可膨脹填塞物展開的離子交換方法
【專利摘要】井下制品，包括：離子交換聚合物；和包含彈性體和吸收劑材料的組合物。維持井下制品的膨脹性的方法，包括：將包含彈性體、吸收劑材料和離子交換材料的井下制品放入井眼中，該離子交換材料包含主體離子；和用來自該離子交換材料的主體離子交換流體中的流體離子，以維持該井下制品的膨脹性。
【專利說明】可膨脹填塞物展開的離子交換方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請要求享有2011年11月21日提交的美國申請?zhí)?3/300916的權(quán)益，其通過 參考整體引入本文。

【背景技術(shù)】
[0003] 井下環(huán)境的隔離取決于有效密封整個井眼或其一部分（例如套管壁和生產(chǎn)管之 間的環(huán)隙）的井下工具的展開（depolyment)。固定尺寸填塞物具有有限的用途，因為其展 開將會發(fā)生在井眼的具有不同內(nèi)徑的兩個部分的界面附近，例如由在用較大鉆頭實現(xiàn)第一 深度之后使用較小鉆頭進行更深鉆探所造成的界面。另一方面，可膨脹填塞物能夠具有比 固定尺寸填塞物更大的實用性，因為可膨脹填塞物會膨脹以充滿井眼的橫截面積。因此，可 膨脹填塞物能夠放在具有與完全膨脹的可膨脹填塞物的橫截面積相比更小的內(nèi)徑的井眼 位置中。這種膨脹的啟動可以由例如溫度變化或特定流體存在的條件而激發(fā)。
[0004] 盡管可膨脹填塞物已經(jīng)實現(xiàn)了井下環(huán)境的成功隔離，不過有助于擴展可膨脹填塞 物的實用性的新材料和方法將會容易地在本領(lǐng)域中得到。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 井下制品，包括離子交換聚合物和包含彈性體和吸收劑材料的組合物。
[0006] 井下制品，包括：組合物，其包含彈性體和吸收劑材料的；和無機離子交換材料。
[0007] 井下制品的制備方法，包括：形成包含彈性體和吸收劑材料的組合物；將離子交 換顆粒與該組合進行合并以制成合并物；和將該合并物成形以制成該井下制品。
[0008] 維持井下制品的膨脹性的方法，包括：將包括彈性體、吸收劑材料和離子交換材料 的井下制品放入井眼中，該離子交換材料包含主體離子（host ion);和用來自該離子交換 材料的主體離子交換流體中的流體離子，以維持該井下制品的膨脹性。
[0009] 附圖簡述
[0010] 以下描述不應(yīng)以任何方式認(rèn)為是限制性的。參照附圖，類似的元素編號類似：
[0011] 圖1顯示了介入了離子交換顆粒的包含彈性體和吸收劑材料的組合物；
[0012] 圖2顯示了在室溫接觸三種不同水溶液（3. 5% NaCl、3. 5% ZnBrjP 3. 5% CaCl2) 的水膨脹組合物隨時間的體積增大百分比作為不同鹽的函數(shù)的圖表；
[0013] 圖3顯示了通過離子交換材料用主體離子來離子交換多價流體離子；
[0014] 圖4顯示了在包含二價離子的流體橫穿離子交換材料之后與一價陽離子接觸的 可膨脹組合物；
[0015] 圖5顯示了包括彈性體、吸收劑材料和離子交換顆粒的井下制品的透視圖；
[0016] 圖6顯示了具有離子交換材料的覆蓋和彈性體和吸收劑材料的中心部分的井下 制品的橫截面；
[0017] 圖7顯示了具有離子交換材料的覆蓋和彈性體和吸收劑材料的中心部分和可用 于接收管的內(nèi)徑的井下制品的橫截面；
[0018] 圖8顯示了具有離子交換元件和密封元件（如本文所述的可膨脹組合物）的中心 支撐基體或管的井下制品在其原始的非膨脹形狀下的橫截面；和
[0019] 圖9顯示了當(dāng)密封元件展開以膨脹和接觸其介入或進入的井眼的壁時圖8的井下 工具的橫截面。
[0020] 發(fā)明詳述
[0021] 本文通過示例而非限制的方式參照附圖呈現(xiàn)了所公開的裝置、方法和系統(tǒng)的一種 或多種實施方案的詳細描述。
[0022] 井下制品包括組合物和離子交換材料。該組合物包含彈性體和吸收劑材料。由于 吸收劑材料的流體吸收，該組合物膨脹。一旦該組合物發(fā)生膨脹，該井下制品能夠膨脹以充 滿例如井眼。如果該井下制品發(fā)生足夠的膨脹，其能夠隔離該井眼使得流體（例如水或烴） 基本上不流過該井下制品。然而，井下流體中通常使用的多價陽離子能夠與吸收劑材料相 互作用并降低該吸收劑材料的總膨脹率，妨礙該井下制品的密封效能。為了降低這種多價 離子對吸收劑材料的不利影響，該離子交換材料用來自該離子交換材料的不會對吸收劑材 料的膨脹產(chǎn)生不利的影響的離子與多價離子進行交換。
[0023] 本文所用的"離子交換"表示一種或幾種離子物類的吸附，同時伴隨著等量的一種 或多種其他離子物類的脫附（置換）。特別地，能夠用多個具有較低離子電荷的離子交換多 價離子，如用兩個一價離子交換一個二價離子。在一個實施方案中，Ca 2+吸附在離子交換聚 合物上，脫附出兩個Na+離子。本文所用的"離子交換聚合物"表示用流體中的離子交換離 子（陽離子或陰離子）的聚合物。離子化形式的離子交換聚合物也可以稱作聚陰離子或聚 陽離子。離子交換聚合物也可以稱作網(wǎng)狀聚電解質(zhì)。
[0024] 在一個實施方案中，該離子交換材料是離子交換聚合物、離子交換膜、離子交換樹 月旨、無機礦物或其組合。
[0025] 該有機聚合物具有有機主鏈。此外，該主鏈可以包括非有機組分，例如硅酮（例如 硅氧烷基（-Ο-Si))等。該有機聚合物可以是均聚物、無規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物 或接枝共聚物。進一步地，該有機聚合物能夠是線性聚合物、支化聚合物或網(wǎng)狀聚合物。
[0026] 依照一個實施方案，該離子交換材料的有機聚合物包括苯乙烯聚合物、酚類聚合 物、丙烯酸類聚合物、甲基丙烯酸類聚合物、聚乙烯醇、碳纖維、聚丙烯酰胺、聚苯醚、聚砜、 聚酯、氟化聚合物、纖維素、瓊脂糖、右旋糖酐或其組合。該有機聚合物能夠交聯(lián)，例如由二 乙烯基苯或其他適合的交聯(lián)基團形成的交聯(lián)。
[0027] 為了交換離子，該有機聚合物包括帶電基團。這種帶電基團可以是陽離子官能團、 陰離子官能團或其組合。當(dāng)該有機聚合物同時具有陰離子和陽離子官能團時，該有機聚合 物可以稱作兩性的。包括陽離子官能團的有機聚合物交換陰離子，因此稱作陰離子交換聚 合物。類似地，包括陰離子官能團的有機聚合物交換陽離子，因此稱作陽離子交換聚合物。
[0028] 盡管下面更充分地描述，該有機聚合物的帶電官能團與反荷離子（由離子交換材 料貢獻給流體的離子）通過例如離子鍵結(jié)合。最初結(jié)合在該帶電基團上的反荷離子本文稱 作主體離子。該主體離子從該帶電基團上脫離并被來自流體的離子置換。這是在該離子交 換材料用于井下應(yīng)用中且存在井下流體時發(fā)生的，該井下流體通常除某些陰離子之外還包 含多價離子例如二價和三價金屬。
[0029] 在一個實施方案中，該有機聚合物具有選自以下的陰離子官能團（即該有機聚合 物是陽離子交換聚合物）：磺酸基團、羧基、酚基團、磷酸基團、亞磷酸基團、次膦酸基團或 其組合。具有陰離子官能團的有機聚合物的實例包括聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酸、聚馬來酸、 聚（乙烯基甲苯磺酸）、聚（苯乙烯磺酸酯-共聚-馬來酸）、聚（乙烯基甲苯磺酸酯-共 聚-馬來酸）、聚苯乙烯羧酸酯、聚（烷基乙烯基醚-共聚-馬來酸）、磺化聚乙烯醇、聚（丙 烯酰胺-共聚-2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷羧酸酯）、聚（丙烯酰胺-共聚-2-丙烯酰氨 基-2-甲基丙烷磺酸酯）、聚（苯乙烯磺酸酯-共聚-丙烯酰胺）、聚丙烯酸、聚（苯乙烯 羧酸酯-共聚-丙烯酰胺）、聚（2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸酯-共聚-馬來酸）、聚 (4-苯乙烯磺酸）、聚（2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸）、其鹽、其衍生物或其組合。 可商購的具有陰離子官能團的有機聚合物（即陽離子交換聚合物）包括：苯乙烯和二乙烯 基苯的磺化共聚物（可獲自Resintech的CG10-BL)和聚丙烯酸和二乙烯基苯的共聚物（可 獲自 Resintech 的 WACG-NA)。
[0030] 在另一實施方案中，該有機聚合物具有堿性或陽離子官能團，使得其是陰離子交 換聚合物。該堿性官能團例如是伯氨基、仲氨基、叔氨基或其組合。該陽離子官能團例如是 季銨基、季鱗基、叔锍基、烷基吡啶鎗基或其組合。依照該官能團的離子化程度，陰離子交換 聚合物可以分類為強的或弱的。類似地，上述陽離子交換聚合物也可以分類為強的或弱的。
[0031] 強堿性陰離子交換聚合物例如包括季銨陰離子交換聚合物。本文所用的"強堿性 陰離子交換聚合物"表示包含強堿性陽離子基團（例如季銨基（-NR 3+，其中各個R可以是相 同或不同的基團，例如烷基或芳基）或具有基本上相當(dāng)于季銨陰離子交換聚合物的強堿性 的有機化合物。
[0032] 多種季銨陰離子交換聚合物以及其他強堿性陰離子交換聚合物（例如叔锍聚合 物、季鱗聚合物、烷基吡啶鎗聚合物等）可商購。可商購的具有陽離子官能團的有機聚合物 (強堿性陰離子交換聚合物）的實例包括SBACR-0H和SBG1 (獲自Resintech) ;Amberlite IRA-4001S、Amberlite IR-400(Cr)、Amberlite IR-400(0!T)和 Amberlite IR-402(C1_) (獲自Rohm&Hass)。這些聚合物可以以顆粒形式獲得，或者可以包含例如結(jié)合到苯乙烯-二 乙烯基苯聚合物鏈上的季銨交換基團。
[0033] 本文所用的"弱堿性陰離子交換聚合物"表示包含弱堿性陽離子基團或具有基本 上相當(dāng)于伯胺、仲胺或叔胺的弱堿性的有機化合物。這些包括具有包含伯胺（_nh 2)、仲胺 (-NHR，其中R例如可以是烷基或芳基）、叔胺（_NR2，其中各個R可以是相同或不同的基團， 例如烷基或芳基）或其組合的陽離子官能團的聚合物。這種官能團的實例包括氨乙基、二 甲基氨乙基、二乙基氨乙基和類似的基團。
[0034] 可商購的弱堿性陰離子交換聚合物包括例如以商品名稱LEWATIT(制造商Bayer BG)、D0WEX(制造商 Dow Chemical)、DIAI0N 和 RELITE(制造商 Mitsubishi Chemical)、 PUR0LITE(制造商 Purolite) ;AMBERLITE、AMBERLYST 和 DU0LITE(制造商 Rohm and Hass)、 SERD0LIT(制造商Serva Heidelberg GmbH)和FINEX(制造商Finex-FX Oy)銷售的那些。弱 堿性陰離子交換聚合物的實例包括以商品名稱LEWATIT A-365、D0WEX M-43、DIAI0N WA30、 RELITE EXA133,PUROLITE A100DL,Amberlite IRA67,Amberlite IRA68,Amberlyst A-2U DU0LITE A7 和 SERD0LIT AW-1 銷售的那些。
[0035] 具有陽離子官能團的有機聚合物可以具有與該陽離子官能團結(jié)合的反荷離子 (主體離子），例如氫氧根、鹵素、硫酸根等。如上所述，該主體離子能夠與使用離子交換材 料的井下應(yīng)用中的流體中的流體離子進行交換。
[0036] 該有機聚合物可以是例如多個顆粒。該顆粒的表面積與體積之比大，以與流體有 效接觸和離子交換。此外，該顆粒的孔密度高，以與流體有效接觸和離子交換。顆粒尺寸 (相對于該顆粒的最大線性尺寸）可以為約〇. 2mm至約0. 8cm，特別是約0. 35mm至56mm， 更特別地為約1mm至約l〇mm。該有機聚合物例如可以為顆粒形式，例如是小球或粉末的形 式，或者能夠包括在膜中或嵌入纖維基質(zhì)中。
[0037] 該陰離子交換樹脂可以是鹽的形式，其中該主體離子例如是鹵素（例如氯或溴） 或各種其他形式，例如氫氧根（0Γ)形式。類似地，該陽離子交換聚合物可以是鹽的形式， 其中該主體離子例如是氫或堿金屬（例如鋰、鈉或鉀）。
[0038] 作為上述具有帶電官能團的有機聚合物的替代方式或除其之外，該離子交換材料 可以包含無機礦物。因此，在一個實施方案中，井下制品包括無機離子交換材料和組合物。 該組合物能夠膨脹，且包括彈性體和吸收劑材料，下面將對其進行描述。
[0039] 依照一個實施方案，該無機離子交換材料例如是沸石、二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦 或其組合。
[0040] 沸石通常是多孔硅鋁酸鹽材料。在結(jié)構(gòu)上，硅鋁酸鹽包括Si04/A104四面體單元， 其中Si和A1通過橋接氧原子一起連接在具有籠和/或通道的三維網(wǎng)絡(luò)中。這些籠和通道 結(jié)構(gòu)特征能夠為該沸石賦予化學(xué)性質(zhì)。
[0041] 沸石總體上具有負電荷，且容納帶正電荷的反荷離子例如似+、1(+^2+^ 2+等。沸 石可以是親水性沸石（例如X、A或菱沸石）或疏水性沸石（例如Y、硅質(zhì)沸石、硅酸鹽或硅 質(zhì)巖）。本文中的沸石通常是用主體離子制備的。沸石籠（或通道）中帶正電的反荷離子 (主體離子）能夠容易地用來自于該沸石接觸的流體的陽離子進行交換。
[0042] 能夠用于離子交換的沸石的實例包括天然沸石，例如斜堿沸石、方沸石、鈉紅沸 石（barrerite)、貝爾伯格石（bellbergite)、娃鋰錯石、伯格斯石（boggsite)、銀沸石、菱 沸石、斜發(fā)沸石、刃沸石、環(huán)晶沸石、鋇沸石、柱沸石、毛沸石、八面沸石、鎂堿沸石、十字沸 石、水鈣沸石、鈉菱沸石、戈硅鈉鋁石（gobbinsite)、纖沸石、古柱沸石、交沸石、堿菱沸石、 片沸石、濁沸石、插晶菱沸石、馬里鉛沸石（maricopaite)、針沸石、麥鉀沸石、中沸石、蒙特 索馬石（montesommaite)、絲光沸石、鈉沸石、娃錯鉀沸石、副鈉沸石（paranatrolitem)、 方堿沸石、五元環(huán)沸石（pentasil)、銀堿沸石（perlialite)、興十字沸石、銫槽石、|丐沸 石、鈉環(huán)晶沸石、淡紅沸石、輝沸石、四方鈉沸石（tetranatro 1 ite)、桿沸石、缺泥沸石 (tschernichite)、斜|丐沸石、鋇|丐十字石（wellsite)、三斜鉀沸石（willhendersonite)和 湯河原沸石。在一些實施方案中，該沸石是方沸石、菱沸石、斜發(fā)沸石、片沸石、鈉沸石、鈣十 字沸石、輝沸石或其組合。
[0043] 而且，也能夠使用合成沸石作為無機離子交換材料。該合成沸石可以選自A沸石、 B沸石、F沸石、Η沸石、L沸石、T沸石、W沸石、X沸石、Y沸石、Ω沸石、ZSM-5沸石、ZSM-4 沸石、Ρ沸石、Ν沸石、D沸石、0沸石、S沸石和Ζ沸石。
[0044] 依照一個實施方案，該沸石選自方沸石、菱沸石、斜發(fā)沸石、片沸石、鈉沸石、鈣十 字沸石、輝沸石、Α沸石、Β沸石、X沸石、Υ沸石、Ω沸石、ZSM-5沸石、ZSM-4沸石或其組合。
[0045] 該離子交換材料交換陽離子、陰離子或其組合。而且，該離子交換材料可以是有 機聚合物或無機離子交換材料的組合。在一個實施方案中，該離子交換聚合物用流體離子 (陽離子）交換正主體離子，使得該主體離子的離子電荷與該流體離子的離子電荷相同或 正電性小于流體離子的離子電荷。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，該主體離子與該離子交換材料的官能團相 結(jié)合，然后發(fā)生離子交換。
[0046] 特別地，該主體離子是一價離子，該流體離子是多價離子例如二價或三價離子。在 一個實施方案中，該主體離子選自周期表第1族的元素的陽離子。在具體的實施方案中，該 主體離子選自氫、鋰、鈉、鉀或其組合。
[0047] 該流體離子可以選自周期表第1族、第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、第7 族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族或其組合。流體離子的實例包括鈣、鎂、鉻、 鐵、鈷、鎢、鎳、銅、鋅、鋁或其組合。該流體離子能夠是其任意離子態(tài)的，例如鐵作為Fe 2+、 Fe3+或其組合。
[0048] 在另一實施方案中，該離子交換聚合物用流體離子（陰離子）交換負主體離子，該 主體離子的離子電荷與該流體離子的離子電荷相同或正電性大于流體離子的離子電荷。該 流體離子可以選自齒素、硝酸根、硫酸根、甲酸根、碳酸根、乙酸根、丙酸根或其組合。這些流 體離子是典型的井下流體的組分。主體離子可以選自例如氫氧根、鹵素、硫酸根、硝酸根或 其組合。
[0049] 該離子交換材料可以經(jīng)選擇以在井下環(huán)境中產(chǎn)生特定的作用。依照一個實施方 案，該離子交換材料是兩性的，使得其包括陰離子和陽離子官能團。此時，該主體離子可以 分別是質(zhì)子（H+)和氫氧根（0Γ)。當(dāng)該離子交換材料用流體離子（例如Zn 2+和Βι〇交換主 體離子時，該離子交換材料分離出H+和0Γ，其能夠在流體中再次結(jié)合生成水?？商娲?， 該離子交換材料可以經(jīng)選擇以用流體僅交換陽離子或陰離子。根據(jù)該離子交換材料中最初 存在的特定的主體離子，隨著離子交換的發(fā)生，該流體的鹽度能夠提高或降低。而且，該離 子交換材料可以經(jīng)選擇以影響井下環(huán)境的pH值。例如，質(zhì)子化的陽離子交換聚合物或沸石 能夠降低pH值，而陰離子交換聚合物上的氫氧根主體離子能夠提高井下環(huán)境的pH值。
[0050] 在一個實施方案中，該組合物包含彈性體和吸收劑材料。本文公開的組合物提供 了優(yōu)良的膨脹體積。至少兩類聚合物的組合以及其他組分的優(yōu)化提供了用于井下應(yīng)用的組 合物，其能夠在流體（例如水基泥漿或鹵水）中膨脹。在一種非限制的實施方案中，纖維素 組分例如羧甲基纖維素纖維素（CMC)與丙烯酸酯共聚物（AC) -起使用，能夠?qū)⒍‰嫦鹉z (NBR)在水中的膨脹容量提高到超過1000%。該組合物的膨脹量和膨脹速率取決于流體 接觸該組合物中吸收劑材料的可用性。如下面更詳細描述的那樣，該離子交換材料能夠通 過交換流體中的多價離子而控制該組合物的膨脹行為，這能夠抑制該吸收劑材料的膨脹性 質(zhì)。
[0051] 依照一個實施方案，本文描述的可膨脹組合物是基于腈的配制物，即該彈性體包 含腈組分。水膨脹吸收劑材料（例如在腈可溶油中乳化的共聚物）使得可以將該共聚物/ 油混合物加入該腈基礎(chǔ)聚合物中。除這兩種材料之外，能夠添加幾種其他材料（例如填料 和藥劑）以為該組合物提供強度和適合的最終性質(zhì)。能夠在該組合物中添加纖維素材料作 為吸附劑材料的一部分以增強流體吸收。
[0052] 該彈性體基礎(chǔ)聚合物可以是丁腈橡膠（NBR)和/或被下面所述或待開發(fā)的液體分 散聚合物（LDP)容許的或可與其相容的任何聚合物。NBR是一類2-丙烯腈和各種丁二烯單 體（1，2-丁二烯和1，3-丁二烯）的不飽和共聚物。盡管其物理和化學(xué)性質(zhì)根據(jù)該彈性體 基礎(chǔ)聚合物的丙烯腈含量而變化（該彈性體基礎(chǔ)聚合物內(nèi)的丙烯腈越多，該材料的耐油性 就越高，但柔性越低），這種形式的合成橡膠通常耐受油、燃料和其他化學(xué)物質(zhì)。其他類型的 NBR也可以用作彈性體基礎(chǔ)聚合物，例如氫化NBR (HNBR)、羧化氫化NBR (XHNBR)和一些腈基 團被酰胺基團取代的NBR (稱作酰胺化NBR或ANBR)。本文中NBR將屬于任意前述類型。NBR 的適合的但非限制性的實例包括但不限于：可獲自Zeon Chemicals, LP的NIP0L?1014NBR ; 可獲自LanXess的Perbunan NT-1846,或可獲自JSR的N22L。考慮到適合的LDP，其他彈性 體基礎(chǔ)聚合物能夠可以但不必限于：三元乙丙共聚物橡膠（EPDM)、基于聚氯丁二烯的合成 橡膠（可獲自DuPont的NEOPRENE?聚合物）、氟化聚合物橡膠（例如FKM)、四氟乙丙橡膠 (FERM，例如可獲自Asahi Glass Co. Ltd.的AFLAS?含氟彈性體）、氟硅酮橡膠（FVMR)、丁 基橡膠（IIR)等。
[0053] 盡管NBR在水中不顯著膨脹，但吸收劑材料（例如丙烯酸類共聚物（AC)和纖維素 材料）的添加提供了非常高的膨脹容量。在一個實施方案中，該丙烯酸類共聚物分散在可 與腈相容的酞酸酯中，且該纖維素材料是羧甲基纖維素（CMC)。
[0054] 依照一個實施方案，該吸收劑材料是丙烯酸類共聚物，其是由約50%的活性聚合 物和50%的酞酸酯油載劑構(gòu)成的混合物。該材料的實例包括但不必限于由CIBA Specialty Chemicals(UK)制造的用于PVC中的那些，以及通常稱作超吸收性聚合物（SAP)的固態(tài)或 液態(tài)形式的任意其他材料。該油/聚合物共混物在本文中稱作液體分散聚合物（LDP)。然 而，應(yīng)當(dāng)理解，上述以外的其他LDP預(yù)期可用于本文中的可水膨脹的組合物。在非限制的實 例中，可獲自CIBA Specialty Chemicals的另一種可能適合的LDP是基于鏈燒經(jīng)基、環(huán)燒 烴基或芳香族基的油或者其任意組合，其可與EPDM相容。因此，EDPM是用于本文的彈性體 基礎(chǔ)聚合物的另一可能方式，預(yù)期酞酸酯以外的其他油也是適合的。將認(rèn)識到，該LDP材料 可以具有非50%的聚合物和50%的油載劑的比例，并且仍對本文所述的目的和組合物有 用和有效。另一可替代的材料包括AQUALIC CS-6S，可獲自Nippon Shokubai Co.，Ltd.的 固體粉末形式的水吸收劑聚合物。
[0055] 該組合物獲益于LDP和CMC的組合膨脹作用。該組合物利用單獨一種即能夠膨脹， 但單獨添加每種均存在物理限制。例如，LDP能夠為液態(tài)，纖維素能夠為干粉。不希望被限 制到任意特定的解釋，據(jù)信在這兩種組分之間不發(fā)生或幾乎很少發(fā)生化學(xué)相互作用。然而， 在這兩種添加劑之間可能存在水傳遞的物理相互作用，不過本發(fā)明人并不希望受到這一理 論的束縛。在二者之間似乎存在協(xié)同作用，最終產(chǎn)生的組合物與其中不包含一種或另一種 添加劑而其他方面相同的組合物相比，具有更高的膨脹能力、更需要的處理和更好的物理 性質(zhì)。作為固體粉末的CMC有助于吸收LDP的油部分，為該橡膠貢獻強度以及使該橡膠在 處理過程中不那么軟，同時固化后最終具有更大的硬度。
[0056] 基于該組合物的重量，這三種成分（NBR、LDP和CMC)的含量各自為約15重量百分 比（wt%)至約35wt%。通常，橡膠組合物中的組分含量以每百份橡膠的份數(shù)（phr)為單位 表示。這些組合物以100份原料聚合物開始，然后其他材料以相對于其的份數(shù)表示。在一 種非限制的實施方案中，該彈性體基礎(chǔ)聚合物是l〇〇phr的NBR和約18vol%至約52vol% 的ACN(丙烯腈）。在該組合物中，LDP的含量為約80phr至約140phr。這相當(dāng)于該膨脹AC 的約40phr至約70phr。對于可以物理添加到NBR中的LDP的量，該高油含量可能變成限制 因素。如果更高濃度的膨脹聚合物要變得可商購，那么80至140的phr范圍將仍是可以使 用的，然而聚合物的有效含量將會提高到目前的40至70phr范圍之外，這應(yīng)當(dāng)?shù)玫侥軌蚓?有更高膨脹性的彈性體。因此CMC的含量將會是約50phr至約150phr。
[0057] 丙烯酸類共聚物的吸收劑材料的實例包括但不限于：丙烯酸及其酯與其他材料的 共聚物，例如聚丙烯酰胺共聚物、乙烯馬來酸酐共聚物、交聯(lián)羧甲基纖維素（CMC)、聚乙烯醇 共聚物、交聯(lián)聚環(huán)氧乙烷和聚ACN的淀粉接枝共聚物。纖維素是通用名，通常是商品。一 種非限制的實例在化學(xué)上稱作羧甲基纖維素纖維素（CMC)，通常以該名稱的一些形式銷售。 CMC的其他實例包括可獲自Akzo Nobel的AKUCELL? AF3281CMC、可獲自Aqualon的CMC、 可獲自Quingdae Rich Chemicals的CMC。其他通常的用于實現(xiàn)可水膨脹的組合物的性質(zhì) 和目的且可與其他組分相容的纖維素材料（例如羧丙基甲基纖維素（HPMC)或甲基纖維素 (MC)及其組合）也可接受用于本文中。
[0058] NBR(或其他彈性體基礎(chǔ)聚合物）能夠交聯(lián)。該交聯(lián)可以是該聚合物被硫、過氧化 物、氨基甲酸酯、金屬氧化物、乙酰氧基硅烷等交聯(lián)的產(chǎn)物。特別地，使用硫或過氧化物交聯(lián) 劑。
[0059] 在另一實施方案中，在與吸收劑材料和/或離子交換材料合并之前或之后，將該 彈性體與添加劑混配。本文中所用的"添加劑"包括添加到彈性體以調(diào)節(jié)該組合物的性質(zhì) 的任何化合物，例如用于形成泡沫的發(fā)泡劑、填料或加工助劑，只要該添加劑不會對該可膨 脹的組合物的所需性質(zhì)（例如高溫防腐蝕性）產(chǎn)生實質(zhì)的不利影響即可。
[0060] 填料包括增強或非增強填料。增強填料包括例如二氧化硅、玻璃纖維、碳纖維或碳 黑，其能夠添加到該組合物以提高強度。能夠?qū)⒎窃鰪娞盍侠缇鬯姆蚁≒TFE)、二硫化 鑰（M 〇S2)或石墨添加到該組合物以增強潤滑。也可以使用增強或非增強的納米填料。納 米填料例如碳納米管、納米石墨烯、納米粘土、多面體低聚倍半硅氧烷（P0SS)等能夠加入 該組合物以提高該材料的強度和伸長性。納米填料能夠進一步官能化以包括接枝或官能團 來調(diào)節(jié)性質(zhì)，例如溶解性、表面電荷、親水性、親油性和其他性質(zhì)。也能夠?qū)⒍趸韬推渌?氧化物礦物添加到該組合物中。能夠使用包括至少一種前述填料的組合物。
[0061] 加工助劑是包括以提高該組合物的流動、模壓性能和其他性質(zhì)的化合物，其中可 以具有介入的離子交換材料。加工助劑包括例如低聚物、蠟、樹脂、氟碳化合物等。加工助 劑的實例包括硬脂酸和衍生物、低分子量聚乙烯等。能夠使用包括至少一種前述填料的組 合物。
[0062] 圖1顯示了介于包含彈性體110和吸收劑材料120的組合物100中的離子交換材 料130。在其他實施方案中，該離子交換材料可以也位于該組合物100上，與彈性體110和 吸收劑材料120 -起介入。在另一實施方案中，該離子交換材料130位于該組合物上作為 表面涂層，而不與彈性體110和吸收劑材料120 -起介入。該涂層能夠覆蓋整個該組合物 100,或僅覆蓋該組合物100的一部分。
[0063] 與該組合物一起存在的該離子交換材料的量是從流體中交換多價離子以維持該 組合物的吸收和膨脹性質(zhì)的有效量。在一個實施方案中，該離子交換材料的以有效量存 在，使得該組合物保持該組合物在基本不含多價離子的水中的總體積膨脹量的約50%至約 100 %，更特別地約70 %至約100 %，更特別地約85 %至約100% (參見圖2)。依照一個實 施方案，基于該組合物的重量，與該組合物一起存在的離子交換材料的量為約0.01重量百 分比（wt% )至約50wt%，特別地約0· lwt%至約20wt%。
[0064] 在一個實施方案中，該彈性體與該吸收劑材料合并以形成該組合物。依照一個實 施方案，將彈性體和吸收劑材料的粒料或粉末合并，例如通過在摻合器中混合。這可以發(fā)生 在干相或液相中。如果是濕的，可以對該組合物進行干燥，然后用離子交換材料涂覆?？商?代地，該組合物可以與離子交換材料合并，并混合以將該離子交換材料分散在該組合物的 組分之間。然后可以將該組合物制粒、壓制并以有效制備所需制品的溫度和壓力模制成形。 也可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種方法將該組合物切割或處理。
[0065] 因為對由于離子交換材料而具有降低的多價離子量的流體的吸收，所以該組合物 和離子交換材料的組合具有很多用途且對于膨脹非常有效。這些用途包括井下制品，下面 將對其更充分地描述。為了說明該組合的性質(zhì)和優(yōu)點，圖2顯示了各種鹽對沒有離子交換 材料的組合物的體積膨脹率的抑制作用。此處，圖2中的圖顯示了對于接觸三種不同水溶 液的水膨脹組合物（沒有離子交換材料），該組合物的體積增大百分比隨時間作為不同鹽 的函數(shù)。該水溶液是室溫的3. 5%的NaCl、3. 5%的21^1*2和3. 5%的CaCl2。在超過50天 時，該組合物在3.5%的NaCl中具有超過150vol% (體積百分比）的增大。與3.5%的NaCl 溶液相比，該組合物在3. 5 %的ZnBr2中的體積增大百分比降低到不足1/5。此外，3. 5 %的 CaCl2與NaCl溶液相比，體積增大百分比降低到1/7. 5。因此，這些數(shù)據(jù)證明了以下事實： 包含多價陽離子（Ca2+、Zn2+等）的流體例如鹵水比包含帶單電荷陽離子（Na+、K+等）的流 體更顯著地抑制膨脹。不希望被理論限制，據(jù)信多價離子有效阻礙吸收劑材料的流體吸收 位。例如，一價離子具有比多價離子更小的溶劑化半徑，特別是對于出現(xiàn)在元素周期表同一 行中的元素。由于多價離子占據(jù)不含本文所述的離子交換材料的可膨脹組合物中的間隙空 間，吸收劑材料的極性基團（例如羧甲基纖維素的羥基）引起多價離子的電子云的極化比 一價離子更有效。因此，不僅多價離子更大且阻礙更大部分的吸收位，而且由于極性基團與 多價離子之間的靜電作用（例如偶極耦合），多價離子還更緊密地占據(jù)吸收位。
[0066] 該離子交換材料通過交換和結(jié)合多價離子同時為該流體貢獻更小電荷的離子，減 輕了多價離子對該組合物的膨脹性質(zhì)的抑制作用。如圖3中所示，離子交換材料300具有 與其連接的主體離子310 (例如一價離子）。流體離子320 (例如多價離子）接觸該離子交 換材料300,多個主體離子310從離子交換材料300脫離。脫離的主體離子顯示為自由的主 體離子340。在主體離子340從離子交換材料300脫離之后，流體離子330結(jié)合到該離子 交換材料。因此，主體離子340貢獻給流體以替代流體離子320,同時流體離子330結(jié)合到 離子交換材料300上。因此，流體中多價離子減少或耗盡，被較低電荷的離子（例如一價離 子）代替。如圖2中所示，與多價離子相比，這些一價離子對該組合物的體積增大百分的影 響程度實質(zhì)上更小。
[0067] 具有本文的離子交換材料的可膨脹組合物可以具有廣泛多種用途。非限制的實施 方案是用于烴采收操作中的井下制品。特別地，該可水膨脹組合物預(yù)期可用作流動通道特 別是井流動通道（例如環(huán)面）等的選擇性展開密封元件。適用于烴勘探和采收操作中的井 下制品包括且并不必然局限于填塞物、橋塞、可膨脹管或任意其他需要膨脹或擴展的區(qū)域 以密封或阻隔流體流體的井眼制品。這種制品一旦展開、膨脹、變大和/或擴展，通常不需 要收縮和取出。在一些非限制的情況中，如果不再接觸水性流體并可以"干透"，彈性密封件 可以收縮，但這在井下應(yīng)用中是不可能的。
[0068] 依照一個實施方案，如圖4中所示的井眼制品包括位于包含彈性體和吸收劑材料 的可膨脹組合物400上的離子交換材料410。隨著流體離子450橫穿該離子交換材料410， 主體離子420從離子交換材料410脫離并作為流體中的主體離子460替換流體離子450。 此處，單一的二價M2+離子440替換離子交換材料中兩個一價M+離子420。因此，隨著可膨 脹組合物400的體積尺寸增大，該井下制品膨脹，因為與多價離子在很大程度上阻隔組合 物400的流體吸收位相反，多價離子450不阻隔該位置。
[0069] 在另一實施方案中，如圖5中所示，填塞物500包括位于具有彈性體510和吸收劑 材料520的可膨脹組合物中的離子交換小球530。在又一實施方案中，該離子交換材料可以 位于纖維基質(zhì)中。該纖維基質(zhì)可以放在井下制品上。纖維基質(zhì)的實例包括聚酯纖維、玻璃 纖維、尼龍纖維等。
[0070] 能夠制備井下制品的其他形式。圖6顯示了具有完全被離子交換材料620覆蓋的 可膨脹組合物610的井下制品600的橫截面。另一方面，圖7顯示了離子交換材料720部 分覆蓋可膨脹組合物710的井下制品700。在該實施方案中，井下制品700具有能夠接收例 如管的內(nèi)徑730。在非限制的實施方案中，該井下制品￠00和700)能夠進一步具有位于其 外表面上（例如完全覆蓋該井下制品）的彈性體覆層（未示出）。該彈性體對井下流體不 可滲透，以保護該可膨脹組合物和離子交換材料以免過早與井下流體接觸。該彈性體可以 為對井下流體不可滲透的任何彈性材料，包括上述對井下流體不可滲透的那些彈性體，例 如VIT0N彈性體。能夠?qū)⒖卓诨蜷y（下述）與該井下制品連接以控制井下環(huán)境和離子交換 材料和可膨脹組合物之間的流體連通（參見圖8和9)。該閥橫穿或穿透該彈性體，使得井 下流體能夠流過該閥以接觸該離子交換材料。
[0071] 在圖8和9中所示的實施方案中，管810和井眼壁800之間的環(huán)形空間820包含井 眼流體。包括可膨脹組合物830、離子交換材料840、彈性體860和閥850的井下制品（例 如填塞物）870位于該井眼中。該井下制品870的橫截面積小于井眼直徑，因為在該填塞物 870的第一或初始尺寸時，該可膨脹組合物830小于井眼，這使得該填塞物870可以容易地 放入正確的井下位置。在該初始狀態(tài)，該可膨脹組合物830尚未膨脹到可測量的量，因為彈 性體860對井下流體不可滲透。該彈性體860可以是對井下流體不可滲透的任何彈性材料， 包括上述對井下流體不可滲透的那些彈性體，例如VIT0N彈性體。
[0072] 當(dāng)該井下制品870用于隔離井眼區(qū)時，在進入過程中，該可膨脹組合物830保持 未膨脹狀態(tài)（即初始尺寸），同時離子交換材料840不接觸井下流體，直至該填塞物870到 達所需的井下位置。通常，井下工具在幾小時或幾天中從地表移動到所需的井下位置。如 果該離子交換材料840在進入過程中與多價離子接觸，則該離子交換材料將由多價離子飽 和。因此，可膨脹組合物830將會由于不完全膨脹而不能密封井眼，因為該組合物的吸收位 將會被多價離子阻隔。為了避免在進入過程中該離子交換材料840不適宜地由多價離子飽 和，可以使用緩解特征，例如彈性體860。依照一個實施方案，用該彈性體860覆蓋離子交換 材料840和可膨脹組合物830。該彈性體860對井下流體不可滲透，并保護該可膨脹組合物 830和離子交換材料840以免過早與井下流體接觸。
[0073] 該閥850例如可以是用可降解材料、水溶性聚合物或受控電解材料（CEM)(例如鎂 或其合金）或其組合塞住的針閥。CEM通過與某些井下流體接觸而可控地溶解。在CEM覆 層從閥850上除去之后，流體流過該閥850,離子交換材料840與井下流體交換離子，使地 該可膨脹組合物830膨脹，引發(fā)該填塞物870如上所述密封井眼。即，當(dāng)該井下制品870到 達其井下目標(biāo)時，在電化學(xué)反應(yīng)過程中將CEM從閥850除去，使該閥850打開以允許井下流 體進入，其與離子交換材料840接觸，用一價離子交換流體多價離子。具有一價離子的流體 隨后接觸該可膨脹的組合物830,由于流體吸收，該可膨脹組合物830膨脹。因此，井下制 品870 (可膨脹組合物830處于其膨脹狀態(tài)）適應(yīng)并密封井眼，如圖9中所示。因此，該填 塞物870擴展（膨脹），展開為第二形狀和體積，通過適應(yīng)井眼壁800和管810的外徑而密 封該環(huán)形空間820。以這種方式將井眼密封。
[0074] CEM包含在腐蝕性環(huán)境中溶解的合金。CEM可以是鎂合金，例如美國專利申請?zhí)?13/194,271中所述，其內(nèi)容通過參考全部并入本文。在一個實施方案中，CEM包含選自周 期表第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第10族、第11族、第 12族、第13族、鑭系、錒系或其組合的金屬。在一個實施方案中，該金屬是鋁（A1)、鈣（Ca)、 鈷（Co)、銅（Cu)、鉻（Cr)、鎵（Ga)、銦（In)、鐵（Fe)、鎂（Mg)、錳（Μη)、鑰（Mo)、鎳（Ni)、鈀 的)、鎢（1)、硅如）、銀^)、錫（511)、鈦（11)、釩（￥)、釔（￥)、鋅（211)、鋯（21〇、其合金或 其組合。此處，CEM能夠通過水基電解液（例如羧酸水溶液、鹵水等）除去。
[0075] 特別地，具有本文的離子交換材料的可膨脹組合物預(yù)期用于類似于被認(rèn)為是可 膨脹工具 Reactive Element Packer (REPackers)和 F0RMPAC? 填塞物（均可獲自 Baker Hughes)的井眼隔離產(chǎn)品中?？膳蛎浿破肥怯稍谶m當(dāng)位置時型鍛的特種管制備的，其使該管 變薄和膨脹以使其變大約20至25%。將具有該離子交換材料的該膨脹組合物添加或施用 于該管的外部，可使該制品密封在比該可膨脹管靠自身且沒有由多價離子造成的膨脹抑制 而能夠?qū)崿F(xiàn)的略微更大或更不規(guī)則的孔中。
[0076] 如上所示，在一個實施方案中，維持井下制品的可膨脹性的方法包括將包含彈性 體、吸收劑材料和離子交換材料的井下制品放入井眼中。該離子交換材料包括主體離子。該 方法還包括用來自該離子交換材料的主體離子交換流體中的流體離子，以維持該井下制品 的可膨脹性。此外，該方法進一步包括用該離子交換材料結(jié)合該流體離子；在接觸該吸收劑 材料之前用使流體橫穿該離子交換材料；和用該井下制品密封該井眼。在一個實施方案中， 該流體離子是多價離子，該主體離子是一價離子。在另一實施方案中，該流體和主體離子是 陰離子。在又一實施方案中，該流體和主體離子是陽離子和離子的組合。從離子交換材料 上脫離的主體離子能夠結(jié)合形成水。
[0077] 在另一實施方案中，用于密封井眼的系統(tǒng)包括用于密封井眼的井下密封件和用于 覆蓋該井下密封件的離子選擇元件。該井下密封件包含彈性體和吸收劑材料。該離子選擇 元件包含離子交換材料。該井下密封件響應(yīng)于吸收劑材料吸收流體而膨脹以密封井眼。在 一個實施方案中，該離子交換材料用來自離子交換材料的主體離子交換流體的多價離子。 在另一實施方案中，該離子選擇元件是纖維性的。
[0078] 在說明書和權(quán)利要求的上下文中，術(shù)語"一個"、"一種"、"該"和類似指示詞的使用 應(yīng)當(dāng)被解釋為覆蓋了單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非本文另外指示或上下文明確矛盾。術(shù)語"第一"、"第 二"等在本文中并不指代任何順序、數(shù)量或重要性，而是用于將一個元素與另一個區(qū)分開。 本文公開的所有范圍都包括端點，這些端點可彼此獨立組合。
[0079] 本文所用的"組合"包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等。本文所用的"彈性體" 是對模仿天然橡膠的物質(zhì)的統(tǒng)稱，因為其在張力下拉伸，具有高抗拉強度，快速收縮并基本 上恢復(fù)其最初尺寸。該術(shù)語包括彈性體的組合（物理混合物）以及共聚物、三元聚合物和 多元聚合物。
[0080] 盡管已經(jīng)顯示和描述了一種或多種實施方案，但在不脫離發(fā)明精神和范圍的情況 下可以對其進行改進和替代。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明僅通過示例而非限制的方式進行了描 述。
【權(quán)利要求】
1. 井下制品，其包括： 離子交換聚合物；和 組合物，該組合物包含： 彈性體；和 吸收劑材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下制品，其中該離子交換聚合物位于該組合物中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下制品，其中該離子交換聚合物位于該組合物的表面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下制品，其中該離子交換聚合物位于該組合物的表面上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下制品，其中該組合物具有第一形狀，該離子交換聚合物 具有第二形狀，且該第一形狀的外徑小于該第二形狀的外徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下制品，其中該組合物具有第一形狀，該離子交換聚合物 具有第二形狀，且由于該組合物的膨脹，該第一形狀的外徑大于或等于該第二形狀的外徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下制品，其中該離子交換聚合物交換陽離子。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的井下制品，其中該離子交換聚合物用流體離子交換主體離 子，該主體離子的離子電荷與該流體離子的離子電荷相同或正電性小于該流體離子的離子 電荷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的井下制品，其中該流體離子是鈣、鎂、鉻、鐵、鈷、鎢、鎳、銅、 鋅、鋁或其組合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的井下制品，其中該主體離子連接到該離子交換聚合物的官 能團上，然后發(fā)生交換。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的井下制品，其中該主體離子選自氫、鋰、鈉、鉀、鎂、I丐或其 組合。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下制品，其中該離子交換聚合物交換陰離子。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的井下制品，其中該離子交換聚合物用流體離子交換主體離 子，該主體離子的離子電荷與該流體離子的離子電荷相同或正電性大于該流體離子的離子 電荷。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的井下制品，其中該流體離子選自鹵素、硝酸根、硫酸根、甲 酸根、碳酸根、乙酸根、丙酸根或其組合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的井下制品，其中該主體離子選自氫氧根、鹵素、硫酸根、硝 酸根或其組合。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下制品，其中該離子交換聚合物包括苯乙烯聚合物、酚類 聚合物、丙烯酸類聚合物、甲基丙烯酸類聚合物、聚乙烯醇、碳纖維、聚丙烯酰胺、聚苯醚、聚 砜、聚酯、氟化聚合物、纖維素、瓊脂糖、右旋糖酐或其組合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的井下制品，其中該離子交換聚合物包括二乙烯基苯的交聯(lián) 產(chǎn)物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的井下制品，其中該離子交換聚合物包括堿性官能團、陽離 子官能團、陰離子官能團或其組合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的井下制品，其中該離子交換聚合物包括陰離子官能團，其 選自：磺酸基團、羧基、酚基團、磷酸基團、次膦酸基團或其組合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的井下制品，其中該離子交換聚合物包括聚苯乙烯磺酸、聚 丙烯酸、聚馬來酸、聚（乙烯基甲苯磺酸）、聚（苯乙烯磺酸酯-共聚-馬來酸）、聚（乙烯基 甲苯磺酸酯-共聚-馬來酸）、聚苯乙烯羧酸酯、聚（烷基乙烯基醚-共聚-馬來酸）、硫酸 化聚乙烯醇、聚（丙烯酰胺-共聚-2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷羧酸酯）、聚（苯乙烯-共 聚-丙烯酰胺）、聚丙烯酸、聚（苯乙烯羧酸酯-共聚-丙烯酰胺）、聚（2-丙烯酰氨基-2-甲 基丙烷磺酸酯-共聚-馬來酸）、聚（4-苯乙烯磺酸）、聚（2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙 烷磺酸）、亞氨基二乙酸、其鹽、其衍生物或其組合。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的井下制品，其中該離子交換聚合物包括：堿性官能團，其包 括伯氨基、仲氨基或叔氨基；陽離子官能團，其包括季銨基、季鱗或叔锍基；或者其組合。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下制品，其中該彈性體包括丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯 丁橡膠、氟化聚合物橡膠、四氟乙烯丙烯橡膠、氟硅酮橡膠、丁基橡膠或其組合。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下制品，其中該吸收劑材料包括聚丙烯酰胺、乙烯馬來酸 酐、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、淀粉接枝聚丙 烯腈或其組合。
24. 井下制品，其包括： 組合物，該組合物包含： 彈性體；和 吸收劑材料；和 無機離子交換材料。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的井下制品，其中該無機離子交換材料用流體離子交換主體 離子，該主體離子的離子電荷與流體離子的離子電荷相同或正電性小于該流體離子的離子 電荷。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的井下制品，其中該無機離子交換材料包括沸石、二氧化硅、 氧化鋁、氧化鈦或其組合。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的井下制品，其中該無機離子交換礦物是沸石，其選自方沸 石、菱沸石、斜發(fā)沸石、片沸石、鈉沸石、鈣十字沸石、輝沸石、A沸石、B沸石、X沸石、Y沸石、 Ω沸石、ZSM-5沸石、ZSM-4沸石或其組合。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的井下制品，其中該彈性體包括丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、氯 丁橡膠、氟化聚合物橡膠、四氟乙烯丙烯橡膠、氟硅酮橡膠、丁基橡膠或其組合。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的井下制品，其中該吸收劑材料包括聚丙烯酰胺、乙烯馬來 酸酐、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、淀粉接枝聚 丙烯腈或其組合。
30. 井下制品的制備方法，其包括： 形成包含彈性體和吸收劑材料的組合物； 將離子交換顆粒與該組合物合并以制成合并物；和 將該合并物成形以制成該井下制品。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括交聯(lián)該彈性體。
32. 維持井下制品的膨脹性的方法，其包括： 將包括彈性體、吸收劑材料和離子交換材料的井下制品放入井眼中，該離子交換材料 包含王體尚子；和 用來自該離子交換材料的主體離子交換流體中的流體離子，以維持該井下制品的膨脹 性。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進一步包括用該離子交換材料結(jié)合該流體離子。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進一步包括使該流體橫穿該離子交換材料，然后接 觸該吸收劑材料。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進一步包括用該井下制品密封該井眼。
【文檔編號】E21B33/12GK104105838SQ201280056909
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月21日
【發(fā)明者】O·A·馬茲雅, J·E·古德森 申請人:貝克休斯公司