聚芳醚砜油气回收制品，制备方法以及使用方法
【专利说明】聚芳醚砜油气回收制品，制备方法以及使用方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年7月22日提交的美国临时申请号61/857034以及2013年9 月19日提交的欧洲申请号13185207. 1的优先权，出于所有目的这些申请的全部内容通过 引用结合在此。 发明领域
[0003] 本发明涉及一种适合用于油/气回收工业的制品，该制品包含聚亚芳基醚砜 (PAES)聚合物基材料，其中所述（PAES)聚合物包含衍生自4, 4" -联三苯基-对-二醇的 结合的部分。所述（PAES)聚合物基材料的特征为具有改进的机械特性，特别是具有优异的 刚度与延展性的平衡、良好的耐化学性、高耐热性（例如，Tg>230°C)、长期热稳定性、有用 的最高Tm在360°C与420°C之间。
[0004] 发明背景
[0005] 油气市场目前代表世界各地约三分之一的聚醚醚酮（PEEK)市场。聚醚醚酮 (PEEK)聚合物是因为包括主要对于其高温和耐化学性的特性的组合而使用的半晶质聚合 物。
[0006] 目前，容易到达的油田生产能力变得越来越小；因此开始从更难达到的油田进行 生产存在需求，这可能与最具有挑战性的操作环境（如其中大量是在海洋深处并且在高压 下）相关。
[0007] 对于油气市场的关键挑战是适合用于油气回收应用中的制品，例如如值得注意地 在高压和高温[HP/HT，在下文中使用的]深海油气回收应用中使用的，抵抗这些极端条件： 以长时间的方式暴露于高压例如高于30, OOOpsi的压力、高温例如最高达260°C至300°C的 温度、以及刺激性化学品，这些刺激性化学品包括酸、碱、过热水/蒸汽、以及当然还有各种 各样的脂肪族和芳香族有机物。例如，增强的油回收技术涉及将流体如显著地是水、蒸汽、 硫化氢（H 2S)或超临界二氧化碳（SCO2)注入到井中。具体而言，具有与正庚烷相似的溶剂 化效应的SCO 2会导致材料在例如密封件中的膨胀，因此会影响它们的性能。
[0008] 因此，由半晶质PEEK聚合物制成的油气制品不再抵抗高达30, OOOpsi的压力以及 高达300°C的温度，并且所述制品具有不再能够用于上述HP/HT油气回收应用中的缺点。
[0009] 如以上提及的，对于提供适合用于所述油气回收应用中的制品有用的聚合物材料 因此应该具有以下特性：如在高压和至少300°C的高温下维持或改进的机械刚性和完整性 (例如，屈服/拉伸强度、硬度和冲击韧性），良好的耐化学性，尤其是当在所述高压和高温 下暴露于C0 2、H2S、胺以及其他化学品时，气体和液体吸收导致的膨胀和收缩，高压油/气系 统中的抗减压性，气体和液体扩散以及长期热稳定性。
[0010] 因此，对于适合用于油气回收应用中的制品仍然存在持续的需要，这些制品包含 至少一种能够克服以上提及的缺点的聚合物材料，并且其中所述聚合物材料的特征为优异 的机械特性（并且特别是高刚度与延展性的良好的组合）、具有优异的刚度与延展性的平 衡、良好的可加工性、高的耐化学性、高耐热性（例如，Tg>260°C)以及长期热稳定性，并且 其中所述聚合物材料提供了具有所有如以上提及的这些改进特性的最终制品。
[0011] 发明概述
[0012] 本发明解决了以上详述的需求并且涉及一种油气回收制品、以及一种使用该油气 回收制品用于油和/或气回收的方法，该制品包含至少一种由聚（芳醚砜）聚合物材料 [(t-PAES)聚合物材料，在下文中]制成的零件，该聚（芳醚砜）聚合物材料包含至少一种 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%摩尔的 具有式（S t)的重复单元（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，独立地是零或1至5的整数，
[0016] -Ar^Ar2Jr3和Ar4中的每一个彼此相同或不同并且在每次出现时是芳香族部分，
[0017] -T是键或任选地包含一个或多于一个杂原子的二价基团；优选地T选自由以下各 项组成的组：键、-CH 2-、-C(0)-、-C(CH3)2-、-C(CF3) 2-、-C( = CCl2)-、-C(CH3) (CH2CH2COOH)-、 以及具有下式的基团：
[0019] -E 具有式（Et):
[0021] 其中每个R'，彼此相同或不同，选自下组，该组由以下各项组成：卤素、烷基、烯 基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸盐、碱 金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸盐、胺以及季铵；j'是零或是从1至4的整数。
[0022] 附图简要说明
[0023] 图1示意性地描绘了钻机设备。
[0024] 图2是在快速气体减压试验中快速获得的压力和温度特征曲线。
[0025] 油气回收制品
[0026] 为了本发明的目的，术语"油气回收制品"旨在表示被设计为便利地用于油气回收 应用中，特别是在HP/ΗΤ条件下的任何制品。
[0027] 为清楚起见，术语"油气回收制品的零件"旨在表示与其他零件结合以构成整个油 气回收制品的件或部分。因此油气回收制品的外部涂层落在这个范围之内。因此，根据本 发明的油气回收制品的至少一种零件可以是涂层。
[0028] 油气回收应用的代表性实例包括但不限于，⑴深的、较高温度、较高压力的油气 井的钻井完成，如值得注意地在美国专利号5, 662, 170中描述的，这些全部披露内容通过 引用结合在此，（ii)油气回收方法，如传统上细分为三个阶段，即主要的油回收阶段、二次 或辅助的油回收以及三次或增强的油回收阶段，（iii)气和油采集处理应用，（iv)将来自 所述深的、较高温度、较高压力的井的气和油联合运输至精炼厂等。
[0029] 如在此以上提及的所有这些应用对技术人员是非常熟悉的，并且应当以它们的常 用含义理解。
[0030] 作为在本发明中有用的油气回收制品的非限制性实例是钻探系统；如值得注意地 在美国专利号2001/0214920 Al中描述的，其全部披露内容通过引用结合在此；钻机；压 缩机系统，如值得注意地在美国专利号2010/0239441 Al中描述的，其全部披露内容通过 引用结合在此；栗送系统；发动机系统，传感器如储液式传感器；控制系统，如温度和/或 压力；增产和流动控制系统；衬管悬挂器系统，如值得注意地在美国专利号6, 655, 456 Bl 中描述的，其全部披露内容通过引用结合在此；封隔器系统，如值得注意地在美国专利号 7, 874, 356 B2中描述的，其全部披露内容通过引用结合在此；管道系统、阀系统、管件系统、 套管系统、以及其他。
[0031] 如在此以上提及的所有这些系统对技术人员是非常熟悉的，并且应当以它们的常 用含义理解。
[0032] 通过术语"钻机"是指用于钻探油井、或天然气开采井的结构壳体设备，并且可以 包含单个物品或者包含两个或更多个部件。所述钻机的典型部件包括，但不限于，泥浆罐、 振动筛、泥浆栗、钻探管、钻头、钻探用绳、电缆托架。
[0033] 作为在本发明中有用的栗送系统的非限制性实例是喷射栗系统，潜油栗送系统， 特别是电动潜油栗，如值得注意地在美国专利号6, 863, 124 B2中描述的（其全部披露内容 通过引用结合在此），以及摇臂栗。
[0034] 作为在本发明中有用的发动机系统的非限制性实例是泥浆发动机组件，如值得注 意地在美国专利号2012/0234603 Al中描述的，其全部披露内容通过引用结合在此。
[0035] 作为在本发明中有用的管道系统的非限制性实例，可以提及的是管道，包括刚性 管和柔性管、柔性立管、管中管、管内衬、海底跨接管、短管、脐带缆（umbilical)。
[0036] 典型的柔性管已经通过举例描述于WO 01/61232、美国专利号6, 123, 114和美国 专利号6, 085, 799中，这些的全部披露内容通过引用结合在此。此类柔性管可以值得注意 地用于运输跨管道的长度存在非常高或非常不同的水压的流体，并且例如可以采取柔性立 管的形式，这些柔性立管从海底一直延伸到在海洋表面处或附近的设备，并且它们通常还 可以用作用于在设备的不同物件之间运输液体或气体的管，或者作为铺设在很深海底的 管，或者作为在接近于海洋表面的设备的物件之间的管，以及类似物。
[0037] 优选的管道系统是管道、柔性立管和管内衬。
[0038] 通过术语"阀"是指通过通道、管道、入口、出口、以及类似物用于停止或控制液体、 气体、或任何其他材料的流动的任何装置。作为在本发明中有用的阀系统的非限制性实例， 尤其可以提及节流阀、热膨胀阀、止回阀、球阀、蝶形阀、隔膜阀、闸阀、球阀、刀阀、针阀、夹 管阀、活塞阀、旋塞阀、提升阀、滑阀、减压阀、取样阀、安全阀。
[0039] 根据本发明的油气回收制品的至少一种零件可以选自以下物品的大清单：如配 件；如密封件，特别是密封圈，优选支承密封圈，紧固件和类似物；卡扣式零件；相互可移动 的零件；功能元件、操作元件；追踪元件；调节元件；载体元件；框架元件；薄膜；开关；连接 器；电线，电缆；轴承，壳体，压缩机部件如压缩机阀和压缩机板，如在油气回收制品中使用 的除了壳体之外的任何其他结构件，例如像轴、壳、活塞。
[0040] 特别地，该（t-PAES)聚合物材料非常好地适合于生产油气回收制品的密封件、紧 固件、电缆、电连接器、壳体零件。
[0041] 在一个优选的实施例中，根据本发明的油气回收制品的至少一种零件有利地是油 气回收壳体、密封件、电连接器或电缆。
[0042] 电缆可以值得注意地是电连接油气回收制品内的不同零件的电线，例如将不同的 电连接器、连接工具连接至连接器、仪器或其他工具上，将仪器连接至连接器、其他仪器或 工具上，将电源连接至连接器、仪器或工具上。电缆有利地还可以用于将信号输送至计算机 系统上。
[0043] 在这个优选实施例的具体方面中，该电缆是涂覆的电线或电线涂层。
[0044] "油气回收壳体"是指油气回收制品的后盖、前盖、框架和/或骨架中一个或多个。 该壳体可以是单个物品或者包含两个或更多个部件。"骨架"指的是结构部件，其上安装有 该油气回收制品的其他部件。该骨架可以是从该油气回收制品的外部不可见或者仅部分可 见的内部部件。
[0045] 典型的紧固件已经通过举例描述于WO 2010/112435中，这全部披露内容通过引 用结合在此，并且包括，但不限于，螺纹紧固件，如螺栓、螺母、螺钉、无头定位螺钉、螺旋铆 钉、螺栓以及螺纹衬套，以及无螺纹紧固件，如值得注意地销、保持环、铆钉、支架和紧固垫 圈以及类似物。
[0046] 油气回收制品的部件的密封是重要的，并且可以说密封件用于所有类型的油气回 收制品中，以及使用在那些该井的完成、测试和生产之后保留在该井中的油气回收制品的 零件中。因此，这些密封件需要在基本上无限时间内抵抗如以上提及的这些极端条件。值 得提及的是除了电子设备之外密封件可以被认为是油气回收制品的最脆弱的零件。
[0047] 在本发明的一个实施例，该油气回收制品的至少一种零件是密封件，其中所述密 封件选自由以下各项组成：金属密封件、弹性体密封件、金属-金属密封件以及弹性体和金 属-金属密封件。
[0048] 密封件典型地用于钻头，发动机系统，特别