聚芳醚砜油氣回收制品，制備方法以及使用方法
【專利說明】聚芳醚砜油氣回收制品，制備方法以及使用方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年7月22日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/857034以及2013年9 月19日提交的歐洲申請?zhí)?3185207. 1的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的這些申請的全部內(nèi)容通過 引用結(jié)合在此。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種適合用于油/氣回收工業(yè)的制品，該制品包含聚亞芳基醚砜 (PAES)聚合物基材料，其中所述（PAES)聚合物包含衍生自4, 4" -聯(lián)三苯基-對-二醇的 結(jié)合的部分。所述（PAES)聚合物基材料的特征為具有改進(jìn)的機(jī)械特性，特別是具有優(yōu)異的 剛度與延展性的平衡、良好的耐化學(xué)性、高耐熱性（例如，Tg>230°C)、長期熱穩(wěn)定性、有用 的最高Tm在360°C與420°C之間。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 油氣市場目前代表世界各地約三分之一的聚醚醚酮（PEEK)市場。聚醚醚酮 (PEEK)聚合物是因?yàn)榘ㄖ饕獙τ谄涓邷睾湍突瘜W(xué)性的特性的組合而使用的半晶質(zhì)聚合 物。
[0006] 目前，容易到達(dá)的油田生產(chǎn)能力變得越來越??；因此開始從更難達(dá)到的油田進(jìn)行 生產(chǎn)存在需求，這可能與最具有挑戰(zhàn)性的操作環(huán)境（如其中大量是在海洋深處并且在高壓 下）相關(guān)。
[0007] 對于油氣市場的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是適合用于油氣回收應(yīng)用中的制品，例如如值得注意地 在高壓和高溫[HP/HT，在下文中使用的]深海油氣回收應(yīng)用中使用的，抵抗這些極端條件： 以長時(shí)間的方式暴露于高壓例如高于30, OOOpsi的壓力、高溫例如最高達(dá)260°C至300°C的 溫度、以及刺激性化學(xué)品，這些刺激性化學(xué)品包括酸、堿、過熱水/蒸汽、以及當(dāng)然還有各種 各樣的脂肪族和芳香族有機(jī)物。例如，增強(qiáng)的油回收技術(shù)涉及將流體如顯著地是水、蒸汽、 硫化氫（H 2S)或超臨界二氧化碳（SCO2)注入到井中。具體而言，具有與正庚烷相似的溶劑 化效應(yīng)的SCO 2會導(dǎo)致材料在例如密封件中的膨脹，因此會影響它們的性能。
[0008] 因此，由半晶質(zhì)PEEK聚合物制成的油氣制品不再抵抗高達(dá)30, OOOpsi的壓力以及 高達(dá)300°C的溫度，并且所述制品具有不再能夠用于上述HP/HT油氣回收應(yīng)用中的缺點(diǎn)。
[0009] 如以上提及的，對于提供適合用于所述油氣回收應(yīng)用中的制品有用的聚合物材料 因此應(yīng)該具有以下特性：如在高壓和至少300°C的高溫下維持或改進(jìn)的機(jī)械剛性和完整性 (例如，屈服/拉伸強(qiáng)度、硬度和沖擊韌性），良好的耐化學(xué)性，尤其是當(dāng)在所述高壓和高溫 下暴露于C0 2、H2S、胺以及其他化學(xué)品時(shí)，氣體和液體吸收導(dǎo)致的膨脹和收縮，高壓油/氣系 統(tǒng)中的抗減壓性，氣體和液體擴(kuò)散以及長期熱穩(wěn)定性。
[0010] 因此，對于適合用于油氣回收應(yīng)用中的制品仍然存在持續(xù)的需要，這些制品包含 至少一種能夠克服以上提及的缺點(diǎn)的聚合物材料，并且其中所述聚合物材料的特征為優(yōu)異 的機(jī)械特性（并且特別是高剛度與延展性的良好的組合）、具有優(yōu)異的剛度與延展性的平 衡、良好的可加工性、高的耐化學(xué)性、高耐熱性（例如，Tg>260°C)以及長期熱穩(wěn)定性，并且 其中所述聚合物材料提供了具有所有如以上提及的這些改進(jìn)特性的最終制品。
[0011] 發(fā)明概述
[0012] 本發(fā)明解決了以上詳述的需求并且涉及一種油氣回收制品、以及一種使用該油氣 回收制品用于油和/或氣回收的方法，該制品包含至少一種由聚（芳醚砜）聚合物材料 [(t-PAES)聚合物材料，在下文中]制成的零件，該聚（芳醚砜）聚合物材料包含至少一種 聚（芳醚砜）聚合物[(t-PAES)聚合物]，其中所述（t-PAES)聚合物包含多于50%摩爾的 具有式（S t)的重復(fù)單元（Rt):
[0013] -E-Ar1-SO2- [Ar2- (T-Ar3) n-S02] n-Ar4- (式 St)
[0014] 其中：
[0015] -η和m，彼此相同或不同，獨(dú)立地是零或1至5的整數(shù)，
[0016] -Ar^Ar2Jr3和Ar4中的每一個(gè)彼此相同或不同并且在每次出現(xiàn)時(shí)是芳香族部分，
[0017] -T是鍵或任選地包含一個(gè)或多于一個(gè)雜原子的二價(jià)基團(tuán)；優(yōu)選地T選自由以下各 項(xiàng)組成的組：鍵、-CH 2-、-C(0)-、-C(CH3)2-、-C(CF3) 2-、-C( = CCl2)-、-C(CH3) (CH2CH2COOH)-、 以及具有下式的基團(tuán)：
[0019] -E 具有式（Et):
[0021] 其中每個(gè)R'，彼此相同或不同，選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成：鹵素、烷基、烯 基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亞胺、堿金屬或堿土金屬磺酸鹽、烷基磺酸鹽、堿 金屬或堿土金屬膦酸鹽、烷基膦酸鹽、胺以及季銨；j'是零或是從1至4的整數(shù)。
[0022] 附圖簡要說明
[0023] 圖1示意性地描繪了鉆機(jī)設(shè)備。
[0024] 圖2是在快速氣體減壓試驗(yàn)中快速獲得的壓力和溫度特征曲線。
[0025] 油氣回收制品
[0026] 為了本發(fā)明的目的，術(shù)語"油氣回收制品"旨在表示被設(shè)計(jì)為便利地用于油氣回收 應(yīng)用中，特別是在HP/ΗΤ條件下的任何制品。
[0027] 為清楚起見，術(shù)語"油氣回收制品的零件"旨在表示與其他零件結(jié)合以構(gòu)成整個(gè)油 氣回收制品的件或部分。因此油氣回收制品的外部涂層落在這個(gè)范圍之內(nèi)。因此，根據(jù)本 發(fā)明的油氣回收制品的至少一種零件可以是涂層。
[0028] 油氣回收應(yīng)用的代表性實(shí)例包括但不限于，⑴深的、較高溫度、較高壓力的油氣 井的鉆井完成，如值得注意地在美國專利號5, 662, 170中描述的，這些全部披露內(nèi)容通過 引用結(jié)合在此，（ii)油氣回收方法，如傳統(tǒng)上細(xì)分為三個(gè)階段，即主要的油回收階段、二次 或輔助的油回收以及三次或增強(qiáng)的油回收階段，（iii)氣和油采集處理應(yīng)用，（iv)將來自 所述深的、較高溫度、較高壓力的井的氣和油聯(lián)合運(yùn)輸至精煉廠等。
[0029] 如在此以上提及的所有這些應(yīng)用對技術(shù)人員是非常熟悉的，并且應(yīng)當(dāng)以它們的常 用含義理解。
[0030] 作為在本發(fā)明中有用的油氣回收制品的非限制性實(shí)例是鉆探系統(tǒng)；如值得注意地 在美國專利號2001/0214920 Al中描述的，其全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此；鉆機(jī)；壓 縮機(jī)系統(tǒng)，如值得注意地在美國專利號2010/0239441 Al中描述的，其全部披露內(nèi)容通過 引用結(jié)合在此；栗送系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，傳感器如儲液式傳感器；控制系統(tǒng)，如溫度和/或 壓力；增產(chǎn)和流動(dòng)控制系統(tǒng)；襯管懸掛器系統(tǒng)，如值得注意地在美國專利號6, 655, 456 Bl 中描述的，其全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此；封隔器系統(tǒng)，如值得注意地在美國專利號 7, 874, 356 B2中描述的，其全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此；管道系統(tǒng)、閥系統(tǒng)、管件系統(tǒng)、 套管系統(tǒng)、以及其他。
[0031] 如在此以上提及的所有這些系統(tǒng)對技術(shù)人員是非常熟悉的，并且應(yīng)當(dāng)以它們的常 用含義理解。
[0032] 通過術(shù)語"鉆機(jī)"是指用于鉆探油井、或天然氣開采井的結(jié)構(gòu)殼體設(shè)備，并且可以 包含單個(gè)物品或者包含兩個(gè)或更多個(gè)部件。所述鉆機(jī)的典型部件包括，但不限于，泥漿罐、 振動(dòng)篩、泥漿栗、鉆探管、鉆頭、鉆探用繩、電纜托架。
[0033] 作為在本發(fā)明中有用的栗送系統(tǒng)的非限制性實(shí)例是噴射栗系統(tǒng)，潛油栗送系統(tǒng)， 特別是電動(dòng)潛油栗，如值得注意地在美國專利號6, 863, 124 B2中描述的（其全部披露內(nèi)容 通過引用結(jié)合在此），以及搖臂栗。
[0034] 作為在本發(fā)明中有用的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的非限制性實(shí)例是泥漿發(fā)動(dòng)機(jī)組件，如值得注 意地在美國專利號2012/0234603 Al中描述的，其全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
[0035] 作為在本發(fā)明中有用的管道系統(tǒng)的非限制性實(shí)例，可以提及的是管道，包括剛性 管和柔性管、柔性立管、管中管、管內(nèi)襯、海底跨接管、短管、臍帶纜（umbilical)。
[0036] 典型的柔性管已經(jīng)通過舉例描述于WO 01/61232、美國專利號6, 123, 114和美國 專利號6, 085, 799中，這些的全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。此類柔性管可以值得注意 地用于運(yùn)輸跨管道的長度存在非常高或非常不同的水壓的流體，并且例如可以采取柔性立 管的形式，這些柔性立管從海底一直延伸到在海洋表面處或附近的設(shè)備，并且它們通常還 可以用作用于在設(shè)備的不同物件之間運(yùn)輸液體或氣體的管，或者作為鋪設(shè)在很深海底的 管，或者作為在接近于海洋表面的設(shè)備的物件之間的管，以及類似物。
[0037] 優(yōu)選的管道系統(tǒng)是管道、柔性立管和管內(nèi)襯。
[0038] 通過術(shù)語"閥"是指通過通道、管道、入口、出口、以及類似物用于停止或控制液體、 氣體、或任何其他材料的流動(dòng)的任何裝置。作為在本發(fā)明中有用的閥系統(tǒng)的非限制性實(shí)例， 尤其可以提及節(jié)流閥、熱膨脹閥、止回閥、球閥、蝶形閥、隔膜閥、閘閥、球閥、刀閥、針閥、夾 管閥、活塞閥、旋塞閥、提升閥、滑閥、減壓閥、取樣閥、安全閥。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的油氣回收制品的至少一種零件可以選自以下物品的大清單：如配 件；如密封件，特別是密封圈，優(yōu)選支承密封圈，緊固件和類似物；卡扣式零件；相互可移動(dòng) 的零件；功能元件、操作元件；追蹤元件；調(diào)節(jié)元件；載體元件；框架元件；薄膜；開關(guān)；連接 器；電線，電纜；軸承，殼體，壓縮機(jī)部件如壓縮機(jī)閥和壓縮機(jī)板，如在油氣回收制品中使用 的除了殼體之外的任何其他結(jié)構(gòu)件，例如像軸、殼、活塞。
[0040] 特別地，該（t-PAES)聚合物材料非常好地適合于生產(chǎn)油氣回收制品的密封件、緊 固件、電纜、電連接器、殼體零件。
[0041] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的油氣回收制品的至少一種零件有利地是油 氣回收殼體、密封件、電連接器或電纜。
[0042] 電纜可以值得注意地是電連接油氣回收制品內(nèi)的不同零件的電線，例如將不同的 電連接器、連接工具連接至連接器、儀器或其他工具上，將儀器連接至連接器、其他儀器或 工具上，將電源連接至連接器、儀器或工具上。電纜有利地還可以用于將信號輸送至計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)上。
[0043] 在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的具體方面中，該電纜是涂覆的電線或電線涂層。
[0044] "油氣回收殼體"是指油氣回收制品的后蓋、前蓋、框架和/或骨架中一個(gè)或多個(gè)。 該殼體可以是單個(gè)物品或者包含兩個(gè)或更多個(gè)部件。"骨架"指的是結(jié)構(gòu)部件，其上安裝有 該油氣回收制品的其他部件。該骨架可以是從該油氣回收制品的外部不可見或者僅部分可 見的內(nèi)部部件。
[0045] 典型的緊固件已經(jīng)通過舉例描述于WO 2010/112435中，這全部披露內(nèi)容通過引 用結(jié)合在此，并且包括，但不限于，螺紋緊固件，如螺栓、螺母、螺釘、無頭定位螺釘、螺旋鉚 釘、螺栓以及螺紋襯套，以及無螺紋緊固件，如值得注意地銷、保持環(huán)、鉚釘、支架和緊固墊 圈以及類似物。
[0046] 油氣回收制品的部件的密封是重要的，并且可以說密封件用于所有類型的油氣回 收制品中，以及使用在那些該井的完成、測試和生產(chǎn)之后保留在該井中的油氣回收制品的 零件中。因此，這些密封件需要在基本上無限時(shí)間內(nèi)抵抗如以上提及的這些極端條件。值 得提及的是除了電子設(shè)備之外密封件可以被認(rèn)為是油氣回收制品的最脆弱的零件。
[0047] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該油氣回收制品的至少一種零件是密封件，其中所述密 封件選自由以下各項(xiàng)組成：金屬密封件、彈性體密封件、金屬-金屬密封件以及彈性體和金 屬-金屬密封件。
[0048] 密封件典型地用于鉆頭，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，特別