專利名稱：使用泡沫形狀記憶聚合物來輸送酸或其他井眼工作液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體來說，本發(fā)明涉及內(nèi)含流體的裝置、以及用于將這種內(nèi)含流體的裝置輸送到井眼內(nèi)選定位置的裝備及方法。
背景技術(shù)：
諸如石油和汽油的烴是通過鉆入地層的井眼從地層中所獲得的。這種井眼通常是這樣完成的沿井眼長度方向放置套管，然后靠近每個(gè)這種生產(chǎn)區(qū)域?qū)μ坠艽┛滓蚤_采地層流體(例如烴)。在井眼內(nèi)的選定位置處，諸如化學(xué)材料和其他添加劑的材料(下文將表述為工作液)經(jīng)常被用來改善井眼內(nèi)的地層流體的流動。也使用工作液來減小井眼內(nèi)的部件的腐蝕。工作液被輸送到的位置可以是井眼內(nèi)選定深度處的生產(chǎn)區(qū)域。通常在達(dá)到最終期望的效果所需的狀態(tài)或形式下從地面泵送工作液。但是，將操作條件苛刻的工作液如酸性流體從地面泵送到井下位置通常是困難且不安全的。因而需要將某些類型的工作液從地面輸送到井眼內(nèi)的選定位置，而工作液并不會暴露在地面和選定位置之間的區(qū)域中。本發(fā)明解決了目前的方法和設(shè)備中存在的一些上述缺陷，提供了內(nèi)含工作液的裝置，從而使工作液被泵送到井下位置處，而工作液不會暴露在地面和選定的井下位置之間的區(qū)域中。

發(fā)明內(nèi)容
在一些方面，本發(fā)明提供了一種裝置，該裝置包括形狀記憶構(gòu)件和選定流體，該形狀記憶構(gòu)件具有密封的外表面和可滲透的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在第一溫度下該工作流體被放置和密封在內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)。當(dāng)形狀記憶構(gòu)件被加熱至第二溫度時(shí)該選定流體從所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)中釋放出來。在一些方面，提供了一種使裝置容納流體的方法。在一實(shí)施例中該方法包括提供形狀記憶構(gòu)件，該形狀記憶構(gòu)件含有構(gòu)造來接收選定流體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；加熱形狀記憶構(gòu)件以獲得第一形狀；將選定流體放置在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)中；密封所述形狀記憶構(gòu)件；和，冷卻所形成的形狀隨變性構(gòu)件(shape conforming member)以使所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)將選定流體保持在密封的形狀記憶構(gòu)件中。結(jié)合附圖參照下面的詳細(xì)描述，可更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和其他方面，因而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及其他方面。附圖中的類似附圖標(biāo)記表示圖中的相同或類似構(gòu)件，附圖如下

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性流體輸送裝置的局部側(cè)視圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性流體輸送裝置的透視圖，該流體輸送裝置被構(gòu)造成處于平坦的展開形式下接收選定的流體；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性流體輸送裝置的透視圖，該流體輸送裝置被壓縮以用來將選定的流體容納在其中；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性流體輸送裝置的透視圖，該流體輸送裝置處于平坦的展開形式下釋放出選定的流體；圖5是多個(gè)流體輸送裝置的示例性平板的透視圖，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例這些裝置用來接收選定流體；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性密封過程，用來將選定流體密封在流體輸送裝置內(nèi)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于容納流體的裝置以及用于將該裝置輸送到烴生產(chǎn)井中的選定位置的方法。本發(fā)明可以采用不同形式的實(shí)施例。附圖中顯示了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，下文也將對這些具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述，應(yīng)理解為這些實(shí)施例是本發(fā)明基本原理的范例， 并不用于將本發(fā)明限制為在此所闡述和描述的內(nèi)容。本發(fā)明的一些方面包括制造和使用一些材料(在此也稱之為“合成物”)，一方面通過使這些材料暴露在選定形式的能量下而使所述材料膨脹至第一或初始尺寸和形狀，另外當(dāng)能量源移走時(shí)所述材料可被壓縮以保持第二尺寸和形狀。這種合成物以所述第二尺寸和形狀而能夠被放置在井眼內(nèi)，然后在井眼內(nèi)將該合成物暴露在選定形式的能量下使它們膨脹至初始尺寸和形狀，從而布置在所述井眼內(nèi)。在示例性的非限制性實(shí)施例中，在所述材料開始被放置在井眼內(nèi)之后立即進(jìn)行這種布置。在其他非限制性實(shí)施例中，所述材料具有可滲透的特性，可使材料吸收或吸入選定流體。一方面，所述材料在某一狀態(tài)或形狀下可吸收選定流體，然后在第二狀態(tài)或形狀下將選定流體密封在該材料內(nèi)。在這種例子中，可根據(jù)材料是吸收流體還是輸送流體來決定是增加還是減小材料的能量。這種充注有液體的材料可布置在井眼內(nèi)的選定位置處，從而能夠輸送選定流體、然后通過控制在該位置處提供給材料的能量而在該位置釋放出流體。本發(fā)明的一些方面也包括合成物、裝置及其使用方法，該合成物包括形狀隨變性材料(也稱之為“形狀記憶材料”)，所述裝置使用這種材料制作。一方面，流體輸送裝置可使用任何合適的材料制成，這些材料包括但不限于合成的和傳統(tǒng)的記憶泡沫、形狀記憶聚合物(SMP)及這些材料的組合。如文中所使用，術(shù)語“記憶”表示材料具有如下性質(zhì)材料可承受一定壓力(如外部的機(jī)械壓縮力、真空壓力或類似壓力)，但是在合適條件下(如將材料暴露在選定形式的能量下，通常是加熱)材料可恢復(fù)到初始尺寸和形狀。在某些非限制性實(shí)施例中，流體輸送裝置可包括開孔或閉孔泡沫。通常根據(jù)流體輸送裝置所需的性質(zhì)來選定具體的泡沫。例如，通過合適方法如采用機(jī)械力可使例如開孔泡沫的相當(dāng)大一部分孔隙壁在發(fā)泡工藝過程中會破裂、或在該過程之后破裂，其中孔隙壁是在發(fā)泡工藝過程中形成的。在一些方面，這種開孔結(jié)構(gòu)可以是足夠疏松的和/或可滲透的以使流體穿過其中并將流體儲存在其內(nèi)。相反地，閉孔泡沫更適于使用在流體密封設(shè)備中，可防止大多數(shù)或所有材料(無論是液體、固體、還是這兩種狀態(tài)的材料)穿過。
在其他方面，形狀記憶材料可包括具有下述特性的任何材料可承受典型的井下條件而性能不會降低到不可接受的程度。在非限制性的實(shí)施例中，這種材料可由熱塑性或熱固性媒質(zhì)制成。這種媒質(zhì)可含有多種添加劑和/或其他配方成分以改變或使最終形成的形狀記憶材料的屬性發(fā)生變化。例如，在某些非限制性實(shí)施例中，形狀記憶材料本質(zhì)上可以是熱塑性或熱固性的，可選自于由下述材料構(gòu)成的組聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、環(huán)氧樹脂、橡膠、氟橡膠、腈、三元乙丙橡膠(EPDM)、其他聚合物、這些材料的組合以及類似材料。在一些方面，形狀記憶材料可描述為具有“形狀記憶”屬性。如本文所使用的，術(shù)語“形狀記憶”是指材料的如下性質(zhì)材料能被加熱至高于材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(GTT)， 然后可被壓縮并被冷卻至更低溫度而保持被壓縮狀態(tài)。但是，然后通過再次加熱該材料至接近或高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(GTT)，該材料就可恢復(fù)至原始形狀和尺寸的狀態(tài)，即被壓縮前的狀態(tài)?？蓪承┖铣珊蛡鹘y(tǒng)泡沫的這種材料組配制成能達(dá)到所需的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以用于指定場合。例如，可將發(fā)泡媒質(zhì)配制成使其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度稍低于井下某深度位置的預(yù)期溫度，其中在該深度位置使用該發(fā)泡煤質(zhì)。所選定的材料可包括傳統(tǒng)泡沫或不同泡沫及其他材料的合成物。另外，可將泡沫煤質(zhì)配制成其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于井眼內(nèi)選定位置的預(yù)期溫度，其中在該選定位置操作者希望釋放出流體。盡管本發(fā)明的教導(dǎo)可應(yīng)用到各種地下場合，但是，為簡便起見，將描述烴開采井眼所使用的這種流體輸送裝置的說明性實(shí)施例。盡管完全為圓柱形或正方形的形狀通常十分適于吸收選定流體和用于井眼場合， 但是包括形狀記憶材料的構(gòu)件的初始(原始的)形狀可改變。盡管帶有壓縮的密封邊緣的容器或囊形構(gòu)件尤其適于儲存選定的工作液，但是，一旦形狀記憶材料構(gòu)件被壓縮且冷卻至溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，該構(gòu)件的形狀也可發(fā)生變化。在某些實(shí)施例中，一裝置可被構(gòu)造成傳輸材料，該材料包括但不局限于工作液，該工作液用于井眼內(nèi)以改善烴從地層流入井眼、然后通過井眼流到地表的流動。另外，也可使用所述工作液來減小井眼內(nèi)的腐蝕和浙青烯的形成。一方面，該裝置可使用形狀記憶材料， 從而在第一溫度下將工作液密封在內(nèi)部結(jié)構(gòu)或團(tuán)塊中、在升高的第二溫度下在井眼內(nèi)釋放出工作液。該裝置可形成為具有任何合適尺寸和形狀(如容器形狀或盒狀)，以將選定工作液密封在其中?？梢圆捎萌缦路绞綄⑦@種裝置輸送到井眼內(nèi)將該裝置放置在流體中，然后將該流體從地表泵送到井眼內(nèi)的選定位置處。該裝置可包括由可滲透的形狀記憶開孔泡沫構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和由不可滲透的泡沫構(gòu)成的外表面。在高于形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下，可滲透的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可在展開狀態(tài)下接收工作液。一旦冷卻并壓縮該裝置的一部分形狀記憶材料，就可在低于形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下密封工作液。一旦加熱該裝置至高于形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，該裝置就在生產(chǎn)區(qū)域中的選定位置(例如選定深度)將工作液從內(nèi)部結(jié)構(gòu)中釋放出來。在一些方面中，用于流體輸送裝置的泡沫可由被加工成具有所需的彈性屬性的媒質(zhì)制成。通過將氣泡引入發(fā)泡媒質(zhì)空氣或氣體或氣體混合物中會使發(fā)泡媒質(zhì)膨脹以形成任何尺寸的孔隙，通過這種膨脹作用該媒質(zhì)可形成為固體結(jié)構(gòu)。在其他方面，可使用合成泡沫，該合成泡沫通常是質(zhì)輕的工程泡沫，可通過將空心球體(通常為玻璃、陶瓷或聚合物球體)嵌入樹脂基體中來制造這種泡沫。之后可通過分解作用不斷地處理掉被嵌入的球體， 盡管這種方式并不是處理掉球體的唯一選擇。一旦被嵌入的球體被處理掉，就留下了具有本質(zhì)上為泡沫結(jié)構(gòu)的固體材料。圖1-5示出了流體輸送裝置及其制造方法。這種裝置可容納、輸送選定的流體材料，并將選定的該流體材料釋放到井眼內(nèi)的選定位置處。圖1和2示出了該裝置的一些元件，在將流體密封在該裝置內(nèi)之前，該裝置被配置成用來吸入流體。圖2示出了處于展開狀態(tài)下的流體輸送裝置，此狀態(tài)下該裝置被加熱至其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上。圖3示出了其溫度低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度狀態(tài)下的流體輸送裝置，此狀態(tài)下選定流體被密封在該裝置內(nèi)。如圖3所示，該裝置和容納在其中的流體被密封，并被輸送到井眼內(nèi)的選定位置處。圖 4示出了在溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)處于展開狀態(tài)下的該裝置，此狀態(tài)下該裝置在井眼中的選定位置釋放出選定流體。圖5示出了同步制造多個(gè)流體輸送裝置的系統(tǒng)。參照圖1，該圖示出了示例性的流體輸送裝置10的局部側(cè)視圖。示出了流體輸送裝置10包括由可滲透的多孔泡沫層12、14構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在一個(gè)方面中，泡沫層12、14 通過連接平面16連接在一起，該連接平面含有粘結(jié)劑或適于連接可滲透泡沫層12、14的類似連接機(jī)構(gòu)?？蓾B透的泡沫層12、14可由開孔的形狀記憶聚合物泡沫組成，該泡沫可受某種能量如溫度的影響而膨脹或收縮。另一方面，該裝置10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可由可滲透的單層泡沫組成，而不是由分開的泡沫層12、14組成。在此情況下，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)不具有連接平面。 如圖所示，流體輸送裝置10在室溫下或溫度接近室溫時(shí)處于某一狀態(tài)或形狀，該溫度可低于內(nèi)部結(jié)構(gòu)12、14的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因而，流體輸送裝置10的形狀和性質(zhì)隨著溫度變化而改變。如圖所示，流體輸送裝置10還包括不可滲透的第一外表面18和不可滲透的第二外表面20。不可滲透的第一外表面18和不可滲透的第二外表面20包括基本不可滲透或完全不可滲透的材料，當(dāng)所述第一、第二外表面18和20的外部分被壓縮時(shí)，這種不可滲透的材料可形成密封，從而將選定流體容納和保持在流體輸送裝置10內(nèi)。相對于由可滲透泡沫構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)12、14而言，不可滲透的第一和第二外表面18、20可稱為密封的外表面層。 另外，不可滲透的第一和第二外表面18、20可分別通過連接件22和M連接或接合到可滲透的泡沫層12和14上。連接件22和M可包括或使用合適的連接構(gòu)件、粘結(jié)劑或連接工藝。如圖1所示，示出了室溫下流體輸送裝置10是平圓板或圓盤形式。如下詳細(xì)所述，當(dāng)流體輸送裝置10被加熱至溫度高于由可滲透泡沫層12和14構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，該流體輸送裝置就呈現(xiàn)出基本平坦的延展形狀。圖2示出了示例性流體輸送裝置10的透視圖。所闡示的該實(shí)施例示出了流體輸送裝置10處于平坦的圓形或圓盤形。不可滲透泡沫制作的表面層18、20位于由可滲透泡沫層12和14構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的外部分上，從而使得工作液能夠沿圖示的液流箭頭沈所示方向流入流體輸送裝置10中。圖中所示的該流體輸送裝置10處于展開狀態(tài)，該狀態(tài)下由可滲透泡沫層12和14構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被加熱至高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，從而使得所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)(12和14)通過暴露的可滲透邊緣27接收流體。如圖所示，所述可滲透邊緣 27位于平坦圓盤形裝置10的外圍周圍。流體輸送裝置10也可采用其他形狀，包括但不限于正方形、六邊形、對稱或非對稱多邊形、或任何合適的三維結(jié)構(gòu)。另外，可采用任何合適結(jié)構(gòu)來暴露所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分，從而可使液流26進(jìn)入流體輸送裝置10中。一方面，流體輸送裝置10可接收工作液流沈，從而填充內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的開孔結(jié)構(gòu)基體中的孔口或腔室。 在某一實(shí)施例中，每一外表面層18和20的厚度可大致為每一內(nèi)部結(jié)構(gòu)層12和14厚度的15-35%或?yàn)槠渌线m厚度。可選地，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)由單一泡沫層構(gòu)成的實(shí)施例中，每一外表面層厚度可大致為內(nèi)部結(jié)構(gòu)的單一泡沫層厚度的5-20%。在溫度接近或高于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，外表面層結(jié)構(gòu)可使流體流入內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。如圖2所示，通過注入流體、使裝置10浸沒在工作液的溶液中，或通過其他合適過程來將流體添加到內(nèi)部結(jié)構(gòu)12和14的可滲透多孔材料中，從而工作液可滲透到或被吸收到流體輸送裝置10中。例如，可對流體輸送裝置10抽真空以形成真空容器，從而可在密封該結(jié)構(gòu)之前可將工作液吸入到裝置10中。圖3是流體輸送裝置10的一個(gè)實(shí)例的透視圖，該裝置被壓縮成第二形狀以容納選定的工作液。流體輸送裝置10的所示形式可以是容器狀、囊形或藥丸狀。如圖所示，流體輸送裝置10包括被壓縮的密封部分，其靠近該裝置的外圍(外部)部分觀。一方面，外圍部分觀是該裝置10的一部分，在該部分處由可滲透泡沫層12和14構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及密封的外表面18和20已經(jīng)被壓縮且被冷卻。因而，在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)12和14的形狀記憶材料的邊緣被壓縮，從而使外表面18和20擠壓在一起。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)12和14滲透有所需量的工作液之后，壓縮外圍部分觀，從而將工作液密封在裝置10 內(nèi)。另外，環(huán)氧基樹脂、結(jié)合結(jié)構(gòu)或密封機(jī)構(gòu)可放置在外圍部分觀和/或邊緣部分四上以將工作液密封在裝置10內(nèi)。一旦將裝置10壓縮成容器形狀，通過將裝置10冷卻至低于內(nèi)部結(jié)構(gòu)(12，14)的形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，工作液就被密封在該裝置內(nèi)?？墒褂萌魏魏线m方法或機(jī)構(gòu)來壓縮和密封所述裝置10的外圍部分28。例如，可通過朝向彼此擠壓兩個(gè)位于外表面18和20的各側(cè)上的剛性環(huán)形結(jié)構(gòu)來壓縮外圍部分觀，從而形成了位于中央的、容納工作液的囊式部分30的空間。由可滲透泡沫12、14構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及不可滲透表面18、20可包括形狀記憶材料，該形狀記憶材料當(dāng)被冷卻至溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)可保持第二形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，外表面18和20可不包括形狀記憶材料。在另一實(shí)施例中，外表面18和20可包括形狀記憶材料，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)12和14可不包括形狀記憶材料(S卩，內(nèi)部結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的開孔泡沫材料構(gòu)成)。在壓縮所述外圍部分觀之后，裝置10可被冷卻至低于可滲透的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(12 和14)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而將流體輸送裝置10形成為容器形狀。因此，工作液被密封在容器形狀的裝置10中。在加熱該裝置10至高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形狀記憶屬性會使流體輸送裝置10恢復(fù)到圖1所示的大致為盤形的形狀。在一實(shí)施例中，在裝置被形成為盤形形狀(如圖2所示)之前，不可滲透的泡沫層18和20的厚度均可大致為1/32英寸。在壓縮流體輸送裝置10的外圍部分觀以密封工作液之后，邊緣部分四的厚度大致為1/16英寸。因此，這種示例性的容器狀裝置10可將由可滲透泡沫12和14構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)位于外圍部分觀附近的部分壓縮至厚度大致為1/32至1/64英寸。任何其他尺寸可用于達(dá)到本發(fā)明的上述目的。一方面，根據(jù)本發(fā)明的流體輸送裝置可布置到井眼中。在這種應(yīng)用中，流體輸送裝置10—旦布置在選定位置，就可將該裝置內(nèi)的流體釋放出來以提高井眼內(nèi)的烴產(chǎn)量或保護(hù)井內(nèi)裝置如閥、阻氣門等等。也可使用工作液來減少腐蝕或材料沉積，從而減少井眼的停工期和維護(hù)。例如工作液可以是酸性的，從而可有效消除或抑制蠟聚集在井眼內(nèi)的選定位置處。另外，可使用工作液來消除或減少生產(chǎn)液流內(nèi)的材料沉積。圖4是處于盤形狀態(tài)的流體輸送裝置10的透視圖。當(dāng)該裝置被再次加熱至高于形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)就會呈現(xiàn)出所示盤形形式，從而可釋放出選定的工作液。如圖所示，液流32表示從內(nèi)部結(jié)構(gòu)中釋放出來的工作液。一方面，流體輸送裝置10 恢復(fù)到其初始的圓形或盤形(類似于圖2所示的形狀)。流體輸送裝置10的形狀由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)12和14的形狀記憶屬性而變化。內(nèi)部結(jié)構(gòu)12和14 一旦被加熱至高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，其就可恢復(fù)到基本上展開的盤形形式。因而，在外圍部分觀限定的范圍內(nèi)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)膨脹時(shí)該裝置的囊式部分30就釋放出工作液，從而打開了液流32的通道。當(dāng)井眼內(nèi)的選定位置處的溫度將流體輸送裝置加熱至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)， 該裝置的容器形狀(圖幻就變成了展開的盤形形狀(圖4)。在一實(shí)施例中，流體輸送裝置10可由使得該裝置在釋放工作液之后隨著時(shí)間的流失而在井內(nèi)會分解的材料構(gòu)成?？蛇x擇地，釋放出工作液之后，可通過流體(如泥漿)將該流體輸送裝置10泵送到井眼的地表上。在圖3所示的實(shí)施例中，可通過被泵送到井眼中的泥漿來輸送多個(gè)流體輸送裝置 10。一旦流體輸送裝置10到達(dá)井眼內(nèi)的選定位置處，該選定區(qū)域的溫度就會升高而高于形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。從而，流體輸送裝置10就恢復(fù)到展開的平坦形狀(圖4)， 從而在井眼內(nèi)的選定位置處釋放工作液。井眼內(nèi)選定位置的溫度可通過合適機(jī)構(gòu)來控制， 該機(jī)構(gòu)包括但不限于壓力操作裝置、加熱蛇形管、傳感與反饋系統(tǒng)或這些裝置的組合。圖5是多個(gè)流體輸送裝置36的生產(chǎn)板34的透視圖，其中，可同時(shí)使多個(gè)流體傳送裝置36密封有工作液，從而可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。如圖所示，每一流體輸送裝置36的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以是連接到由不可滲透泡沫形成的外表面18和20上的單層可滲透泡沫12。該層可滲透泡沫由形狀記憶材料如SMP構(gòu)成，且可連接到外表面18和20上。在處于高于可滲透泡沫12和/或不可滲透泡沫的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度時(shí)，生產(chǎn)板34可保持為展開的平板形狀。當(dāng)處于展開的平板形狀時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)板34可被滲透以工作液，從而使每一流體輸送裝置接收選定量的流體。在生產(chǎn)板34接收工作液之后，可使用一機(jī)構(gòu)來壓縮每一輸送裝置36 的外表面18和20的外圍部分，從而將工作液密封在每一流體輸送裝置36的“囊”內(nèi)。在將生產(chǎn)板34冷卻至低于可滲透泡沫和/或不可滲透泡沫的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之后，可沿線38 切割生產(chǎn)板；34以分開每一流體輸送裝置36，從而將選定的工作液密封在每一裝置內(nèi)。如圖所示，在沿線38將輸送裝置分開之后，該流體輸送裝置36基本上是正方形?？筛淖儼搴脱b置的結(jié)構(gòu)和形狀以改進(jìn)生產(chǎn)工藝并滿足特定應(yīng)用場合的要求。如上所述，一旦每一流體輸送裝置36被密封且被冷卻而低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，每一裝置可被泵送到井眼中，然后通過加熱該裝置使其溫度高于可滲透泡沫層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而在井眼內(nèi)選定區(qū)域釋放工作液。圖6顯示了用于制造流體輸送裝置、以及將流體輸送到井眼內(nèi)的選定位置處的示例性方法或工藝。在步驟42中，由不可滲透的外表面以及由形狀記憶材料組成的可滲透的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成了流體輸送裝置的第一形狀(即，圓盤形狀)。在步驟44中，當(dāng)該裝置被加熱至溫度高于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)該裝置膨脹。在步驟46中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)接收選定流體。在步驟48中，該裝置被密封并被壓縮以形成第二形狀(例如，容器形狀)以容納選定流體。在步驟50中，容器被冷卻而低于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而保持該裝置的第二形狀。在步驟52中，該流體輸送裝置被輸送到井眼內(nèi)選定位置處。在井眼內(nèi)的選定位置將該加熱至高于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，使得該裝置恢復(fù)到其展開的第一形狀，從而釋放出選定流體。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括形狀記憶構(gòu)件，其具有被密封的外表面和能夠滲透的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；和選定的流體，在第一溫度下該選定的流體被放置和密封在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)；其中，當(dāng)形狀記憶構(gòu)件被加熱至第二溫度時(shí)該選定的流體從所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)中釋放出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述被密封的外表面包括不可滲透的泡沫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括開孔泡沫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述第一溫度低于所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，第二溫度高于所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，在所述第一溫度下形狀記憶構(gòu)件具有容器狀的第一形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，在所述第二溫度下形狀記憶構(gòu)件具有平坦的、展開的第二形狀。
8.一種裝置，包括構(gòu)件，該構(gòu)件包括形狀記憶材料，所述構(gòu)件被構(gòu)造為在第一溫度下該構(gòu)件容納選定流體，而一旦將該構(gòu)件加熱至第二溫度該構(gòu)件就釋放選定流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，該構(gòu)件包括由不可滲透的泡沫構(gòu)成的外表面和由能夠滲透的開孔泡沫構(gòu)成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述第一溫度低于形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，所述第二溫度高于形狀記憶材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
12.一種用于使裝置容納流體的方法，包括提供形狀記憶構(gòu)件，該構(gòu)件包括構(gòu)造為接收選定流體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；加熱該形狀記憶構(gòu)件以使其呈現(xiàn)第一形狀；將選定流體放置在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)中；以及密封并冷卻該形狀記憶構(gòu)件以使選定流體保持在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，包括將不可滲透的構(gòu)件設(shè)置在形狀記憶材料的外表面的一部分上，其中，使所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分暴露在外以在密封所述形狀記憶構(gòu)件之前接收選定流體。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，密封并冷卻形狀記憶構(gòu)件的步驟包括冷卻所述形狀記憶構(gòu)件至低于形狀記憶構(gòu)件的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，加熱形狀記憶構(gòu)件的步驟包括加熱形狀記憶構(gòu)件至基本等于或高于形狀記憶構(gòu)件的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，提供形狀記憶構(gòu)件的步驟包括在加熱形狀記憶構(gòu)件至等于或大于形狀記憶構(gòu)件的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度之后，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)釋放出選定流體。
17.一種用于將選定流體放置在井眼內(nèi)選定位置處的方法，包括獲得一種裝置，其中該裝置包括形狀記憶構(gòu)件，該形狀記憶構(gòu)件具有密封的外表面以及可滲透的多孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)；以及，在第一溫度下被放置并被密封在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的選定流體；其中，當(dāng)形狀記憶構(gòu)件被加熱至第二溫度時(shí)所述選定流體從內(nèi)部結(jié)構(gòu)中釋放出來；將該裝置輸送到井眼內(nèi)的選定位置處；以及升高所述選定位置處的溫度至第二溫度以釋放出所述選定流體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，將裝置輸送到選定位置處的步驟包括在液體中泵送該裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，將裝置輸送到選定位置處的步驟包括保持該裝置處于第一溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，所述第一溫度低于所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，升高井眼內(nèi)選定位置處的溫度至第二溫度的步驟包括加熱該裝置至高于所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。
全文摘要
在多個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種裝置，該裝置包括形狀記憶構(gòu)件和選定流體，該構(gòu)件具有密封的外表面和可滲透的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在第一溫度下該選定流體被放置和密封在內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)。當(dāng)形狀記憶構(gòu)件被加熱至第二溫度時(shí)該選定流體從內(nèi)部結(jié)構(gòu)中釋放出來。
文檔編號E21B33/12GK102575506SQ201080042160
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者A·D·加布里施, J·J·巴納德 申請人:貝克休斯公司