有機繊維強化材が好ましく挙げられる。より具体的には、ケブラー（登録商標）、トワロン（登録商標）、テクノーラ（登録商標）、ノーメックス（登録商標）等のアラミド繊維（全芳香族ポリアミド繊維）；ザイロン（登録商標）等のポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維；ベクトラン（登録商標）等のポリアリレート繊維（ポリエステル）；トヨフロン（登録商標）、テフロン（登録商標）等のテトラフルオロエチレン繊維；ダイニーマ（登録商標）等の超高分子量ポリエチレン繊維；などが挙げられる。特に好ましくは、アラミド繊維又はポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維である。

　無機繊維強化材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維等の無機繊維；ステンレス、アルミニウム、チタン、鋼、真鍮等の合金繊維又は金属繊維；などが挙げられる。

　粒子状又は粉末状強化材としては、例えば、マイカ、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、フェライト、クレー、ガラス粉（ミルドファイバー等）、酸化亜鉛、炭酸ニッケル、酸化鉄、石英粉末、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム等を用いることができる。

　鎖延長剤としては、従来、分解性樹脂の鎖延長剤として使用されていた化合物を使用することができ、例えば、オキサゾリン化合物、イソシアネート化合物、カルボジイミド化合物、カルボジイミド変性イソシアネート化合物、脂肪酸ビスアミド化合物、アルキル置換型脂肪酸モノアミド化合物、トリアジン骨格を有する１～３官能グリシジル変性化合物、エポキシ化合物、酸無水物、オキサジン化合物、ケテン化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて含有させることができる。

　（分解性ゴム）
　本発明の一形態に係るダウンホールツールは、さらに、分解性ゴムにより形成されたダウンホールツール部材を含有していてもよい。

　分解性ゴムにより形成されたダウンホールツール部材は、例えば、上述したダウンホールツールである目止めプラグにおける目止め用部材等のシール部材や、フラックスリーブ（スリーブシステム）等において使用されるボールシートなどの、ダウンホールツール用のゴム製の部材であり得る。

　ダウンホールツール部材を形成する分解性ゴムは、１５０℃の水中に２４時間浸漬した後の圧縮強度の、浸漬前の圧縮強度に対する低下率が、５％以上であることが好ましい。このように強度が低下する分解性ゴムは、分解過程でその表面硬度も低下する。例えば、硬度Ａ８２のエステル型ウレタンゴムは、１２１℃の脱イオン水（ＤＩ水）中に浸漬することで、１３時間後にはＡ２５、４８時間後にＡ０となり、さらに７２時間後にはゲル状になる。このような分解に伴う硬度低下は、温度による依存性があり、例えば硬度が０になるまでの時間は、９３℃で３５０時間、９９℃で２７０時間、１０４℃で１３５時間、１１０℃で１１０時間、１１６℃で３６時間、１２１℃で２６時間、１３２℃で７時間などである。

　このような分解性ゴムの分解挙動は、ベースポリマー、添加剤等の変更、増減、および有無により適宜調整が可能である。さらに分解性ゴムの硬度を上げることで、比較的高温領域での坑井処理が可能であり、さらに分解も進行するような調整も可能である。また、分解性ゴムは必要に応じて酸性物質又は酸生成物質を添加することで、分解性を速めることも可能である。

　上述した性質を有する分解性ゴムとしては、特に限定されず、従来ダウンホールツール用に使用されているゴム材料から選択することができる。例えば、天然ゴム、ポリイソプレン、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム（スチレン・ブタジエンゴム等）、アクリルゴム、脂肪族ポリエステルゴム、クロロプレンゴム及びウレタンゴムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する分解性ゴムが好ましく挙げられる。また、分解性や崩壊性の観点から、加水分解性を有する官能基（例えば、ウレタン基、エステル基、アミド基、カルボキシル基、水酸基、シリル基、酸無水物、酸ハロゲン化物等）を有するゴムを含有する分解性ゴムも好ましく挙げられる。

　特に好ましい分解性ゴムとしては、分解性ゴムの構造や硬度、架橋度等を調整したり、他の配合剤を選択したりすることによって、分解性や崩壊性の制御を容易に実施することができることから、ウレタンゴムが挙げられる。

　＜ウレタンゴム＞
　ダウンホールツール部材を形成する分解性ゴムとして特に好ましく使用されるウレタンゴム（「ウレタンエラストマー」ということもある。）は、分子中にウレタン結合（－ＮＨ－ＣＯ－Ｏ－）を有するゴム材料であり、通常、イソシアネート化合物と水酸基を有する化合物とを縮合して得られる。水酸基を有する化合物として、その主鎖にエステル結合を有するポリエステル型ウレタンゴム（以下、「エステル型ウレタンゴム」ということがある。）とその主鎖にエーテル結合を有するポリエーテル型ウレタンゴム（以下、「エーテル型ウレタンゴム」ということがある。）とに大別され、分解性や崩壊性の制御がより容易であることから、エステル型ウレタンゴムが特に好ましい。

　ウレタンゴムは合成ゴムの弾性（柔らかさ）とプラスチックの剛性（固さ）を併せ持った弾性体であり、一般に、耐摩耗性、耐薬品、耐油性に優れ、機械的強度が大きく、耐荷重性が大きく、高弾性でエネルギー吸収性が高いことが知られている。ウレタンゴムとしては、成形方法の差異によって、ｉ）混練(ミラブル)タイプ：一般のゴムと同じ加工方法で成形できる、ｉｉ）熱可塑性タイプ：熱可塑性樹脂と同じ加工方法で成形できる、及びｉｉｉ）注型タイプ：液状の原料を使用して熱硬化する加工方法で成形できる、というタイプ区分がされるが、本発明の一形態のダウンホールツール用ゴム部材を形成するウレタンゴムとしては、いずれのタイプのものも使用することができる。

　ウレタンゴムの具体例として、以下に示すように調製されたものが挙げられる：
（１）硬度Ａ９５のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％、１５０℃体積増加率が２％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の１５０℃７２時間質量減少率は５８％であり、１５０℃の水に１時間浸漬後の質量減少率は－１％（体積増加である。）、３時間浸漬後は－２％（体積増加である。）、２４時間浸漬後は１３％であった；
（２）硬度Ｄ７４のラクトン系エステル型熱可塑性ウレタンゴム（未架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が８３％、１５０℃体積増加率が１％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の１５０℃７２時間質量減少率は４３％であり、１５０℃の水に１時間浸漬後の質量減少率は－１％（体積増加である。）、３時間浸漬後は－２％（体積増加である。）、２４時間浸漬後は２％、４８時間浸漬後は３３％であった；
（３）硬度Ａ７０のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（未架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％、１５０℃体積増加率が５％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる；
（４）硬度Ａ８５のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が４１％、１５０℃体積増加率が４．９％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材について、１２１℃における圧縮応力低下率を測定したところ、２４時間浸漬後１％、４８時間浸漬後１％、７２時間浸漬後１００％であり、７２時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験後に試験片の割れが発生し、形状も戻らないものであることが分かった。さらにこのゴム部材の６６℃引張破断ひずみは４１４％、６６℃圧縮応力は４１ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、温度６６℃における圧縮応力比率が２０倍、１５０℃７２時間質量減少率が７２％であった；
（５）硬度Ａ９０のエステル型熱硬化性ウレタンゴム〔加水分解抑制剤としてスタバクゾール（登録商標）を添加〕を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材について、温度９３℃の水に所定時間浸漬した後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「９３℃における圧縮応力低下率」ということがある。）を測定したところ、２４時間浸漬後２８％、７２時間浸漬後４４％、１６８時間浸漬後５０％、３３６時間浸漬後１００％であり、３３６時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験後に試験片の割れが発生し、形状も戻らないものであることが分かった。なお、このゴム部材は、１５０℃体積増加率が減少しており、温度１５０℃の水に浸漬中にゴムが分解して水中に分散していることによるものと推察される；
（６）硬度Ａ９０のエステル型熱硬化性ウレタンゴム（加水分解抑制剤未添加）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の６６℃引張破断ひずみは２０６％、６６℃圧縮応力は２２ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、６６℃圧縮応力比率が４１倍、１５０℃７２時間質量減少率が１００％、さらに９３℃における圧縮応力低下率は、２４時間浸漬後２０％、７２時間浸漬後４０％、１６８時間浸漬後１００％、３３６時間浸漬後１００％であり、１６８時間及び３３６時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験中に試験片の割れ及び潰れが発生した。さらに、このゴム部材について、温度８０℃の水に所定時間浸漬した後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「８０℃における圧縮応力低下率」ということがある。）は、２４時間浸漬後９％、７２時間浸漬後１１％、１６８時間浸漬後２３％、３３６時間浸漬後４９％であった。また、このゴム部材について、温度６６℃の水に所定時間浸漬した後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「６６℃における圧縮応力低下率」ということがある。）を測定したところ、２４時間浸漬後に５％以下であった。また、このゴム部材は、１５０℃体積増加率が減少していた；
（７）硬度Ａ８２のエステル型熱硬化性ウレタンゴム（加水分解抑制剤未添加）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の６６℃引張破断ひずみは２８９％、６６℃圧縮応力は１７ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、温度６６℃における圧縮応力比率が２３倍、１５０℃７２時間質量減少率が１００％、さらに９３℃における圧縮応力低下率は、２４時間浸漬後８％、７２時間浸漬後２７％、１６８時間浸漬後１００％、３３６時間浸漬後１００％であり、１６８時間及び３３６時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験中に試験片の割れ及び潰れが発生した。なお、このゴム部材の６６℃における圧縮応力低下率は、２４時間浸漬後に５％以下であった。また、このゴム部材は、１５０℃体積増加率が減少していた。

　また、本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、上述した分解性ゴムに加えて、本発明の目的を阻害しない範囲で、更に他の配合成分として、他の種類のゴム材料や樹脂材料、強化材、安定剤、分解促進剤又は分解抑制剤等の各種添加剤を含有させ、又は配合するゴム材料組成物としてもよい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、広範囲の温度領域で使用することが可能であり、このような温度領域において、分解性ゴムの種類を適宜変更することも可能である。

　〔坑井処理方法〕
　本発明の一形態に係る坑井処理方法では、上述した本発明の一形態に係るダウンホールツールのいずれかを用いる。本発明の一形態に係る坑井処理方法は、坑井掘削等の処理に本発明の一形態に係るダウンホールツールを用いること以外は、従来の坑井処理方法と同様であり得る。

　本発明の一形態に係る坑井処理方法は、多孔質で浸透性の地下層を有する坑井を通じて石油又は天然ガス等の炭化水素資源を採掘及び生産するために、坑井を形成するためのものである。

　エネルギー消費の増大に伴い、坑井の高深度化が進み、世界では深度９０００ｍを超える掘削の記録もあり、日本においても６０００ｍを超える高深度坑井がある。採掘が続けられる坑井において、時間経過とともに浸透性が低下してきた地下層や、さらには元々浸透性が十分ではない地下層から、継続して炭化水素資源を効率よく採掘するために、生産層を刺激することが行われ、刺激方法としては、酸処理や水圧破砕法が知られている。

　酸処理は、塩酸やフッ酸等の酸を生産層に注入し、岩盤の反応成分（炭酸塩、粘土鉱物、ケイ酸塩等）を溶解させることによって、生産層の浸透性を増加させる方法であるが、強酸の使用に伴う諸問題が指摘され、また種々の対策を含めてコストの増大が指摘されている。そこで、流体圧を利用して生産層に、細孔を形成させる穿孔や、亀裂（フラクチャ）を形成させる水圧破砕法（「フラクチャリング」ということもある。）が注目されている。

　水圧破砕法は、水圧等の流体圧（以下、単に「水圧」ということがある。）により生産層に穿孔や亀裂を発生させる方法であり、一般に、垂直な孔を掘削し、続けて、垂直な孔を曲げて、地下数千ｍの地層内に水平な孔を掘削した後、それらの坑井孔（ダウンホール）内にフラクチャリング流体等の流体を高圧で送り込み、高深度地下の生産層（石油又は天然ガス等の炭化水素資源を産出する層）に水圧によって亀裂等を生じさせ、該フラクチャ等を通して炭化水素資源を採取・回収するための生産層の刺激方法である。水圧破砕法は、いわゆるシェールオイル（頁岩中で熟成した油）、シェールガス等の非在来型資源の開発においても、有効性が注目されている。

　本発明の一形態に係る坑井処理方法は、上述した水圧破砕法であり得る。水圧破砕法においては、高圧で送り込まれる流体を使用して、高深度地下の生産層（シェールオイル等の石油又はシェールガス等の天然ガスなどの炭化水素資源を産出する層）に水圧によって亀裂や穿孔を生じさせる。水圧により亀裂や穿孔を生じさせる方法は、通常、地下数千ｍの地層内に掘削したダウンホールに対して、ダウンホールの先端部から順次、目止めをしながら、所定区画を部分的に閉塞し、その閉塞した区画内に流体を高圧で送入して、生産層に亀裂や穿孔を生じさせる。次いで、次の所定区画（通常は、先行する区画より手前、すなわち地上側の区画）を閉塞して亀裂や穿孔を生じさせる。以下、この工程を必要な目止めと、亀裂や穿孔の形成が完了するまで繰り返し実施する。

　ダウンホールの閉塞及び亀裂を生じさせるために、上述したダウンホールプラグを用いることができる。この坑井掘削用のダウンホールプラグによるダウンホールの封鎖は、以下のとおりである。すなわち、マンドレルをその軸方向に移動することにより、リング又は環状部材と回り止め機構との間隙が縮小することに伴い、スリップが円錐状部材の傾斜面に当接し、円錐状部材に沿って進むことで、外方に放射状に拡大してダウンホールの内壁に当接してダウンホールに固定されること、及び、可鍛性要素が拡径変形してダウンホールの内壁に当接してダウンホールを封鎖することによる。マンドレルには、軸方向の中空部が存在し、これにボール等をセットすることにより、ダウンホールを封鎖することができる。

　坑井掘削に用いたダウンホールプラグは、坑井が完成するまで順次坑井内に配置されるが、シェールオイル等の石油又はシェールガス等の天然ガスなどの生産が開始される段階では、これらを除去する必要がある。使用後に閉塞を解除して回収できるように設計されていない通常のプラグは、破砕、ドリル空け、その他の方法で、破壊されたり、小片化されたりすることによって除去されるが、破砕やドリル空け等には多くの経費と時間を費やす必要があった。また、使用後に回収できるように特殊に設計されたプラグもあるが、プラグは高深度地下に置かれたものであるため、そのすべてを回収するには多くの経費と時間を要していた。

　本発明の一形態に係る坑井処理方法は、本発明の一形態に係るダウンホールツールを坑井掘削に用いているので、坑井掘削後に除去すべきダウンホールツールを構成する本発明の一形態に係るダウンホールツール部材が塩化物溶液により容易に分解する。したがって、経費と時間を費やしてダウンホールツールを回収する必要がない。ダウンホールツールが坑井に配置されてから除去されるまでの時間は、１日から１か月程度であり、さらに３日から３週間程度であり、特に５日から２週間程度である。

　本発明の一形態に係る坑井処理方法は、坑井掘削後にダウンホールに塩化物溶液を流入させることにより、ダウンホールツールを分解させる工程を包含することが好ましい。当該工程において、ダウンホールに流入させる塩化物溶液は、ダウンホールツール部材を形成するマグネシウム合金を分解させるものであれば特に限定されないが、塩化カリウム水溶液であることが好ましい。また、当該工程においてダウンホールに流入させる塩化カリウム水溶液は、２％～７％の塩化カリウム水溶液であることがより好ましい。さらに、塩化カリウム水溶液は、９３℃に加温されていることが特に好ましい。上記の塩化カリウム水溶液に代えて、０．０１％～０．５％の塩化カリウム水溶液を用いることもできる。なお、本発明の一形態に係る坑井処理方法においては、坑井掘削時にクレーの状態に応じて使用した塩化物溶液を、ダウンホールツールを分解させるための塩化物溶液として用いてもよい。

　本発明の一形態に係る坑井処理方法によれば、使用するダウンホールツールが高強度と容易分解性との両方を兼ね備えているので、確実にダウンホールの閉塞、穿孔、フラクチャリングなどの操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与することができる。

　〔ダウンホールツール部材用素形材の製造方法〕
　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、上述したマグネシウム合金の原料を鋳造することにより得られた鋳造物を加工することにより得られる。鋳造物を加工する方法として、押出加工、圧延加工、鍛造加工等が挙げられる。これらの加工は、熱間加工であっても、冷間加工であってもよい。

　（鋳造）
　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材の製造方法においては、まず、７０重量％以上、９５重量％以下のマグネシウムと、０重量％以上、０．３重量％未満の希土類金属と、マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料と、０．１重量％以上、２０重量％以下の分解促進剤と、を含む原料を鋳造し、さらに必要に応じて調質処理工程を行ってもよい。これにより、鋳造時に晶出した金属材料の一部は固溶され、さらに一部は固溶されずに残存する。鋳造物中のマグネシウムの平均結晶粒径は、鋳造条件により制御することができる。

　マグネシウム合金材料は、重力鋳造、ダイカスト、低圧鋳造、又は高圧鋳造することができる。マグネシウム合金材料中のマグネシウム相における金属材料の平均粒子径をより小さくするために、高圧鋳造してもよい。鋳造条件としては、アルゴンガス、塩素ガス、六フッ化硫黄ガス、又は、窒素ガス雰囲気中において溶融させたマグネシウム合金材料を、所望の型に流した後、５ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以下の圧力をかけながら、２０℃／秒以上の冷却速度を得てもよく、０℃以上、１００℃以下で冷却させる条件であってもよい。マグネシウム合金材料を溶融させる温度は、６５０℃以上、８５０℃以下であってもよいし、７００℃以上、８００℃以下であってもよい。

　また、鋳造物に結晶粒微細化処理を施してもよい。鋳造物を結晶粒微細化処理することによって、マグネシウム相中における金属材料の平均粒子径をより小さくすることができる。鋳造時行う結晶粒微細化処理は、従来公知の結晶粒微細化処理であればよく、例えば、溶融したマグネシウム合金材料を型に流す前に、ショ糖、ヘキサクロロエタン、ホウ素等の結晶微細化材を添加する方法、双ロール法により急冷凝固する方法等が挙げられる。

　さらに、マグネシウム相中に、希土類金属、金属材料若しくは分解促進剤のそれぞれが、又はその全てが予め分散したマグネシウム合金を溶融させて鋳造してもよい。これにより、希土類金属、金属材料及び分解促進剤がより均一に分散したダウンホールツール部材用素形材を得ることができる。希土類金属、金属材料及び分解促進剤が均一に分散したダウンホールツール部材用素形材を用いれば、均一に高強度が発現し、十分な強度が付与されている上に、分解速度が均一であり、迅速で確実に分解され得るダウンホールツール及びダウンホールツール部材を実現することができる。

　鋳造工程においては、例えば、６インチ以上、１２インチ以下のような鋳造物（鋳造ビレット）が得られるように鋳造することが好ましい。これにより、高強度のダウンホールツール部材用素形材を得ることができる。

　（押出加工）
　上述したように鋳造した鋳造物を、さらに押出加工することにより、押出物を得てもよい。これにより、引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下のダウンホールツール部材用素形材を得ることができる。押出加工は、熱間押出、冷間押出、又は温間押出であることが好ましく、熱間押出であることがより好ましい。

　押出温度は、２００℃以上、５５０℃以下であることが好ましく、３００℃以上、５００℃以下であってもよいし、３５０℃以上、４５０℃以下であってもよい。押出比は、１．５から３００であってもよい。

　このように押出加工することによって、外径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下の押出物を得ることが好ましい。これにより、高強度のダウンホールツール部材用素形材を得ることができる。

　（圧延加工）
　上述したように鋳造した鋳造物を、さらに圧延加工することにより、圧延物を得てもよい。これにより、引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下のダウンホールツール部材用素形材を得ることができる。圧延加工は、熱間圧延、冷間圧延、又は温間圧延であることが好ましく、熱間圧延であることがより好ましい。

　圧延温度は、２００℃以上、５５０℃以下であることが好ましく、３００℃以上、５００℃以下であってもよいし、３５０℃以上、４５０℃以下であってもよい。

　このように圧延加工することによって、外径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下の圧延物を得ることが好ましい。これにより、高強度のダウンホールツール部材用素形材を得ることができる。

　（鍛造加工）
　上述したように鋳造した鋳造物を、さらに鍛造加工することにより、鍛造物を得てもよい。例えば、鋳造物を圧下鍛造する。これにより、引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下の鍛造物であるダウンホールツール部材用素形材を得る。鍛造加工は、熱間鍛造、冷間鍛造、又は溶湯鍛造であることが好ましく、熱間鍛造であることがより好ましい。

　鍛造温度は、２００℃以上、５５０℃以下であることが好ましく、３００℃以上、５００℃以下であることがより好ましく、２５０℃以上、３５０℃以下であることがさらに好ましい。圧下率は、２５％以上、９０％以下であってもよい。

　このように鍛造加工することによって、外径３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下の鍛造物を得ることが好ましい。これにより、高強度のダウンホールツール部材用素形材を得ることができる。

　上述した加工により得られた押出物、圧延物、鍛造物等を、さらに熱処理して、結晶粒内の金属材料を拡散させてもよい。この熱処理の温度は、３００℃以上、６００℃以下であることが好ましく、３５０℃以上、４５０℃以下であってもよい。なお、熱処理時間に特に制限はないが、例えば３分以上、２４時間以内等で熱処理を行ってもよい。

　押出加工、圧延加工、鍛造加工等により得られるダウンホールツール部材用素形材の形状は、特に限定されないが、例えば、棒状、中空状又は板状等の形状であってもよく、得られた素形材を、必要に応じて切削加工や穿孔等の機械加工をすることにより、ボール状のダウンホールツール又はダウンホールツール部材や、異形断面を有する棒状体、中空体又は板状体（例えば、長さ方向に外径及び／又は内径が異なる部分を有する棒状体や中空体など）であるダウンホールツール又はダウンホールツール部材を製造することができる。さらに、これらの製造方法によって得られた成型品を、それ自体公知の方法によって組み合わせることにより、ダウンホールツール又はダウンホールツール部材を製造してもよい。

　〔付記事項〕
　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材において、上記金属材料及び上記分解促進剤の平均粒子径は、１００μm以下であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、引張強度が３００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材において、上記分解促進剤は、鉄、ニッケル、銅、コバルト、亜鉛、カドミウム、カルシウム、及び銀からなる群より選択される少なくとも１つの金属であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度と、９３℃、７％塩化カリウム水溶液に対する分解速度との比が、１．０１：１～３．０：１であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材において、上記金属材料は、アルミニウム及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、上記金属材料としてアルミニウムを含み、上記分解促進剤として亜鉛を含み、アルミニウムの含有量が、３重量％以上、１５重量％以下であり、亜鉛の含有量が、０．１重量％以上、５重量％以下であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、外径が３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、マンドレル又はサイドパーツであることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材において、上記サイドパーツは、スリップ、シェアーサブ、ロードリング、コーン、又は、サイドパーツ固定用のねじ、の少なくとも一部であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材は、ダウンホールツール内の流路を一時的に封止する封止部材又はその一部であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材において、上記封止部材は、ボール形状、ねじ形状、又は押し込みピン形状であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツールは、フラックプラグ又はブリッジプラグであることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツールは、分解性樹脂により形成されたダウンホールツール部材をさらに含有することが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツールにおいて、上記分解性樹脂は、ポリエステルであることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツールにおいて、上記ポリエステルは、ポリグリコール酸であることが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツールは、分解性ゴムにより形成されたダウンホールツール部材をさらに含有することが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、上記分解促進剤として、鉄、ニッケル、及び銅からなる群より選択される少なくとも１つを含むことが好ましい。

　本発明の一形態に係るダウンホールツール部材用素形材は、前記金属材料として、鉄、ニッケル、及び銅からなる群より選択される少なくとも１つを、０．０１重量％以上、２０重量％以下含むことが好ましい。

　本発明の一形態は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の一形態の技術的範囲に含まれる。

　〔実施例１〕
　９重量％のアルミニウム及びマンガン０．２％を金属材料として含み、０．６重量％の亜鉛、２重量％のカルシウム、及び０．２重量％～０．５重量％のニッケルを分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施形態に記載したように外径５０ｍｍ、内径２０ｍｍの素形材を得た。

　得られた素形材のＳＥＭ観察を行い、観察した結晶粒径サイズを目視計測することにより、マグネシウム合金の平均結晶粒径を測定した。その結果、実施例１の素形材の平均結晶粒径は、２０～４０μｍであった。

　また、得られた素形材の引張強度を、ＪＩＳＺ２２４１（ＩＳＯ６８９２）に準拠し、ＪＩＳ　Ｚ２２０１に規定された試験片を用いて、引張力による破断に至るまでの歪みを与えることにより測定した。その結果、実施例１の素形材の引張強度は３１０ＭＰａであった。

　さらに、得られた素形材の分解速度を、以下のように測定した。すなわち、表面が１０ｍｍ四方の素形材を、９３℃、２％のＫＣｌの１Ｌ水溶液中に浸漬し、３時間で分解した重量（ｍｇ）を測定した。その結果、実施例１の素形材の９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１１２０ｍｇ／ｃｍ^２であった。同様に、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり２１４２ｍｇ／ｃｍ^２であった。また、９３℃、０．５％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり８２９ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃０．１％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり２８７ｍｇ／ｃｍ^２であった。なお、６６℃、２％ＫＣｌ溶液に対する分解速度は、８３４ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　また、９３℃、０．０５％のＫＣｌ溶液に約１５ｍｍ四方のＰＧＡ素形材と１０ｍｍ四方のＭｇ素形材とを浸漬し、Ｍｇ素形材の分解速度を測定したところ、一日当たり２２０ｍｇ/ｃｍ^２であった。イオン交換水中にＰＧＡ素形材及びＭｇ素形材を浸漬した時の分解速度は１０７ｍｇ/ｃｍ^２であった。

　〔実施例２〕
　９重量％のアルミニウム及びマンガン０．２％を金属材料として含み、０．６重量％の亜鉛、２重量％のカルシウム、及び０．５重量％～１．０重量％のニッケルを分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径５９ｍｍの素形材を得た。

　得られた素形材について、実施例１と同様に平均結晶粒径を測定したところ、２０～５０μｍであった。

　実施例２の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３１０ＭＰａであり、９３℃、１％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり２４５９ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり２４２２ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり２６６０ｍｇ／ｃｍ^２でであった。

　〔実施例３〕
　９重量％のアルミニウム、０．２重量％のマンガン、及び０．０２重量％のケイ素を金属材料として含み、０．５重量％の亜鉛、及び０．５重量％のニッケルを分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　得られた素形材について、実施例１と同様に平均結晶粒径を測定したところ、１０～３０μｍであった。

　実施例３の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３２２ＭＰａであり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１４４１ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１９６８ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　また、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に約１５ｍｍ四方のＰＧＡ素形材と１０ｍｍ四方のＭｇ素形材とを浸漬し、Ｍｇ素形材の分解速度を測定したところ、一日当たり１５４９ｍｇ/ｃｍ^２であった。０．０５％ＫＣｌ溶液にＰＧＡ素形材及びＭｇ素形材を浸漬した時の分解速度は３４０ｍｇ/ｃｍ^２であり、イオン交換水中にＰＧＡ素形材及びＭｇ素形材を浸漬した時の分解速度は１３８ｍｇ/ｃｍ^２であった。

　〔実施例４〕
　０．５重量％のジルコニウムを金属材料として含み、５重量％の亜鉛及び１重量％のニッケルを分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　得られた素形材について、実施例１と同様に平均結晶粒径を測定したところ、１０～５０μｍであった。

　実施例４の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３０３ＭＰａであり、９３℃、１％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり３０５ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり４２２ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり７１４ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　〔実施例５〕
　９重量％のアルミニウムを金属材料として含み、０．５重量％の亜鉛及び２．６重量％の銅を分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　実施例５の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３２９ＭＰａであり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり９５ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり９８ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　〔実施例６〕
　９重量％のアルミニウムを金属材料として含み、０．５重量％の亜鉛、２．６重量％の銅及び０．５重量％のニッケルを分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　実施例６の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３５０ＭＰａであり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１０５０ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１１００ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　〔実施例７〕
　９重量％のアルミニウムを金属材料として含み、０．６重量％の亜鉛、２重量％のカルシウム及び０．２重量％のニッケルを分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　得られた素形材について、実施例１と同様に平均結晶粒径を測定したところ、１０～１００μｍであった。

　実施例７の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３００ＭＰａであり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１９２２ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１９４２ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　〔実施例８〕
　９重量％のアルミニウムを金属材料として含み、０．５重量％の亜鉛及び０．０１２重量％のニッケルを分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　得られた素形材について、実施例１と同様に平均結晶粒径を測定したところ、１００～２００μｍであった。

　実施例８の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３１９ＭＰａであり、９３℃、１％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１０４ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１２３０ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり２８０ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　また、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に約１５ｍｍ四方のＰＧＡ素形材と１０ｍｍ四方のＭｇ素形材を浸漬し、Ｍｇ素形材の分解速度を測定したところ、一日当たり６６６ｍｇ/ｃｍ^２であった。０．０５％ＫＣｌ溶液にＰＧＡ素形材及びＭｇ素形材を浸漬した時の分解速度は１００ｍｇ/ｃｍ^２であり、イオン交換水中にＰＧＡ素形材及びＭｇ素形材を浸漬した時の分解速度は５０ｍｇ/ｃｍ^２であった。

　〔実施例９〕
　９重量％のアルミニウムを金属材料として含み、１重量％の亜鉛及び１６重量％の鉄を分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　得られた素形材について、実施例１と同様に平均結晶粒径を測定したところ、５０～１００μｍであった。

　実施例９の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は２７６ＭＰａであり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり３６５ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり３９７ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　〔実施例１０〕
　９重量％のアルミニウムを金属材料として含み、１重量％の亜鉛及び１０重量％の銅を分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　実施例１０の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３４５ＭＰａであり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり５０ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり７６ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　〔実施例１１〕
　８重量％のアルミニウムを金属材料として含み、０．５重量％のニッケルを分解促進剤として含むマグネシウム合金材料から、実施例１と同様に、外径１０ｍｍの素形材を得た。

　実施例１１の素形材の引張強度及び分解速度を実施例１と同様に測定したところ、引張強度は３４０ＭＰａであり、９３℃、１％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１２１４ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１４１６ｍｇ／ｃｍ^２であり、９３℃、７％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり１８４０ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　〔実施例１２〕
　実施例１で得られた表面が１０ｍｍ四方の素形材に、ＪＩＳ　Ｈ　８６５１で定められた方法で陽極酸化処理を施し、陽極酸化被膜を形成した。分解速度を実施例１と同様に測定したところ、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり０ｍｇ／ｃｍ^２であった。この素形材を、ｐＨ３の酸性水溶液に浸漬し、被膜を溶解させた後は、実施例１と同様に分解した。

　〔実施例１３〕
　実施例１で得られた表面が１０ｍｍ四方の素形材に、溶剤に溶かした変性ＰＴＦＥをスプレーで吹き付け、３００℃で焼成する操作を２回繰り返した。分解速度を実施例１と同様に測定したところ、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり０ｍｇ／ｃｍ^２であった。表面のコーティング層をはがすと、実施例１と同様に分解した。

　〔実施例１４〕
　実施例１で得られた表面が１０ｍｍ四方の素形材に、流動浸漬法でポリエチレン紛体をコーティングした。分解速度を実施例１と同様に測定したところ、９３℃、２％のＫＣｌ溶液に対する分解速度は、１日当たり０ｍｇ／ｃｍ^２であった。表面のコーティング層をはがすと、実施例１と同様に分解した。

　〔比較例１〕
　市販の純マグネシウムの結晶粒径及び引張強度を測定したところ、結晶粒径は１０～５０μｍ、引張強度は１９０ＭＰａであった。この純マグネシウムの分解速度を実施例１と同様に測定したところ、９３℃、１５％のＫＣｌ水溶液に対する分解速度は、１日当たり１７ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　〔比較例２〕
　市販のＡＺ３１マグネシウム合金の結晶粒径及び引張強度を測定したところ、結晶粒径は１０～５０μｍ、引張強度は２５５ＭＰａであった。この純マグネシウムの分解速度を実施例１と同様に測定したところ、９３℃、１５％のＫＣｌ水溶液に対する分解速度は、１日当たり２ｍｇ／ｃｍ^２であった。

　本発明は、天然資源開発における掘削分野等に利用することができる。

１　　　　：　マンドレル
２　　　　：　拡径可能な環状のゴム部材
３、３’　：　スリップ
４、４’　：　バックアップリング
５　　　　：　ロードリング
６、６’　：　コーン
７　　　　：シェアーサブ
８　　　　：ボトム
９　　　　：ボール

Claims

　マグネシウムを７０重量％以上、９５重量％以下含む相に、
　　０重量％以上、０．３重量％未満の希土類金属と、
　　マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料と、
　　０．１重量％以上、２０重量％以下の分解促進剤と、が分散した
マグネシウム合金であり、
　上記マグネシウム合金の平均結晶粒径は０．１μｍ以上、３００μｍ以下であり、
　引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であり、
　９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度が、１日当たり２０ｍｇ／ｃｍ^２以上、２０，０００ｍｇ／ｃｍ^２以下である
ことを特徴とするダウンホールツール部材用素形材。
　上記金属材料及び上記分解促進剤の平均粒子径は、１００μm以下であることを特徴とする請求項１に記載のダウンホールツール部材用素形材。
　引張強度が３００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダウンホールツール部材用素形材。
　上記分解促進剤は、鉄、ニッケル、銅、コバルト、亜鉛、カドミウム、カルシウム、及び銀からなる群より選択される少なくとも１つの金属であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のダウンホールツール部材用素形材。
　９３℃、２％塩化カリウム水溶液に対する分解速度と、９３℃、７％塩化カリウム水溶液に対する分解速度との比が、１．０１：１～３．０：１であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のダウンホールツール部材用素形材。
　上記金属材料は、アルミニウム及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のダウンホールツール部材用素形材。
　上記金属材料としてアルミニウムを含み、上記分解促進剤として亜鉛を含み、
　アルミニウムの含有量が、３重量％以上、１５重量％以下であり、
　亜鉛の含有量が、０．１重量％以上、５重量％以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のダウンホールツール部材用素形材。
　外径が３０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のダウンホールツール部材用素形材。
　請求項１から８のいずれか１項に記載のダウンホールツール部材用素形材により形成されたことを特徴とするダウンホールツール部材。
　マンドレル又はサイドパーツであることを特徴とする請求項９に記載のダウンホールツール部材。
　上記サイドパーツは、スリップ、シェアーサブ、ロードリング、コーン、又は、サイドパーツ固定用のねじ、の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１０に記載のダウンホールツール部材。
　ダウンホールツール内の流路を一時的に封止する封止部材又はその一部であることを特徴とする請求項９に記載のダウンホールツール部材。
　上記封止部材は、ボール形状、ねじ形状、又は押し込みピン形状であることを特徴とする請求項１２に記載のダウンホールツール部材。
　請求項９から１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール部材を含有することを特徴とするダウンホールツール。
　フラックプラグ又はブリッジプラグであることを特徴とする請求項１４に記載のダウンホールツール。
　分解性樹脂により形成されたダウンホールツール部材をさらに含有することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のダウンホールツール。
　上記分解性樹脂は、ポリエステルであることを特徴とする請求項１６に記載のダウンホールツール。
　上記ポリエステルは、ポリグリコール酸であることを特徴とする請求項１７に記載のダウンホールツール。
　分解性ゴムにより形成されたダウンホールツール部材をさらに含有することを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載のダウンホールツール。
　請求項１４から１９のいずれか１項に記載のダウンホールツールを用いたことを特徴とする坑井処理方法。
　上記分解促進剤として、鉄、ニッケル、及び銅からなる群より選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載のダウンホールツール部材用素形材。
　マグネシウムを７０重量％以上、９５重量％以下含む相に、
　　０重量％以上、０．３重量％未満の希土類金属と、
　　マグネシウム及び希土類金属以外の金属材料と
が分散したマグネシウム合金であり、
　上記マグネシウム合金の平均結晶粒径は０．１μｍ以上、３００μｍ以下であり、
　引張強度が２００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であることを特徴とするダウンホールツール部材用素形材。
　前記金属材料として、鉄、ニッケル、銅、及びコバルトからなる群より選択される少なくとも１つを、０．０１重量％以上、２０重量％以下含むことを特徴とする請求項２２に記載のダウンホールツール部材用素形材。