[發(fā)明專利]可膨脹制品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380043020.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN104583530B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O·A·馬茲雅;J·E·古德森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貝克休斯公司
• 主分類號(hào): E21B23/06
• 分類號(hào): E21B23/06;E21B33/10
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 柳冀

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2012年8月14日提交的美國(guó)申請(qǐng)13/585160的權(quán)益，其在此整體引入作為參考。

發(fā)明背景

流體可膨脹材料和流體吸收劑材料用于多種行業(yè)。例如，在井下鉆探和完井行業(yè)中，可膨脹材料用于多種封隔器、隔離、啟動(dòng)和當(dāng)暴露于特定井下流體如油和水時(shí)自動(dòng)起作用的密封裝置。雖然這些可膨脹材料令人滿意地用于多種用途，但是本領(lǐng)域總是歡迎對(duì)于可膨脹材料和吸收劑材料體系的進(jìn)步和替代選項(xiàng)。

發(fā)明概述

可膨脹制品，其包括基體材料；和位于該基體材料中的可剝離石墨烯基材料，其中該可剝離石墨烯基材料經(jīng)操作性地布置，從而當(dāng)暴露于選定流體時(shí)，通過吸著該流體中的顆粒而促進(jìn)該可膨脹制品的膨脹，該膨脹使該可膨脹制品能夠配合相鄰結(jié)構(gòu)。

使用可膨脹制品的方法，其包括使根據(jù)以上所述的可膨脹制品暴露于選定流體；用該選定流體使該可膨脹制品膨脹；用該石墨烯基材料吸著該流體中的顆粒，從而促進(jìn)該膨脹；和在膨脹之后使該可膨脹制品與相鄰結(jié)構(gòu)配合。

制造可膨脹制品的方法，其包括將石墨烯基材料置于基體材料中，以獲得可膨脹材料；剝離該石墨烯基材料；和使該可膨脹材料形成制品，該制品以可膨脹的方式響應(yīng)選定流體，該石墨烯基材料經(jīng)操作性地布置，從而當(dāng)暴露于選定流體時(shí)，通過吸著該流體中的顆粒而促進(jìn)該可膨脹制品的膨脹。

附圖說明

以下說明不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是任何方式的限定。參照附圖，相似的元件具有相似的編號(hào)。

圖1示意地描述了制造和使用可膨脹制品的過程。

圖2描述了剝離圖1制品的石墨烯基材料的一個(gè)例子，包括使插層物增大。

發(fā)明詳述

在這里參照附圖，以示例和非限制的方式，對(duì)公開的裝置和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

現(xiàn)在參照附圖，圖1中示意地顯示了制造和使用可膨脹制品10的過程。最終形成制品10的該過程開始于形成可剝離石墨烯基材料配混物12。石墨烯基材料是指石墨烯、石墨、氧化石墨烯、氧化石墨、石墨層間化合物和它們包含官能團(tuán)的衍生形式，官能團(tuán)例如包括羧基、環(huán)氧基、醚、酮、胺、羥基、烷氧基、烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、內(nèi)酯、官能化聚合型或低聚型基團(tuán)，或者包括前述官能團(tuán)中至少一種的組合。石墨層間化合物可能包含插層劑，例如酸、金屬、堿金屬與汞或鉈的二元合金、堿金屬與第V族元素(例如P、As、Sb和Bi)的二元化合物、金屬硫?qū)倩?包括金屬氧化物例如三氧化鉻、PbO₂、MnO₂，金屬硫化物和金屬硒化物)、金屬過氧化物、金屬超氧化物、金屬氫化物、金屬氫氧化物、由含氮化合物配位的金屬、芳族烴(苯、甲苯)、脂族烴(甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、正己烷)和它們的氧衍生物、鹵素、氟化物、金屬鹵化物、含氮化合物、無機(jī)化合物(例如三氯三噻唑、亞硫酰氯)、有機(jī)金屬化合物、氧化化合物(例如過氧化物、高錳酸根離子、氯離子、氯酸根離子、高氯酸根離子、次氯酸根離子、As₂O₅、N₂O₅、CH₃ClO₄、(NH₄)₂S₂O₈、鉻酸根離子、重鉻酸根離子)、溶劑，或者包括前述中至少一種的組合。示例性的酸包括硝酸、硫酸、醋酸、CF₃COOH、HSO₃F、HSO₃Cl、HSO₃CF₃、過硫酸(例如H₂SO₅、H₂S₂O₈)、磷酸、H₄P₂O₇、高氯酸、H₃AsO₄、H₂SeO₄、HIO₄、H₅IO₆、HAuCl₄、H₂PtCl₆，或者包括前述中至少一種的組合。示例性的金屬包括堿金屬(例如鋰、鈉、鉀等)、堿土金屬(例如鎂、鈣、鍶等)、稀土金屬(例如鈧、釔、鑭系元素等)、過渡金屬(例如鐵、鎢、釩、鎳等)和過渡后金屬(例如鋁、錫等)。示例性的金屬鹵化物包括NaI、FeCl₃、CuCl₂、AuCl₃、MoCl₅、SbCl₅等。含氮化合物包括例如氨、銨、肼、胺和酰胺。示例性的鹵素包括Cl₂、Br₂、BrCl、ICl、IBr、BrF₃、BrF₅和IF₅。示例性的氟化物包括鹵素氟化物、氟化硼、氟化氫、PF₅、AsF₅和稀有氣體氟化物。示例性的溶劑包括苯、甲苯、鄰二甲苯、二甲亞砜、呋喃、四氫呋喃、鄰二噁烷、間二噁烷、對(duì)二噁烷、二甲氧基乙烷、N-甲基-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、γ-丁內(nèi)酯、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、苯甲酸芐酯、六氟苯、八氟甲苯、五氟芐腈、五氟吡啶、吡啶、二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺、硝基甲烷和芐腈。這些材料可以布置為片材、層或薄層，從而提供極高的表面積和親油性。有利地，高表面積與親油性的組合使這些和其他石墨烯基材料能夠吸附和/或吸收(總的來說，吸著)相對(duì)大量的某些流體顆粒，特別是油、烴和其他有機(jī)流體。進(jìn)而，這種對(duì)大量顆粒的吸著促進(jìn)在暴露于具有被配混物12吸著的組分(例如油或烴)的流體時(shí)，制品10的膨脹或者體積增加。