(57)【要約】【課題】高深度化など炭化水素資源回収のための採掘条件がますます過酷かつ多様なものとなっているもとで、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与するダウンホールツール用の部材を提供すること。【解決手段】温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の低下率が５％以上、特に好ましくは５０％以上であるダウンホールツール用ゴム部材、好ましくはシール部材、ボールシーラーまたはボールシート；該ゴム部材を備えるダウンホールツール、並びに、該ダウンホールツールを使用する炭化水素資源の回収方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５％以上であることを特徴とするダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項２】
温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が２０％以上である請求項１記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項３】
温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５０％以上である請求項１記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項４】
温度１５０℃の水に６時間浸漬後の体積の、浸漬前の体積に対する増加率が２０％未満である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項５】
温度１５０℃の水に６時間浸漬後の体積が、浸漬前の体積に対して減少する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項６】
温度１５０℃の水に７２時間浸漬後の質量の、浸漬前の質量に対する減少率が５〜１００％である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項７】
温度１５０℃の水に７２時間浸漬後の質量の、浸漬前の質量に対する減少率が５〜１００％であることを特徴とするダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項８】
温度６６℃における引張破断ひずみが５０％以上、７０％ひずみ圧縮応力が１０ＭＰａ以上かつ圧縮破断ひずみが５０％以上である請求項１乃至７のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項９】
表面硬度がＡ６０〜Ｄ８０の範囲内である請求項８記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項１０】
ドライ環境下で安定であり、温度２３℃の水に６時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の１時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５％未満である請求項１乃至９のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項１１】
温度６６℃において、圧縮ひずみ５％における圧縮応力に対する、圧縮ひずみ７０％における圧縮応力の比率が５倍以上である請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項１２】
ウレタンゴム、天然ゴム、ポリイソプレン、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、アクリルゴム、脂肪族ポリエステルゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項１３】
加水分解性を有する官能基を有するゴムを含有する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項１４】
シール部材である請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項１５】
ボールシーラーまたはボールシートである請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項１６】
保護部材である請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツール。
【請求項１８】
フラックプラグ、ブリッジプラグ、パッカー及びスリーブシステムからなる群より選ばれる請求項１７記載のダウンホールツール。
【請求項１９】
請求項１７または１８記載のダウンホールツールを使用する炭化水素資源の回収方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔内をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法。
【請求項２１】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材を備え、
さらに分解性材料を含有する他のダウンホールツール用部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔内をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法。
【請求項２２】
他のダウンホールツール用部材に含有される分解性材料がポリグリコール酸である請求項２１記載の炭化水素資源の回収方法。
【請求項２３】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のダウンホールツール用ゴム部材を備え、該ダウンホールツール用ゴム部材が、他のダウンホールツール用部材に接する、及び／または、他のダウンホールツール用部材を覆うように配置されてなるダウンホールツールを使用して、坑井処理を行った後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油または天然ガス等の炭化水素資源を産出し、炭化水素資源を回収するためのダウンホールツール用ゴム部材、及びダウンホールツール、並びに炭化水素資源の回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油または天然ガス等の炭化水素資源は、多孔質で浸透性の地下層を有する井戸（油井またはガス井。総称して「坑井」ということがある。）を通じて採掘され生産されてきた。エネルギー消費の増大に伴い、坑井の高深度化が進み、世界では深度９０００ｍを超える掘削の記録もあり、日本においても６０００ｍを超える高深度坑井がある。採掘が続けられる坑井において、時間経過とともに浸透性が低下してきた地下層や、さらには元々浸透性が十分ではない地下層から、継続して炭化水素資源を効率よく採掘するために、生産層を刺激（stimulate）することが行われ、刺激方法としては、酸処理や水圧破砕法が知られている（特許文献１）。酸処理は、塩酸やフッ酸等の酸を生産層に注入し、岩盤の反応成分（炭酸塩、粘土鉱物、ケイ酸塩等）を溶解させることによって、生産層の浸透性を増加させる方法であるが、強酸の使用に伴う諸問題が指摘され、また種々の対策を含めてコストの増大が指摘されている。そこで、流体圧を利用して生産層に、細孔を形成させる穿孔（perforation）や、亀裂（フラクチャ、fracture）を形成させる水圧破砕法（「フラクチャリング（fracturing）」ということもある。）が注目されている。
【０００３】
水圧破砕法は、水圧等の流体圧（以下、単に「水圧」ということがある。）により生産層に穿孔や亀裂を発生させる方法であり、一般に、垂直な孔を掘削し、続けて、垂直な孔を曲げて、地下数千ｍの地層内に水平な孔を掘削した後、それらの坑井孔（坑井を形成するために設ける孔を意味し、「ダウンホール」ということもある。）内にフラクチャリング流体等の流体を高圧で送り込み、高深度地下の生産層（石油または天然ガス等の炭化水素資源を産出する層）に水圧によって亀裂（フラクチャ）等を生じさせ、該フラクチャ等を通して炭化水素資源を採取・回収するための生産層の刺激方法である。水圧破砕法は、いわゆるシェールオイル（頁岩中で熟成した油）、シェールガス等の非在来型資源の開発においても、有効性が注目されている。
【０００４】
水圧等の流体圧によって形成された亀裂（フラクチャ）等は、水圧がなくなれば直ちに地層圧により閉塞されてしまう。亀裂（フラクチャ）の閉塞を防ぐために、高圧で送り込まれるフラクチャリング流体（すなわち、フラクチャリングに使用する坑井処理流体）にプロパント（proppant）を含有させて、坑井孔内に送り込み、亀裂（フラクチャ）にプロパントを配置することが行われている。フラクチャリング流体に含有させるプロパントとしては、無機または有機材料が使用されるが、できるだけ長期間、高温高圧の高深度地下の環境内で、フラクチャの閉塞を防ぐことが可能であることから、従来、シリカ、アルミナその他の無機物粒子が使用され、砂粒、例えば２０／４０メッシュの砂などが汎用されている。
【０００５】
フラクチャリング流体等の高圧で送り込まれる坑井処理流体としては、水ベース、油ベース、エマルジョンの各種のタイプが用いられる。坑井処理流体には、プロパントを、坑井孔内のフラクチャを生じさせる場所まで運搬し得る機能が求められるので、通常は所定の粘度を有し、プロパントの分散性が良好であるとともに、後処理の容易性、環境負荷の小ささなどが求められる。また、フラクチャリング流体には、プロパントの間に、シェールオイル、シェールガス等が通過できる流路を形成することを目的として、チャネラント（channelant）を含有させることもある。したがって、坑井処理流体には、プロパントのほかに、チャネラント、ゲル化剤、スケール防止剤、岩石等を溶解するための酸、摩擦低減剤など、種々の添加剤が使用される。
【０００６】
高圧で送り込まれる流体を使用して、高深度地下の生産層（シェールオイル等の石油またはシェールガス等の天然ガスなどの炭化水素資源を産出する層）に水圧によって亀裂や穿孔を生じさせるためには、通常、以下の方法が採用されている。すなわち、地下数千ｍの地層内に掘削した坑井孔（ダウンホール）に対して、坑井孔の先端部から順次、目止めをしながら、所定区画を部分的に閉塞し、その閉塞した区画内に流体を高圧で送入して、生産層に亀裂や穿孔を生じさせる。次いで、次の所定区画（通常は、先行する区画より手前、すなわち地上側の区画）を閉塞して亀裂や穿孔を生じさせる。以下、この工程を必要な目止めと、亀裂や穿孔の形成が完了するまで繰り返し実施する。
【０００７】
新たな坑井の掘削だけでなく、既に形成された坑井孔の所望の区画について、再度生産層の刺激を行うこともある。その際も同様に、坑井孔の閉塞とフラクチャリングなどの操作を繰り返すことがある。また、坑井の仕上げを行うために、坑井孔を閉塞して下部からの流体を遮断し、その上部の仕上げを行った後、閉塞の解除を行うこともある。
【０００８】
坑井孔の閉塞及びフラクチャリングなどを行う方法としては、種々の方法が知られており、特許文献２〜特許文献４には、坑井孔の閉塞や固定を行うことができるプラグ（「フラックプラグ」、「ブリッジプラグ」または「パッカー」等と称することもある。）が開示されている。例えば、特許文献２には、坑井掘削用のダウンホールプラグ（以下、単に「プラグ」ということがある。）が開示されており、具体的には、軸方向に中空部を有するマンドレル（本体）、マンドレルの軸方向と直交する外周面上に、軸方向に沿って、リングまたは環状部材（annular member）、第１の円錐状部材（conical member）及びスリップ（slip）、エラストマーまたはゴム等から形成される可鍛性要素（malleable element）、第２の円錐状部材及びスリップ、並びに、回り止め機構（anti-rotation feature）を備えるプラグが開示されている。この坑井掘削用のダウンホールプラグによる坑井孔の封鎖は、以下のとおりである。すなわち、マンドレルをその軸方向に移動することにより、リングまたは環状部材と回り止め機構との間隙が縮小することに伴い、スリップが円錐状部材の傾斜面に当接し、円錐状部材に沿って進むことで、外方に放射状に拡大して坑井孔の内壁に当接して坑井孔に固定されること、及び、可鍛性要素が拡径変形して坑井孔の内壁に当接して坑井孔を封鎖することによる。マンドレルには、軸方向の中空部が存在し、これにボール等をセットすることにより、坑井孔を封鎖することができる。
【０００９】
また、特許文献５には、スリーブ（sleeve）内に、中心部に通路（passageway）を貫通して設けたフラクチャスリーブピストン（fracture sleeve piston。「ピストン」または「ピストンプラグ」という場合もある。）の所定数をスリーブの軸方向に移動可能に順次配列し、所望のピストンの通路を選択的に閉鎖することによって、ピストンの上下の空間を隔離して、坑井孔内に閉鎖された隔離ゾーン（isolation zone）を形成し、該隔離ゾーンを空気や流体で加圧することによって、スリーブにおいて予め弱く構成されている箇所を破壊し、坑井孔内壁を穿孔しまたは亀裂を発生させるスリーブシステム（「フラックスリーブ」という場合もある。）が開示されている。具体的には、通路の閉鎖は、別途提供されるボールシーラー（ball sealer。単に「ボール」ということもある。）によって行われ、閉鎖を確実なものとするために、ピストンに設けた通路においてボールシーラーが当接する箇所にボールバルブシート（ball valve seat）が備えられていることが記載されている。ボールバルブシート（ball valve seat）は、通常、「ボールシート」または単に「シート」と称されることもあり、ピストン本体と同一部材でもよいし、別部材としてもよい。
【００１０】
坑井掘削用のダウンホールプラグは、坑井が完成するまで順次坑井内に配置されるが、シェールオイル等の石油またはシェールガス等の天然ガス（以下、総称して「石油や天然ガス」または「石油または天然ガス」ということがある。）などの生産が開始される段階では、これらを除去する必要がある。プラグは、通常、使用後に閉塞を解除して回収できるように設計されていないため、破砕（mill）、ドリル空け（drill out）その他の方法で、破壊されたり、小片化されたりすることによって除去されるが、破砕やドリル空け等には多くの経費と時間を費やす必要があった。また、使用後に回収できるように特殊に設計されたプラグ（retrievable plug）もあるが、プラグは高深度地下に置かれたものであるため、そのすべてを回収するには多くの経費と時間を要していた。
【００１１】
特許文献２には、プラグを形成する材料として、金属材料(アルミニウム、スチール、ステンレス鋼等)、繊維、木、複合材及びプラスチックなどが広く例示され、好ましくは、炭素繊維等の強化材を含有する複合材、特に、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の重合体複合材であること、マンドレルがアルミニウムまたは複合材料で形成されることが記載されている。一方、ボール等は、先に説明した材料のほかに、温度、圧力、ｐＨ（酸、塩基）等により分解する材料を使用できることが記載されている。しかしながら、特許文献２には、ダウンホールツールまたはその部材のいずれについて、生分解性材料を含有する材料を使用するのかについての開示はみられない。
【００１２】
特許文献３には、坑井内の環境に曝されるときに分解する生分解性材料を含有する使い捨て型のダウンホールツール（ダウンホールプラグ等を意味する。）またはその部材が開示されており、生分解性材料として、ポリ乳酸等の脂肪族ポリエステルなど分解性重合体が開示されている。さらに、特許文献３には、軸方向に流通孔（flow bore）を有する円筒状本体部材（tubular body member）と、該円筒状本体部材の軸方向と直交する外周面上に、軸方向に沿って、上部シーリング要素、中心シーリング要素及び下部シーリング要素から成るパッカー要素集合体（packer element assembly）と、スリップ及び機械的スリップ本体（mechanical slip body）との組み合わせが記載されている。また、円筒状本体部品の流通孔には、ボールをセットすることにより、流体の一方向のみの流れを許容するようにすることが開示されている。
【００１３】
また、特許文献４には、ブリッジプラグ等のダウンホールツールなど、炭化水素資源回収のための坑井掘削において、穿孔やフラクチャリングを行う水圧調整機構（hydraulic regulating mechanism）であって、ダウンホールの条件に曝されると分解する金属由来の要素（metal based element）と、該金属由来の要素と結合され、ダウンホールの条件に曝されると膨潤する膨潤性部材（swellable component）とを備える前記の機構が、記載されている。特許文献４には、具体的には、金属由来の要素として、アルミニウム、カルシウムまたはマグネシウムより選ばれる反応性金属やリチウム、ガリウム、インジウムまたは亜鉛等の合金から形成されるスリップ（slip）やマンドレル（mandrel）が、また、膨潤性部材として、スチレン・イソプレンブロック共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸等から形成されるシール（seal）が、それぞれ記載されている。膨潤性部材としては、塩化ナトリウムのような塩分に曝されると約５０〜２５０％膨潤するものや、炭化水素に曝されることにより膨潤するものが開示されている。
【００１４】
さらに、特許文献５に記載されるスリーブシステム（フラックスリーブ）においては、生産が開始される段階で、ピストン（ピストンプラグ）を除去するために、従来実施されていたドリル空けや破砕による方法に代えて、取り外しツール（removal tool）とピストンプラグの頂部に設けた取り外しツールを受け入れるための戻り止め（detent）との組み合わせにより、スリーブとピストンとを、ねじ係合し、またねじを解放することができる着脱可能なプラグ（detachable plug）が記載されている。
【００１５】
エネルギー資源の確保及び環境保護等の要求の高まりのもと、特に、非在来型資源の採掘が広がる中で、高深度化など採掘条件がますます過酷なものとなり、また、採掘条件の多様化、例えば、温度条件としては深度の多様化等に付随して６０℃程度から２００℃程度までなどと多様化が進んでいる。すなわち、フラックプラグ、ブリッジプラグ、パッカーやスリーブシステム（フラックスリーブ）等のダウンホールツールに使用するダウンホールツール部材としては、数千ｍの深度地下に部材を移送することができる機械強度（引張特性や圧縮特性）、高深度地下のダウンホールの高温かつ高湿度の環境下で、回収対象である炭化水素と接触しても機械強度等が維持される耐油性、耐水性及び耐熱性、穿孔やフラクチャリングを実施するためにダウンホールを閉塞するときに、高圧の水圧によっても閉塞を維持することができるシール性能などの諸特性が求められ、更に加えて、炭化水素資源回収用の坑井が完成した段階では、その坑井の環境条件下（先に説明したように、深度の多様化等に付随し温度条件その他において多様な環境がある。）において、容易に除去することができるという特性を併せ有することが求められるようになってきた。なお、坑井掘削用に使用されるダウンホールツールには、坑井が完成するまで順次坑井内に配置され、高圧の流体によるフラクチャリングや穿孔等の坑井処理を実施し、次いで、何らかの坑井処理が終了し、シール解除して、次の坑井処理を実施することを、順次繰り返し遂行することができるようにするために、種々のセンサーや流路等がダウンホールツール部材として配置されている。これらのセンサーや流路等は、ダウンホールツールを地下の坑井孔内に配置する際に摩擦や他の部材との接触や衝突により、また、坑井処理において使用される高圧流体により、破損や傷損が生じることがないように、保護部材や保護被覆（これらもダウンホールツール部材に該当する。）による保護が行われており、例えば、ウレタンゴム等のゴム材料が使用されている。センサーや流路が、その要求される機能を発揮するときには、該保護部材や保護被覆を除去する必要がある。したがって、センサーや流路等を保護するダウンホールツール用保護部材にも、センサーや流路等に対する保護機能とともに、容易に除去または回収することができる機能が求められるようになってきた。
【００１６】
そこで、高深度化など採掘条件がますます過酷かつ多様なものとなっているもとで、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与するダウンホールツール用の部材が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特表２００３−５３３６１９号公報（米国特許出願公開２００３／００６０３７５号明細書対応）
【特許文献２】米国特許出願公開２０１１／０２７７９８９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開２００５／０２０５２６６号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開２０１１／００６７８８９号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開２０１０／０１３２９５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題の第１の側面は、高深度化など採掘条件がますます過酷かつ多様なものとなっているもとで、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与するダウンホールツール用の部材を提供することにある。さらに、本発明の課題の他の側面は、該部材を備えるダウンホールツールを提供すること、及び、該ダウンホールツールを使用する炭化水素資源の回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究した結果、特有の機械特性を有するゴム部材を選択することにより、課題を解決することができることを見いだし、本発明を完成した。
【００２０】
すなわち、本発明によれば、（１）温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５％以上であることを特徴とするダウンホールツール用ゴム部材が提供される。
【００２１】
また、本発明の第１の側面によれば、発明の具体的な態様として、以下（２）〜（１６）のダウンホールツール用ゴム部材が提供される。
（２）温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が２０％以上である前記（１）のダウンホールツール用ゴム部材。
（３）温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５０％以上である前記（１）のダウンホールツール用ゴム部材。
（４）温度１５０℃の水に６時間浸漬後の体積の、浸漬前の体積に対する増加率が２０％未満である前記（１）〜（３）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（５）温度１５０℃の水に６時間浸漬後の体積が、浸漬前の体積に対して減少する前記（１）〜（３）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（６）温度１５０℃の水に７２時間浸漬後の質量の、浸漬前の質量に対する減少率が５〜１００％である前記（１）〜（５）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（７）温度１５０℃の水に７２時間浸漬後の質量の、浸漬前の質量に対する減少率が５〜１００％であることを特徴とするダウンホールツール用ゴム部材。
（８）温度６６℃における引張破断ひずみが５０％以上、７０％ひずみ圧縮応力が１０ＭＰａ以上かつ圧縮破断ひずみが５０％以上である前記（１）〜（７）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（９）表面硬度がＡ６０〜Ｄ８０の範囲内である前記（８）のダウンホールツール用ゴム部材。
（１０）ドライ環境下で安定であり、温度２３℃の水に６時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の１時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５％未満である前記（１）〜（９）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（１１）温度６６℃において、圧縮ひずみ５％における圧縮応力に対する、圧縮ひずみ７０％における圧縮応力の比率が５倍以上である前記（１）〜（１０）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
【００２２】
（１２）ウレタンゴム、天然ゴム、ポリイソプレン、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、アクリルゴム、脂肪族ポリエステルゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する前記（１）〜（１１）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（１３）加水分解性を有する官能基を有するゴムを含有する前記（１）〜（１２）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（１４）シール部材である前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（１５）ボールシーラーまたはボールシートである前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
（１６）保護部材である前記（１）〜（１３）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材。
【００２３】
本発明の他の側面によれば、発明の具体的な態様として、以下（Ａ）及び（Ｂ）のダウンホールツールが提供される。
（Ａ）前記（１）〜（１６）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツール。
（Ｂ）フラックプラグ、ブリッジプラグ、パッカー及びスリーブシステムからなる群より選ばれる前記（Ａ）のダウンホールツール。
【００２４】
本発明の更に他の側面によれば、発明の具体的な態様として、以下（Ｉ）〜（Ｖ）の炭化水素資源の回収方法が提供される。
（Ｉ）前記（Ａ）または（Ｂ）のダウンホールツールを使用する炭化水素資源の回収方法。
（ＩＩ）前記（１）〜（１６）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔内をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法。
（ＩＩＩ）前記（１）〜（１６）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材を備え、
さらに分解性材料を含有する他のダウンホールツール用部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔内をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法。
（ＩＶ）他のダウンホールツール用部材に含有される分解性材料がポリグリコール酸である前記（ＩＩＩ）の炭化水素資源の回収方法。
（Ｖ）前記（１）〜（１６）のいずれかのダウンホールツール用ゴム部材を備え、該ダウンホールツール用ゴム部材が、他のダウンホールツール用部材に接する、及び／または、他のダウンホールツール用部材を覆うように配置されてなるダウンホールツールを使用して、坑井処理を行った後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の側面によれば、温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５％以上であることを特徴とするダウンホールツール用ゴム部材であることによって、高深度化など採掘条件がますます過酷かつ多様なものとなっているもとで、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与するダウンホールツール用の部材が提供されるという効果が奏される。
【００２６】
本発明の他の側面によれば、前記のダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールであることにより、高深度化など採掘条件がますます過酷かつ多様なものとなっているもとで、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与するダウンホールツールが提供されるという効果が奏される。
【００２７】
本発明の更に他の側面によれば、前記のダウンホールツールを使用する炭化水素資源の回収方法であることにより、高深度化など採掘条件がますます過酷かつ多様なものとなっているもとで、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与する炭化水素資源の回収方法が提供されるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は、本発明によるダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールの一具体例を示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）の本発明によるダウンホールツールがダウンホールを閉塞している状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の第１の側面は、温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５％以上であることを特徴とするダウンホールツール用ゴム部材に関する。すなわち、本発明の第１の側面は、炭化水素資源を回収するためのダウンホールツール用ゴム部材に関し、また、本発明の他の側面は、ダウンホールツール、及び炭化水素資源の回収方法に関する。
【００３０】
Ｉ．ダウンホールツール及びダウンホールツール用ゴム部材
１．ダウンホールツール
ダウンホールツールは、シェールオイル等の石油やシェールガス等の天然ガスなどの炭化水素資源を取得するために、地上（水上を含む）から生産層に向けて坑井を掘削するときに設けられ、坑井の完成後には炭化水素資源を回収するための炭化水素資源の流路となるダウンホール（「坑井孔」、「地下掘削坑」ともいうことがある。）を形成するために使用されるツールの総称である。具体的には、フラックプラグ、ブリッジプラグ、パッカー、セメントリテイナー等の目止めプラグなどがある。これらは通常、マンドレル（芯棒）の周囲にゴム製（ラバー製）の目止め用部材を取り付けてなる構造のものであり、目止めプラグの目止め機構は、マンドレル（芯棒）の引張及び／または圧縮により、ラバー（ゴム）が変形することで目止め作用を発現する。また、ダウンホールツールとしては、スリーブピストン等を備えるスリーブシステム（フラックスリーブ）も含まれる。
【００３１】
２．ダウンホールツール用ゴム部材
本発明のダウンホールツール用ゴム部材とは、例えば、上記したダウンホールツールである目止めプラグにおける目止め用部材等のシール部材や、フラックスリーブ（スリーブシステム）等において使用されるボールシートなどの、ダウンホールツール用のゴム製の部材である。本発明のダウンホールツール用ゴム部材の種類、形状や大きさは、特に限定されない。本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５％以上であることを特徴とするダウンホールツール用ゴム部材であることによって、マンドレル（芯棒）の引張及び／または圧縮によって変形して目止め作用を発現することができるとともに、耐油性・耐水性及び耐熱性を有し、更に必要に応じて容易に分解させることができるので、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与する。
【００３２】
ＩＩ．ダウンホールツール
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールは、該ゴム部材を使用することにより所期の効果を奏することができる限り、その種類、形状や大きさ等、及び、ダウンホールツール用ゴム部材を備える態様は特に限定されない。本発明によるゴム部材を備える効果を発揮する観点から、フラックプラグ、ブリッジプラグ、パッカー及びスリーブシステムからなる群より選ばれるダウンホールツールであることが好ましい。
【００３３】
以下に、代表的なダウンホールツールであるフラックプラグまたはブリッジプラグ（以下、総称して「プラグ」ということがある。）について、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグの構造の具体例を、図１を参照しながら説明する。図１に示したプラグは、マンドレル１、拡径可能な環状のゴム部材２、スリップ３、３’、ウエッジ４、４’、リング５、５’を備えるものであり、拡径可能な環状のゴム部材２が、本発明のダウンホールツール用ゴム部材の具体例となっている使用例に相当する。
【００３４】
１．マンドレル
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグ（すなわち、ダウンホールツールの具体例）が備えるマンドレル１は、通常「芯金」と称されるものであって、断面が略円形状で、断面の直径に対して長さが十分大きく、プラグの強度を基本的に担保する部材である。プラグに備えられるマンドレル１は、断面の直径が、ダウンホール（坑井孔）の大きさに応じて適宜選択され（ダウンホールの内径より僅かに小さいことにより、プラグがダウンホール内を移動可能であり、一方、後述するように拡径可能な環状ゴム部材２の拡径等によりダウンホールの閉塞が可能となる程度の径の差を有する。）、その長さは、断面の直径に対して、例えば５〜２０倍程度であるが、これに限定されるものではない。通常、マンドレル１の断面の直径は、１〜３０ｃｍ程度の範囲であり、多くの場合３〜２０ｃｍ程度の範囲である。
【００３５】
〔中空部〕
プラグに備えられるマンドレル１は、中実のものでもよいが、穿孔やフラクチャリング初期の流路確保、マンドレルの重量の軽減、マンドレルの分解速度のコントロールなどの観点から、マンドレル１が、軸方向に沿う中空部を少なくとも一部に有する中空マンドレルであることが好ましい（中空部は、マンドレルを軸方向に沿って貫通してもよいし、軸方向の一端が閉塞されマンドレルを軸方向に沿って貫通しないものでもよい。）。マンドレル１が軸方向に沿う中空部を有するものである場合、マンドレル１の断面形状は、マンドレル１の直径（外径）及び中空部の外径（マンドレル１の内径に相当する。）を画成する２つの同心円で形成される円環状である。２つの同心円の径の比率、すなわち、マンドレル１の直径に対する中空部の外径の比率が０．７以下であることが好ましく、より好ましくは０．６以下、更に好ましくは０．５以下である。上記の比率が大きすぎると、中空マンドレルの肉厚が薄くなりすぎるため、プラグをダウンホール内に配置したり、ダウンホールの閉塞やフラクチャリング等を行うときに、中空マンドレルの強度（特に引張強さ）が不足して、極端な場合にはプラグが損傷することがある。
【００３６】
〔マンドレルの外周面及び／または内周面〕
マンドレル１の直径及び／または中空部の外径（直径）は、マンドレル１の軸方向に沿って均一でもよいが、軸方向に沿って変化するものでもよい。すなわち、マンドレル１の直径が軸方向に沿って変化することによって、マンドレル１の外周面に凸部、段部や凹部（溝部）などを有するものとしてもよい。また、中空部の直径（マンドレル１の内径）が軸方向に沿って変化することによって、マンドレル１の内周面に凸部、段部や凹部（溝部）などを有するものとしてもよい。マンドレルの外周面及び／または内周面に有する凸部、段部や凹部（溝部）は、マンドレル１の外周面及び／または内周面に、別部材を取り付けたり固定したりするための部位として利用することができ、特に、後述するように、拡径可能な環状のゴム部材を固定するための固定部とすることができ、また、マンドレル１が中空部を有する場合、流体の流れを制御するために使用するボールを保持する座面とすることができる。
【００３７】
〔マンドレルの端部〕
マンドレル１の両端部にはマンドレル１の引張及び／または圧縮を行うための治具を係合することができるように拡径部を備えてもよい。マンドレル１の引張及び／または圧縮においては、約２００００〜５０００００Ｎ、多くの場合、約２５０００〜４５００００Ｎの高荷重がかかり、特に、マンドレル１の拡径部（治具との係合部）には、２〜５倍の応力集中があるので、こうした高荷重に耐えられる強度を有する材料を選択する必要がある。
【００３８】
〔材料〕
プラグに備えられるマンドレル１を形成する材料としては、プラグの強度を基本的に担保することができる限り特に制限がない。例えば、従来マンドレルを形成する材料として汎用されているアルミニウム等の金属材料を使用することができる。また、プラグの回収や物理的な破壊（破砕やドリル空け等）など多くの経費と時間を要しない観点からは、マンドレル１を形成する材料として、分解性材料を使用することが好ましい。分解性材料とは、例えば、フラクチャリング流体等が使用される土壌中の微生物によって分解される生分解性、または、フラクチャリング流体等の溶媒、特に、水によって、更に所望により酸またはアルカリによって分解する加水分解性を有する分解性材料などがあり、更に他の何らかの方法によって化学的に分解することができる分解性材料でもよい。好ましくは、所定温度以上の水によって分解する加水分解性材料である。なお、後述する分解性樹脂にみられるように、重合度の低下等により本来の樹脂が有した強度が低下して脆くなる結果、極めて小さい機械的力を加えることにより簡単に崩壊して形状を失う（以下、「崩壊性」ということがある。）材料も、分解性材料に該当する。
【００３９】
プラグに備えられるマンドレル１を形成する分解性材料としては、高深度地下の高温高圧の環境において所期の強度を有すると同時に、分解性に優れることが求められるので、分解性樹脂が好ましい。分解性樹脂とは、先に説明した生分解性、加水分解性、更にその他の方法によって化学的に分解することができる樹脂を意味する。分解性樹脂としては、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ−ε−カプロラクトン（ＰＣＬ）等の脂肪族ポリエステルやポリビニルアルコール（ケン化度８０〜９５モル％程度の部分ケン化ポリビニルアルコールなど）などが挙げられるが、より好ましくは脂肪族ポリエステルである。また、分解性樹脂としての性質を失わない限り、テレフタル酸等の芳香族であるポリエステルを形成する成分を組み合わせて使用することもできる。分解性樹脂は、単独でまたは２種以上をブレンド等により組み合わせて使用することもできる。
【００４０】
マンドレル１に求められる強度や分解性の観点から、脂肪族ポリエステルが、ＰＧＡ、ＰＬＡ及び乳酸・グリコール酸共重合体（ＰＧＬＡ）からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが最も好ましく、ＰＧＡが更に好ましい。なお、ＰＧＡとしては、グリコール酸の単独重合体のほかに、グリコール酸繰り返し単位を５０質量％以上、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上、特に好ましくは９５質量％以上、最も好ましくは９９質量％以上であり、とりわけ好ましくは９９．５質量％以上有する共重合体を包含する。また、ＰＬＡとしては、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸の単独重合体のほかに、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸の繰り返し単位を５０質量％以上、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上有する共重合体を包含し、ポリ−Ｌ−乳酸とポリ−Ｄ−乳酸の混合により得られるステレオコンプレックス型ポリ乳酸でもよい。ＰＧＬＡとしては、グリコール酸繰り返し単位と乳酸繰り返し単位の比率（質量比）が、９９：１〜１：９９、好ましくは９０：１０〜１０：９０、より好ましくは８０：２０〜２０：８０である共重合体を使用することができる。
【００４１】
〔他の配合成分〕
マンドレル１を形成する分解性材料、好ましくは分解性樹脂には、本発明の目的を阻害しない範囲で、更に他の配合成分として、樹脂材料（分解性材料が分解性樹脂である場合は、他の樹脂）や、安定剤、分解促進剤または分解抑制剤、強化材等の各種添加剤を含有させ、または配合してもよい。分解性材料が、強化材を含有することが好ましく、この場合、分解性材料は、分解性の複合材ということができる。分解性材料が、分解性樹脂である場合は、いわゆる分解性の強化樹脂である。また、他の配合成分として、分解性を有する材料を含有させることにより、マンドレル１の分解性や崩壊性を増加させたり、所望に応じて調整したりすることができる。
【００４２】
〔強化材〕
強化材としては、従来、機械的強度や耐熱性の向上を目的として樹脂材料等の強化材として使用されている材料を使用することができ、繊維状強化材や、粒状または粉末状強化材を使用することができる。強化材は、分解性樹脂等の分解性材料１００質量部に対して、通常１５０質量部以下、好ましくは１０〜１００質量部の範囲で含有させることができる。
【００４３】
繊維状強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維等の無機繊維状物；ステンレス、アルミニウム、チタン、鋼、真鍮等の金属繊維状物；ケナフ繊維；アラミド繊維；ポリアミド、ポリエステル、フッ素樹脂、アクリル樹脂等の高融点有機質繊維状物質；などが挙げられる。繊維状強化材としては、長さが１０ｍｍ以下、より好ましくは１〜６ｍｍ、更に好ましくは１．５〜４ｍｍである短繊維が好ましく、また、無機繊維状物が好ましく使用され、ガラス繊維が特に好ましい。
【００４４】
粒状または粉末状強化材としては、マイカ、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、フェライト、クレー、ガラス粉（ミルドファイバー等）、酸化亜鉛、炭酸ニッケル、酸化鉄、石英粉末、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム等を用いることができる。強化材は、それぞれ単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。強化材は、必要に応じて、集束剤または表面処理剤により処理されていてもよい。
【００４５】
〔６６℃引張強さ〕
マンドレル１は、温度６６℃における引張強さ（以下、「６６℃引張強さ」ということがある。）が５ＭＰａ以上であることが好ましい。本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、マンドレル１の６６℃引張強さが５ＭＰａ以上であることにより、例えば、シェールガス層において一般的である温度６６℃（華氏１５０度に相当する。）程度の温度環境下（多くの場合、温度６０℃程度から７０℃程度である。）において、マンドレル１にかかる引張応力に耐えられる十分な強度を有することができ、更には、地下３０００ｍを超える高深度の地中など、温度１００℃を超えるような環境下においても、泥水の注入によりゴム製の部材等を拡径するときのマンドレル１の周辺温度を制御することが可能であるため、マンドレル１にかかる引張応力に耐えられる十分な強度を有する可能性が大きい。マンドレル１の６６℃引張強さは、ＩＳＯ３７（ＪＩＳ  Ｋ６２５１）に準拠して測定する破断までの引張応力の最大値であり、試験温度を６６℃とするために、試験片をオーブン内に静置して測定を行う（単位：ＭＰａ）。マンドレル１の６６℃引張強さは、より好ましくは５０ＭＰａ以上、更に好ましくは７５ＭＰａ以上、特に好ましくは１００ＭＰａ以上である。マンドレル１の６６℃引張強さが５ＭＰａ以上であるものとするためには、分解性材料、例えば分解性樹脂の種類や特性（溶融粘度や分子量等）、強化材等の添加剤の種類や特性、添加量などを調整したり、マンドレル１の肉厚（断面積）や形状を調整したりする方法によることができる。６６℃引張強さの上限は、特に制限されないが、通常１０００ＭＰａであり、多くの場合７５０ＭＰａである。
【００４６】
〔固定部〕
先に説明したように、マンドレル１は、外周面に、凸部、段部や凹部（溝部）などを有するものとすることができ、マンドレル１の外周面に、別部材を取り付けたり固定したりするための部位として利用することができ、特に、拡径可能な環状のゴム部材２を固定するための固定部とすることができる。
【００４７】
後に詳述するように、拡径可能な環状のゴム部材２は、マンドレル１の軸方向に圧縮されることに伴い軸方向と直交する方向に拡径して、ダウンホールの内壁Ｈと当接し、プラグとダウンホールとの間の空間を閉塞（シール）する。次いで、穿孔やフラクチャリングが遂行されている間、プラグとダウンホールとのシールが維持されることが必要であるので、拡径可能な環状のゴム部材２を、拡径した状態で、すなわちマンドレル１の軸方向に圧縮された状態で、何らかの手段により保持することが必要である。
【００４８】
マンドレル１は、外周面に、凸部、段部や凹部（溝部）などを有するものとすることができるので、プラグ（ダウンホールツール）に備えられるマンドレル１は、外周面に拡径可能な環状のゴム部材２を圧縮状態のまま固定する固定部を有するものであることが好ましい。この固定部は、先に説明した凸部、段部や凹部（溝部）でもよいし、ねじ部その他の、マンドレル１の外周面に拡径可能な環状のゴム部材２を圧縮状態のまま固定することができる手段を採用することができる。加工や成形の容易さや強度などの観点から、固定部は、溝、段部及びねじ山からなる群より選ばれる少なくとも１つであることがより好ましい。
【００４９】
２．拡径可能な環状のゴム部材（ダウンホールツール用ゴム部材）
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグ（すなわち、ダウンホールツールの具体例）が備える拡径可能な環状のゴム部材２は、例えば図１に示される１対のリング５，５’に直接または間接的に当接することにより、マンドレル１の外周面上においてマンドレル１の軸方向の力を伝達され、その結果、マンドレル１の軸方向に圧縮されることに伴ってマンドレル１の軸方向に直交する方向に拡径して、ダウンホールの内壁Ｈと当接し、プラグとダウンホールとの間の空間を閉塞（シール）するものである。拡径可能な環状のゴム部材２は、次いで穿孔やフラクチャリングが遂行されている間、ダウンホールの内壁Ｈとの当接状態を維持することができ、プラグとダウンホールとのシール（坑井孔のシール）を維持する機能を有するものである。
【００５０】
〔１５０℃２４時間圧縮応力低下率〕
本発明においては、拡径可能な環状のゴム部材２（ダウンホールツール用ゴム部材）が、温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「１５０℃２４時間圧縮応力低下率」ということがある。）が５％以上であることを特徴とする。すなわち、本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であることを特徴とする分解性（先に述べたように、崩壊性を含む。）のダウンホールツール用ゴム部材である。本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であることにより、ダウンホール内（深度の多様化等に付随し６０℃程度〜２００℃程度の温度であり、近年は更に２５〜４０℃程度の低温のダウンホール環境もある。）において、数時間〜数日間〜数週間以内で、該ゴム部材が分解または崩壊して消失するため、その回収や物理的な破壊など多くの経費と時間を費やす必要がないので、炭化水素資源の回収のための経費軽減や工程短縮に寄与することができる。ダウンホールツール用ゴム部材には、種々のダウンホールの温度等の環境や当該環境において実施する工程に応じて、多様な強度等の性能維持時間及び分解時間が求められるが、本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であることによって、例えば、温度１７７℃（３５０°Ｆ）、１６３℃（３２５°Ｆ）、１４９℃（３００°Ｆ）、１２１℃（２５０°Ｆ）、９３℃（２００°Ｆ）、８０℃または６６℃、更に２５〜４０℃などの種々のダウンホールの温度環境において、一定時間強度を維持し、その後分解する特性を有するものである。したがって、ダウンホールの環境や工程に応じて、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上である本発明のダウンホールツール用ゴム部材から最適のものを選択することができる。なお、本発明のダウンホールツール用ゴム部材において、分解時間や分解速度等を制御する因子や制御できる程度は、ダウンホールツール用ゴム部材を形成するゴム材料の種類によって異なる。例えば、加硫度の調整つまり分子鎖間の架橋の度合いをコントロールすることによる分解速度の制御、加硫方式の変更や架橋剤の種類と比率の変更による分解速度の制御、硬度による分解速度の制御（一般には、硬度を上げると分解が抑制され、硬度を下げると分解が促進される。）、加水分解抑制剤等の配合剤や充填材の種類と量の調整による分解速度の制御、成形条件や硬化条件の変更による分解速度の制御ができる。
【００５１】
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、分解性（または崩壊性）がより優れる（所望の短時間で分解する。）観点から、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上である。後述するダウンホールツール用ゴム部材の当初の５０％ひずみ圧縮応力（「温度１５０℃の水に浸漬する前に測定した５０％ひずみ圧縮応力」をいう。）の値の大きさにも依存するが、１５０℃２４時間圧縮応力低下率は、更に好ましくは５０％以上、特に好ましくは７０％以上、最も好ましくは８０％以上であり、更には９０％以上である。ダウンホールツール用ゴム部材の１５０℃２４時間圧縮応力低下率の上限は、１００％である。本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、必要に応じて、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％であって、温度９３℃または６６℃などの種々の温度の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が、例えば３０％以下、１０％以下、８％以下、更には５％未満であるように調製することもできる。
【００５２】
なお、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が、８０％以上であれば、温度１５０℃の水に２４時間浸漬後のダウンホールツール用ゴム部材は、当初の５０％ひずみ圧縮応力の値の大きさにもよるが、手で軽く触れるだけで形状を失う状態である場合が多い。同じく９５％以上であると、取り出しが困難なほど形状が維持されていない場合があり、更に同じく９９％以上であると、形状が維持されていないことが目視で観察される状態である場合もある。
【００５３】
ダウンホールツール用ゴム部材の１５０℃２４時間圧縮応力低下率の測定方法は以下のとおりである。すなわち、厚み、長さ及び幅各５ｍｍに切り出したダウンホールツール用ゴム部材の試料を、脱イオン水を使用して、温度１５０℃の水４００ｍＬ中に浸漬し、２４時間経過後に取り出して、ＪＩＳ  Ｋ７１８１（ＩＳＯ６０４準拠）に従って、常温で圧縮応力を測定し、圧縮ひずみ５０％における圧縮応力（単位：ＭＰａ。以下「５０％ひずみ圧縮応力」ということがある。）を求める。予め温度１５０℃の水に浸漬する前に測定した５０％ひずみ圧縮応力（「当初の圧縮応力」）の値と比較して、当初の圧縮応力に対する低下率（単位：％）を算出する。
【００５４】
本発明のダウンホールツール用ゴム部材の当初の圧縮応力、すなわち、温度１５０℃の水への浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力としては、高深度地下にあるダウンホール内において、フラクチャリング等の坑井処理を行うのに要する期間（プラグの所定位置までの搬入・移送、ダウンホールツール用ゴム部材によるダウンホールの閉塞、及び、穿孔またはフラクチャリングの準備及び実施等を含む時間であり、概ね１〜２日間程度である。）、ダウンホールツール用ゴム部材の強度が維持され、ダウンホールの閉塞を確実に継続できる限り、特に限定はないが、通常５ＭＰａ以上、多くの場合７ＭＰａ以上であり、１０ＭＰａ以上であることが特に好ましい。ダウンホールツール用ゴム部材の当初の５０％ひずみ圧縮応力は、上限値が特にないが、取扱い性や分解性（または崩壊性）の観点から、通常２００ＭＰａ以下、多くの場合１５０ＭＰａ以下のものが使用される。
【００５５】
〔１５０℃体積増加率〕
さらに、本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、温度１５０℃の水に６時間浸漬後の体積の、浸漬前の体積に対する増加率（以下、「１５０℃体積増加率」ということがある。）が２０％未満であると、高深度地下にあるダウンホール内において、フラクチャリング等の坑井処理を行うのに要する期間、ダウンホールツール用ゴム部材の強度が維持され、ダウンホールの閉塞をより確実に継続できるので好ましい。１５０℃体積増加率は、より好ましくは１５％未満、更に好ましくは１０％未満、特に好ましくは６％未満である。１５０℃体積増加率の下限値は、通常０％であるが、所望によっては、ダウンホールツール用ゴム部材を形成するゴム材料が浸漬中に分解して水中に分散されるなどの結果、温度１５０℃の水に６時間浸漬後の体積が、浸漬前の体積に対して減少（以下、「１５０℃体積増加率が０％未満」または「１５０℃体積増加率が減少」ということがある。）するダウンホールツール用ゴム部材であってもよい。例えば、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％であるダウンホールツール用ゴム部材の場合は、１５０℃体積増加率が０％未満（減少）となるものであることが多く、温度１５０℃の水に６時間浸漬後の体積の、浸漬前の体積に対する増加率が、−１％以下、または−３％以下（浸漬前の体積に対する減少率が、１％以上、または３％以上に相当する。）であってもよい。
【００５６】
ダウンホールツール用ゴム部材の１５０℃体積増加率の測定方法は以下のとおりである。すなわち、厚み５ｍｍ、長さ５０ｍｍ及び幅５０ｍｍに切り出したダウンホールツール用ゴム部材の試料を、温度１５０℃の水に浸漬し、６時間経過後に取り出して、試料の体積をＪＩＳ  Ｋ６２５８に従って測定し、予め測定した温度１５０℃の水に浸漬する前の試料の体積に対する体積変化率（単位：％）を算出する。
【００５７】
〔２３℃圧縮応力低下率〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、ドライ環境下で安定であり、温度２３℃の水に６時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の１時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「２３℃圧縮応力低下率」ということがある。）が５％未満であることにより、フラクチャリング等の坑井処理を行うのに要する期間、ダウンホールツール用ゴム部材の強度が維持され、ダウンホールの閉塞をより確実に継続できるので好ましい。すなわち、炭化水素資源回収のための採掘条件が多様なものとなっているもとで、予期しない短時間で、ダウンホールの閉塞（保護部材において、センサー等の保護機能）が喪失されるようなことがない。特に、ダウンホールツール用ゴム部材は、ドライ環境下で安定であることにより、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールを坑井孔内に配置し、フラクチャリング等の坑井処理を行うに至る前段階において、シール機能（保護部材においては、保護機能）を喪失することがない。ダウンホールツール用ゴム部材の２３℃圧縮応力低下率の測定方法は、先に説明した１５０℃２４時間圧縮応力低下率の測定方法と同様であり、温度１５０℃の水に浸漬するのに代えて、温度２３℃の水に、所要時間浸漬することにより測定することができる。２３℃圧縮応力低下率は、より好ましくは４％未満、更に好ましくは３％未満である。２３℃圧縮応力低下率は、下限値が０％である。なお、本発明のダウンホールツール用ゴム部材について、「ドライ環境下で安定」であるとは、温度２３℃相対湿度５０％の環境下において１６８時間（７日間）以上、５０％ひずみ圧縮応力の低下が生じないことをいう。
【００５８】
〔１５０℃７２時間質量減少率〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、温度１５０℃の水に７２時間浸漬後の質量の、浸漬前の質量に対する減少率（以下、「１５０℃７２時間質量減少率」ということがある。）が５〜１００％であることにより、ダウンホール内（深度の多様化等に付随し６０℃程度〜２００℃程度の温度であり、近年は更に２５〜４０℃程度の低温のダウンホール環境もある。）において、数時間〜数週間以内で、該ゴム部材が分解または崩壊、更に望ましくは消失（本発明においては、総称して「分解」ということがある。）してシール機能等が喪失されるため、その回収や物理的な破壊など多くの経費と時間を費やす必要がないので、炭化水素資源の回収のための経費軽減や工程短縮に寄与することができる。例えば、１５０℃７２時間質量減少率が１００％であれば、ダウンホールツール用ゴム部材を温度１５０℃の水に７２時間浸漬後には、質量が０となり、完全に消失していることを意味するので、望ましい。本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、１５０℃７２時間質量減少率が５〜１００％であることによって、例えば、温度１７７℃、１６３℃、１４９℃、１２１℃、９３℃、８０℃または６６℃、更に２５〜４０℃などの種々のダウンホールの温度環境において、一定時間強度を維持し、その後分解する特性を有するものである。したがって、ダウンホールの環境や工程に応じて、１５０℃７２時間質量減少率が５〜１００％である本発明のダウンホールツール用ゴム部材から最適のものを選択することができる。
【００５９】
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、当初の質量（「温度１５０℃の水に浸漬する前に測定した質量」をいう。）の値の大きさにもよるが、分解性（または崩壊性）がより優れる（所望の短時間で分解する。）観点から、１５０℃７２時間質量減少率が、好ましくは１０〜１００％、より好ましくは２０〜１００％である。本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、必要に応じて、１５０℃７２時間質量減少率が１００％であって、温度９３℃または６６℃などの種々の温度の水に７２時間浸漬後の質量の当初の質量に対する減少率が、例えば２０％以下、１０％以下、更には５％未満であるように設計・調製することもできる。
【００６０】
ダウンホールツール用ゴム部材の１５０℃７２時間質量減少率の測定方法は以下のとおりである。すなわち、厚み、長さ及び幅各２０ｍｍに切り出したダウンホールツール用ゴム部材の試料を、温度１５０℃の水（脱イオン水等）４００ｍＬ中に浸漬し、７２時間経過後に取り出した後に測定した試料の質量と、予め温度１５０℃の水に浸漬する前に測定した試料の質量（「当初の質量」）とを比較して、当初の質量に対する減少率（単位：％）を算出する。
【００６１】
〔６６℃引張破断ひずみ〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、温度６６℃における引張破断ひずみ（以下、「６６℃引張破断ひずみ」ということがある。）が５０％以上であることにより、フラクチャリング等の坑井処理を行うのに要する期間、ダウンホールツール用ゴム部材の強度が維持され、ダウンホールの閉塞をより確実に継続できるので好ましい。すなわち、ダウンホールツール用ゴム部材を使用して坑井孔の閉塞（シール）を行う場合に、ダウンホールツール用ゴム部材が、ダウンホールツールの形状及びダウンホールの形状（ケーシングの形状）に確実に係合するように変形しても、具体的には大きな引張力（及び圧縮力）を受けながら変形しても、破断するおそれがないので、ダウンホールツール用ゴム部材とケーシングとの当接面積が大きくなり、閉塞が確実となる。さらに、例えばフラクチャリング等のシールが必要とされる処理を実施するために、流体による極めて高い圧力が負荷されることで、大きな引張力（及び圧縮力）を受けることがあっても、流体のシールが破壊されにくい効果がある。６６℃引張破断ひずみは、ＩＳＯ３７（ＪＩＳ  Ｋ６２５１）に準拠して、温度６６℃で測定する引張破断時のひずみ（単位：％）である。６６℃引張破断ひずみは、より好ましくは８０％以上、更に好ましくは１００％以上である。６６℃引張破断ひずみは、上限値が特にないが、６６℃引張破断ひずみが大きすぎると、所要の坑井処理後にダウンホールツール用ゴム部材を分解させて強度が失われる際に小片となりにくくなる場合があることから、通常５００％以下、多くの場合４８０％以下である。
【００６２】
〔６６℃圧縮応力〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、温度６６℃における７０％ひずみ圧縮応力（以下、「６６℃圧縮応力」ということがある。）が１０ＭＰａ以上であることにより、フラクチャリング等の坑井処理を行うのに要する期間、ダウンホールツール用ゴム部材の強度が維持され、ダウンホールの閉塞をより確実に継続できるので好ましい。すなわち、ダウンホールツール用ゴム部材を使用して坑井孔の閉塞（シール）を行う場合に、ダウンホールツール用ゴム部材が、ダウンホールツールの形状及びダウンホールの形状（ケーシングの形状）に確実に係合するように変形しても、具体的には大きな圧縮力（及び引張）を受けながら変形しても、破断するおそれがないので、ダウンホールツール用ゴム部材とケーシングとの当接面積が大きくなり、閉塞が確実となる。さらに、例えばフラクチャリング等のシールが必要とされる処理を実施するために、流体による極めて高い圧力が負荷されることで、大きな圧縮力（及び引張力）を受けることがあっても、流体のシールが破壊されにくい効果がある。６６℃圧縮応力（すなわち、温度６６℃における７０％ひずみ圧縮応力）は、ＩＳＯ１４１２６（ＪＩＳ  Ｋ７０１８）に準拠して、温度６６℃で測定する、圧縮ひずみ７０％における圧縮応力（単位：ＭＰａ）または圧縮ひずみ７０％到達以前に破断する際には破断時までの最大応力値を表す。６６℃圧縮応力は、好ましくは１２ＭＰａ以上、更に好ましくは１５ＭＰａ以上である。６６℃圧縮応力は、上限値が特にないが、通常２００ＭＰａ以下、多くの場合１５０ＭＰａ以下である。
【００６３】
〔６６℃圧縮応力比率〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、温度６６℃において、圧縮ひずみ５％における圧縮応力（以下、「５％ひずみ圧縮応力」ということがある。）に対する、７０％ひずみ圧縮応力の比率（以下、「６６℃圧縮応力比率」ということがある。）が５倍以上であることにより、フラクチャリング等の坑井処理を行うのに要する期間、ダウンホールツール用ゴム部材の強度が維持され、ダウンホールの閉塞をより確実に継続できるので好ましい。すなわち、ダウンホールツール用ゴム部材を使用して坑井孔の閉塞（シール）を行う場合に、ダウンホールツール用ゴム部材の初期の圧縮ひずみが小さい(変形しやすい)ためダウンホールツールの形状及びダウンホールの形状（ケーシングの形状）に確実に係合するように変形可能であって、さらに、大きな圧縮力（及び引張力）を受けながら変形する際には、変形量が大きな領域でゴム部材の応力が大きく立ち上がることで、例えばゴム部材とケーシングの当接部分のゴム部材が高い圧縮応力(及び引張力)を有する状態となるので、例えばフラクチャリング等のシールが必要とされる坑井処理を実施する際に、大きな圧力等がかかっても、十分なシール性能を有し、閉塞が確実となる。６６℃圧縮応力比率は、ＩＳＯ１４１２６（ＪＩＳ  Ｋ７０１８）に準拠して、温度６６℃で測定するものである。６６℃圧縮応力比率は、好ましくは８倍以上、更に好ましくは１０倍以上である。６６℃圧縮応力比率は、上限値が特にないが、通常２００倍以下、多くの場合１５０倍以下である。なお、６６℃圧縮応力比率が５倍以上である本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、多くの場合、他の温度、例えば室温〜１４９℃のような温度範囲においても、圧縮ひずみ５％における圧縮応力に対する、圧縮ひずみ７０％における圧縮応力の比率が５倍以上であれば、上記の広い温度範囲においてシール機能等を果たすことができるので、より望ましいものとなる。ただし、上記の温度範囲の一部、例えば温度１４９℃において、上記の圧縮応力の比率が５倍未満であるようなダウンホールツール用ゴム部材でも、６６℃圧縮応力比率が５倍以上であれば、実用上支障がないダウンホールツール用ゴム部材である。
【００６４】
〔６６℃圧縮破断ひずみ〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、温度６６℃における圧縮破断ひずみ（以下、「６６℃圧縮破断ひずみ」ということがある。）が５０％以上であることにより、フラクチャリング等の坑井処理を行うのに要する期間、ダウンホールツール用ゴム部材の強度が維持され、ダウンホールの閉塞をより確実に継続できるので好ましい。６６℃圧縮破断ひずみは、ＩＳＯ１４１２６（ＪＩＳ  Ｋ７０１８）に準拠して、温度６６℃で測定する圧縮破断時のひずみ（単位：％）である。６６℃圧縮破断ひずみは、好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上である。６６℃圧縮破断ひずみは、上限値が１００％であるが、通常９９％以下である。
【００６５】
〔表面硬度〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、先に説明した６６℃引張破断ひずみ、６６℃圧縮応力及び６６℃圧縮破断ひずみの所望の特性に加えてさらに、シール機能の観点から表面硬度Ａ６０〜Ｄ８０の範囲であることが好ましい。ダウンホールツール用ゴム部材の表面硬度とは、ＩＳＯ７６１９に準拠して測定されるデュロメータ硬度のタイプＡ（以下、「表面硬度Ａ」または単に「硬度Ａ」ということがある。）またはタイプＤ（以下、「表面硬度Ｄ」または単に「硬度Ｄ」ということがある。）で表される表面硬度を意味するものである。デュロメータ硬度としては、一般ゴム等に適合する中硬さ用のタイプＡ、硬質ゴム等に適合する高硬さ用のタイプＤ、及びスポンジ等に適合する低硬さ用のタイプＥがある（例えば、硬度Ａ１００は、概ね硬度Ｄ６０程度に相当することが多い。）。本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、硬度Ａ６０〜Ｄ８０の範囲であることによって、更に所望によりゴム部材の構造等を併せて調整することにより、フラクチャリング等の高圧流体加圧に抗して坑井孔のシールを行うことができるよう構成することができる。ダウンホールツール用ゴム部材の表面硬度は、より好ましくは表面硬度Ａ６５〜Ｄ７８、更に好ましくは表面硬度Ａ７０〜Ｄ７５の範囲である。
【００６６】
〔分解性（または崩壊性）のゴム材料〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を形成するゴム材料としては、１５０℃２４時間圧縮応力低下率を所定の範囲内のものとすることができる限り、特に限定されず、従来ダウンホールツール用に使用されているゴム材料から選択することができる。例えば、ウレタンゴム、天然ゴム、ポリイソプレン、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム（スチレン・ブタジエンゴム等）、アクリルゴム、脂肪族ポリエステルゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有するダウンホールツール用ゴム部材が好ましく挙げられる。また、分解性や崩壊性の観点から、加水分解性を有する官能基（例えば、ウレタン基、エステル基、アミド基、カルボキシル基、水酸基、シリル基、酸無水物、酸ハロゲン化物等）を有するゴムを含有するダウンホールツール用ゴム部材も好ましく挙げられる。特に好ましいゴム材料としては、ゴム材料の構造や硬度、架橋度等を調整したり、他の配合剤を選択したりすることによって、分解性や崩壊性の制御を容易に実施することができることから、ウレタンゴムが挙げられる。すなわち、ウレタンゴムを含有するダウンホールツール用ゴム部材は、特に好ましいダウンホールツール用ゴム部材である。なお、耐油性・耐熱性・耐水性等に優れていることから、従来、ダウンホールツール用に汎用されるゴム材料であるニトリルゴムや水添ニトリルゴムは、通常、１５０℃２４時間圧縮応力低下率を所定の範囲内のものとすることが困難であることから、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を形成する材料として適しない場合が多い。
【００６７】
上記のゴム材料から形成されるダウンホールツール用ゴム部材が、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上、好ましくは２０％以上、特に好ましくは５０％以上であることにより、
さらに、１５０℃体積増加率が２０％未満、好ましくは１５０℃体積増加率が減少するものであって、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であることにより、
また、１５０℃７２時間質量減少率が５〜１００％であることにより、
所望により、６６℃引張破断ひずみが５０％以上、６６℃圧縮応力が１０ＭＰａ以上かつ６６℃圧縮破断ひずみが５０％以上であることにより、
加えて、表面硬度がＡ６０〜Ｄ８０の範囲内であることにより、
また更に、２３℃圧縮応力低下率が５％未満であることにより、
そしてまた、６６℃圧縮応力比率が５倍以上であることにより、
該ダウンホールツール用ゴム部材は、例えば、フラクチャリング流体等が使用される土壌中の微生物によって分解される生分解性、または、フラクチャリング流体等の溶媒、特に、水によって、更に所望により酸またはアルカリによって分解する加水分解性を有することができ、または更に他の何らかの方法によって化学的に分解することができる分解性を有することができ、特に、所定温度以上の水によって分解する加水分解性を有することができる。なお、先に説明したように、重合度の低下等により本来のゴム材料が有した強度が低下して脆くなる結果、極めて小さい機械的力を加えることにより、ダウンホールツール用ゴム部材が簡単に崩壊して形状を失う（崩壊性）ものでもよい。ダウンホールツール用ゴム部材に特に適する特性として、フラクチャリング流体等の流体によって、所定時間後に崩壊性になること（易崩壊性）が求められることから、ウレタンゴム、アクリルゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーが好ましく使用され、単体でまたは他のゴム材料や樹脂材料と混合して使用することができる。
【００６８】
〔ウレタンゴム〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を形成するゴム材料として特に好ましく使用されるウレタンゴム（「ウレタンエラストマー」ということもある。）は、分子中にウレタン結合（−ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−）を有するゴム材料であり、通常、イソシアネート化合物と水酸基を有する化合物とを縮合して得られる。イソシアネート化合物としては、芳香族（複数の芳香族環を有してもよい。）、脂肪族、脂環族系のジ、トリ、テトラ系のポリイソシアネート類、またはこれらの混合物が用いられる。 水酸基を有する化合物として、その主鎖にエステル結合を有するポリエステル型ウレタンゴム（以下、「エステル型ウレタンゴム」ということがある。）とその主鎖にエーテル結合を有するポリエーテル型ウレタンゴム（以下、「エーテル型ウレタンゴム」ということがある。）とに大別され、分解性や崩壊性の制御がより容易であることから、エステル型ウレタンゴムが好ましい場合が多い。ウレタンゴムは合成ゴムの弾性（柔らかさ）とプラスチックの剛性（固さ）を併せ持った弾性体であり、一般に、耐摩耗性、耐薬品、耐油性に優れ、機械的強度が大きく、耐荷重性が大きく、高弾性でエネルギー吸収性が高いことが知られている。ウレタンゴムとしては、成形方法の差異によって、ｉ）混練(ミラブル)タイプ：一般のゴムと同じ加工方法で成形できる、ｉｉ）注型タイプ：液状の原料を使用して熱硬化する加工方法で成形できる、及びｉｉｉ）熱可塑性タイプ：熱可塑性樹脂と同じ加工方法で成形できる、というタイプ区分がされるが、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を形成するウレタンゴムとしては、いずれのタイプのものも使用することができる。また、上記のうち、ｉｉｉ）熱可塑性タイプに属する熱可塑性ウレタンゴムは、架橋剤を使用することで架橋構造を形成した熱可塑性ウレタンゴム(架橋タイプ)を作製することができる。架橋方法は、熱架橋や電子線架橋等のいかなる手段も可能である。例えば射出成形、押出成形等の溶融成形段階で架橋剤を混入させ、熱架橋により架橋構造を取ることができる。架橋剤の種類は、熱可塑性ウレタンゴムに適するいかなる架橋剤も使用可能である。架橋剤の使用量は、適宜調整可能であり、例えば熱可塑性ウレタンゴム１００質量部に対して５〜３０質量部の範囲で使用量を調整することで、ゴム部材の分解挙動をある程度コントロールすることが可能である。
【００６９】
〔アクリルゴム〕
好ましく使用されるアクリルゴムを含有するダウンホールツール用ゴム部材に含有されるアクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とするゴム状重合体の総称であり、アクリル酸エステルとクロロエチルビニルエーテルとの共重合体であるＡＣＭ、アクリル酸エステルとアクリロニトリルとの共重合体であるＡＮＭ等がある。アクリルゴムは、主鎖に不飽和結合が含まれないため、化学的安定性に富み、耐熱性、耐油性、耐老化性などの特徴を有している。その一方、耐水性や耐水蒸気性に劣る特性があるため、経時で崩壊しやすく、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を形成するゴム材料として適する。
【００７０】
〔ポリエステル系熱可塑性エラストマー〕
好ましく使用されるポリエステル系熱可塑性エラストマーを含有するダウンホールツール用ゴム部材に含有されるポリエステル系熱可塑性エラストマーは、ポリエステル系ブロック共重合体を主成分としたエラストマーである。具体的には、例えばポリエステルからなるハードセグメントとポリエーテルからなるソフトセグメントとのブロック共重合体があり、ハードセグメントとして、芳香族ポリエステルや脂肪族ポリエステル、より具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリヒドロキシアルカン酸等が挙げられ、ソフトセグメントとして、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルが挙げられる。またハードセグメント及びソフトセグメントがポリエステルからなるブロック共重合体があり、ハードセグメントとして、芳香族ポリエステル、より具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、ソフトセグメントとしては、ハードセグメントより低弾性率の脂肪族ポリエステル、例えばアルキル鎖長が２以上のポリヒドロキシアルカン酸が挙げられる。これらのハードセグメント及びソフトセグメントは、所望のエラストマーの物性、特に所望の分解特性及び機械特性に適合するように、ハードセグメントとソフトセグメントの種類またはこれらの比率を調整することが可能であり、更に必要に応じて各種配合剤との組み合わせによって所望の物性を有するポリエステル系熱可塑性エラストマーを得ることができる。ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、プラスチックとゴムの両特性を備えており、射出成形、押出成形、ブロー成形等の各種成形加工が可能であり、また、エステル結合を有していることにより、所定時間で崩壊しやすい特性がある。市販品として挙げられる、例えば、東洋紡株式会社製ペルプレン（登録商標）ＰタイプのＰ３０Ｂ〔硬度Ａ７１。「硬度」は、ＩＳＯ７６１９に準拠するデュロメータタイプ硬度をいう（以下、単に「硬度」ということがある。）〕、Ｐ４０Ｂ（硬度Ａ８２）、Ｐ４０Ｈ（硬度Ａ８９）、Ｐ５５Ｂ（硬度Ａ９４）、東レ・デュポン株式会社製ハイトレル（登録商標）３０４６（硬度Ａ７７）、Ｇ３５４８Ｌ（表面硬度Ａ８０）、４０４７Ｎ（硬度Ａ９０）などは、ゴムとしては比較的硬度が高い材料であるが、ダウンホールツール環境において想定される高温高圧条件に適する硬度であり、ダウンホールツール用ゴム部材に適するゴム部材である。また、ペルプレン（登録商標）ＳタイプのＳ１００１（硬度Ａ９６）、Ｓ９００１（硬度Ａ９９）やハイトレル（登録商標）６３７７（硬度Ｄ６３）、７２７７（硬度Ｄ７２）などは、薄肉のゴム部材としてシール用途などに適する硬度を有しており、ダウンホールツール用ゴム部材に適するゴム材料である。これらのポリエステル系熱可塑性エラストマーは、単体での使用が可能であるが、更に他の熱可塑性エラストマー及び／または樹脂材料と混合して使用することもできる。
【００７１】
〔ポリアミド系熱可塑性エラストマー〕
好ましく使用されるポリアミド系熱可塑性エラストマーを含有するダウンホールツール用ゴム部材に含有されるポリアミド系熱可塑性エラストマーは、ポリアミドからなるハードセグメントとポリエーテル及び／またはポリエステルからなるソフトセグメントとのブロック共重合体である。具体的には、ハードセグメントとしては、例えば、脂肪族ポリアミド、より具体的にはナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２が挙げられ、ソフトセグメントとしては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルが挙げられる。これらのハードセグメント及びソフトセグメントは、所望のエラストマーの物性、特に所望の分解特性及び機械特性に適合するように、ハードセグメントとソフトセグメントの種類またはこれらの比率を調整することが可能であり、更に必要に応じて各種配合剤との組み合わせによって所望の物性を有するポリアミド系熱可塑性エラストマーを得ることができる。 ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、ゴムとプラスチックの中間的な性質を有し、射出成形、押出成形、ブロー成形等の各種成形加工が可能であり、また、アミド結合を有していることにより、高温高圧下で加水分解を生じ、易崩壊となる特性がある。市販品としては、株式会社Ｔ＆Ｋ  ＴＯＫＡ製ＴＰＡＥ−１２（硬度Ｄ１２）、ＴＰＡＥ−３８（硬度Ｄ３２）、ＴＰＡＥ−１０（硬度Ｄ４１）、ＴＰＡＥ−２３（硬度Ｄ６２）、ＰＡ−２６０（硬度Ｄ６９）などが挙げられ、薄肉のゴム部材としてシール用途などに適する硬度を有するので、ダウンホールツール用ゴム部材に適するゴム材料である。これらのポリアミド系熱可塑性エラストマーは、単体での使用が可能であるが、更に他の熱可塑性エラストマー及び／または樹脂材料と混合して使用することもできる。
【００７２】
〔ウレタンゴムの具体例〕
好ましく使用されるウレタンゴムとしては、以下のようなウレタンゴムが例示できる。
（１）硬度Ｄ７４のラクトン系エステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が８２％、１５０℃体積増加率が１％未満であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。
（２）硬度Ａ９５のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％、１５０℃体積増加率が２％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の１５０℃７２時間質量減少率は５８％であり、１５０℃の水に１時間浸漬後の質量減少率は−１％（体積増加である。）、３時間浸漬後は−２％（体積増加である。）、２４時間浸漬後は１３％であった。
（３）硬度Ｄ７４のラクトン系エステル型熱可塑性ウレタンゴム（未架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が８３％、１５０℃体積増加率が１％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の１５０℃７２時間質量減少率は４３％であり、１５０℃の水に１時間浸漬後の質量減少率は−１％（体積増加である。）、３時間浸漬後は−２％（体積増加である。）、２４時間浸漬後は２％、４８時間浸漬後は３３％であった。
（４）硬度Ａ７０のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（未架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％、１５０℃体積増加率が５％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。
（５）硬度Ａ８５のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（未架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％、１５０℃体積増加率が３％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材について、温度１２１℃の水に所定時間浸漬した後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「１２１℃における圧縮応力低下率」ということがある。）を測定したところ、２４時間浸漬後２１％、４８時間及び７２時間浸漬後は１００％であり、４８時間及び７２時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験後に試験片の割れが発生し、形状も戻らないものであることが分かった。
（６）硬度Ａ８５のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が４１％、１５０℃体積増加率が４．９％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材について、１２１℃における圧縮応力低下率を測定したところ、２４時間浸漬後１％、４８時間浸漬後１％、７２時間浸漬後１００％であり、７２時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験後に試験片の割れが発生し、形状も戻らないものであることが分かった。さらにこのゴム部材の６６℃引張破断ひずみは４１４％、６６℃圧縮応力は４１ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、温度６６℃における圧縮応力比率が２０倍、１５０℃７２時間質量減少率が７２％であった。
（７）硬度Ａ８０のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５１％、１５０℃体積増加率が１．２％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の６６℃引張破断ひずみは４１４％、６６℃圧縮応力は３４ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、６６℃圧縮応力比率が２６倍、１５０℃７２時間質量減少率が７５％であった。
（８）硬度Ａ８０のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（非架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が７１％、１５０℃体積増加率が０．８％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の６６℃引張破断ひずみは４４０％、６６℃圧縮応力は２０ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、６６℃圧縮応力比率が２９倍、１５０℃７２時間質量減少率が８５％であった。
（９）硬度Ａ９０のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が３２％、１５０℃体積増加率が１％未満であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の６６℃引張破断ひずみは３７５％、６６℃圧縮応力は５５ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、６６℃圧縮応力比率が１６倍、１５０℃７２時間質量減少率が６３％であった。
（１０）硬度Ａ９０のエステル型熱可塑性ウレタンゴム（非架橋タイプ）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５２％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の６６℃引張破断ひずみは４６７％、６６℃圧縮応力は３３ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、６６℃圧縮応力比率が２８倍、１５０℃７２時間質量減少率が７２％であった。
【００７３】
（１１）硬度Ａ９０のエステル型熱硬化性ウレタンゴム〔加水分解抑制剤としてスタバクゾール（登録商標）を添加〕を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材について、温度９３℃の水に所定時間浸漬した後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「９３℃における圧縮応力低下率」ということがある。）を測定したところ、２４時間浸漬後２８％、７２時間浸漬後４４％、１６８時間浸漬後５０％、３３６時間浸漬後１００％であり、３３６時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験後に試験片の割れが発生し、形状も戻らないものであることが分かった。なお、このゴム部材は、１５０℃体積増加率が減少しており、温度１５０℃の水に浸漬中にゴムが分解して水中に分散していることによるものと推察される。
（１２）硬度Ａ９０のエステル型熱硬化性ウレタンゴム（加水分解抑制剤未添加）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の６６℃引張破断ひずみは２０６％、６６℃圧縮応力は２２ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、６６℃圧縮応力比率が４１倍、１５０℃７２時間質量減少率が１００％、さらに９３℃における圧縮応力低下率は、２４時間浸漬後２０％、７２時間浸漬後４０％、１６８時間浸漬後１００％、３３６時間浸漬後１００％であり、１６８時間及び３３６時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験中に試験片の割れ及び潰れが発生した。さらに、このゴム部材について、温度８０℃の水に所定時間浸漬した後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「８０℃における圧縮応力低下率」ということがある。）は、２４時間浸漬後９％、７２時間浸漬後１１％、１６８時間浸漬後２３％、３３６時間浸漬後４９％であった。また、このゴム部材について、温度６６℃の水に所定時間浸漬した後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率（以下、「６６℃における圧縮応力低下率」ということがある。）を測定したところ、２４時間浸漬後に５％以下であった。また、このゴム部材は、１５０℃体積増加率が減少していた。
（１３）硬度Ａ８２のエステル型熱硬化性ウレタンゴム（加水分解抑制剤未添加）を使用して、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が１００％であるダウンホールツール用ゴム部材を調製することができる。このゴム部材の６６℃引張破断ひずみは２８９％、６６℃圧縮応力は１７ＭＰａ、６６℃圧縮破断ひずみは９５％以上であり、さらにドライ環境下で安定であり、２３℃圧縮応力低下率が０％、温度６６℃における圧縮応力比率が２３倍、１５０℃７２時間質量減少率が１００％、さらに９３℃における圧縮応力低下率は、２４時間浸漬後８％、７２時間浸漬後２７％、１６８時間浸漬後１００％、３３６時間浸漬後１００％であり、１６８時間及び３３６時間浸漬後の試験片は、圧縮応力試験中に試験片の割れ及び潰れが発生した。なお、このゴム部材の６６℃における圧縮応力低下率は、２４時間浸漬後に５％以下であった。また、このゴム部材は、１５０℃体積増加率が減少していた。
【００７４】
これらの結果から、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であるダウンホールツール用ゴム部材、更に所望により、所定の１５０℃７２時間質量減少率、６６℃引張破断ひずみ、６６℃圧縮応力、６６℃圧縮破断ひずみ、６６℃圧縮応力比率、１５０℃体積増加率、２３℃圧縮応力低下率等の機械的特性を備えるダウンホールツール用ゴム部材は、温度１５０℃よりも低い温度、すなわち、具体的に確認した１５０℃、１２１℃、９３℃、８０℃、６６℃及び２３℃を含む、例えば、温度１７７℃、１６３℃、１４９℃、１２１℃、９３℃、８０℃または６６℃、更には２５〜４０℃などの種々の温度環境において、一定時間強度を維持し、その後分解する特性を有するものであることが確認された。ダウンホールツール用ゴム部材には、種々のダウンホールの温度等の環境や当該環境において実施する工程に応じて、多様な強度等の性能維持時間及び分解時間が求められるので、本発明の１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であるダウンホールツール用ゴム部材の中から適宜選択することができることが分かった。
【００７５】
〔他の配合成分〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材としては、ゴム材料、特に好ましくはウレタンゴムに加えて、本発明の目的を阻害しない範囲で、更に他の配合成分として、他の種類のゴム材料や樹脂材料、強化材、安定剤、分解促進剤または分解抑制剤等の各種添加剤を含有させ、または配合するゴム材料組成物としてもよい。特に、他の配合成分として、分解性材料を含有させることにより、本発明のダウンホールツール用ゴム部材の分解性や崩壊性を増加させたり、所望に応じて調整したりすることができる。例えば、ダウンホールツール用ゴム部材に他の配合成分として含有される分解性材料が分解することにより、ダウンホールツール用ゴム部材自体が、元の強度を失ったり、元の形状を失ったりして崩壊性のものとなるようにすることができる。他の配合成分として含有させる分解性材料としては、ＰＧＡ、ＰＬＡ、ＰＧＬＡ等の脂肪族ポリエステルなど公知の分解性樹脂、またはそれらの混合物などが挙げられる。また、本発明のダウンホールツール用ゴム部材としては、ゴム材料、例えばウレタンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマーまたはポリアミド系熱可塑性エラストマー等１００質量部に対して、ニトリルゴム、ポリイソプレン、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム（スチレン・ブタジエンゴム等）、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどの他のゴム材料を５〜１５０質量部、好ましくは１０〜１００質量部の範囲でブレンドして使用することができる。例えば、ニトリルゴムは、先に説明したように、通常、１５０℃２４時間圧縮応力低下率を所定の範囲内のものとすることが困難なゴム材料であるが、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が大きいウレタンゴムとブレンドして使用しダウンホールツール用ゴム部材を得ると、ウレタンゴムが容易に分解または崩壊することによって、ニトリルゴムも形状を維持することが不可能となるので、比較的容易にダウンホールツール用ゴム部材及びダウンホールを回収できるようになる場合がある。
【００７６】
〔強化材〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材としては、ゴム材料、好ましくはウレタンゴムに加えて、特に、強化材を含有することが好ましいことがある。強化材としては、先にマンドレル１について説明したと同様の、従来、機械的強度や耐熱性の向上を目的として樹脂材料等の強化材として使用されている材料を使用することができ、先にマンドレル１について説明した繊維状強化材や、粒状または粉末状強化材を使用することができる。強化材は、ゴム材料、例えばウレタンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマーまたはポリアミド系熱可塑性エラストマー等１００質量部に対して、通常１５０質量部以下、好ましくは１０〜１００質量部の範囲で含有させることができる。
【００７７】
〔環状のゴム部材の形状、大きさ及び構造〕
ダウンホールツール用ゴム部材である拡径可能な環状のゴム部材２は、その形状、大きさ及び構造等に制限はない。例えば、マンドレル１の軸方向に直交する周方向の断面が逆Ｕ字形の形状を有する環状のゴム部材２とすることにより、Ｕ字の先端部分がマンドレル１の軸方向に圧縮されるのに伴って逆Ｕ字形の頂点部に向かうように拡径することができる。
【００７８】
拡径可能な環状のゴム部材２は、拡径したときにダウンホールの内壁Ｈに当接してプラグとダウンホールとの間の空間を閉塞（シール）するとともに、拡径しないときにはプラグとダウンホールとの間に空隙が存在するものであることから、拡径可能な環状のゴム部材２は、マンドレル１の軸方向の長さが、マンドレル１の長さに対して、好ましくは１０〜７０％、より好ましくは１５〜６５％であり、これにより、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、十分なシール機能とを有するとともに、シール後にはダウンホールとプラグとの固定補助の機能を果たすことができる。
【００７９】
プラグは、拡径可能な環状のゴム部材２を複数備えることができ、これによりプラグとダウンホールとの間の空間を複数の位置で閉塞（シール）することができ、また、ダウンホールとプラグとの固定補助の機能をより確実に果たすことができる。なお、プラグが、拡径可能な環状のゴム部材２を複数備える場合、先に説明した拡径可能な環状のゴム部材２のマンドレル１の軸方向の長さとは、複数の拡径可能な環状のゴム部材２のマンドレル１の軸方向の長さの合計を意味する。プラグは、拡径可能な環状のゴム部材２を複数備える場合、複数の拡径可能な環状のゴム部材２は、それぞれが１５０℃２４時間圧縮応力低下率を所定の範囲内のものとすることができる限り、同一の材料、形状または構造を有するものでもよいし、それらが異なるものでもよい。また、複数の拡径可能な環状のゴム部材２を、後に詳述する１対のリング５，５’の間の位置に、隣接してまたは離隔して置かれたものとしてもよいし、複数の１対のリング５，５’の各々の対の間の位置に置かれたものとしてもよい。
【００８０】
拡径可能な環状のゴム部材２は、例えば、積層ゴムなど複数のゴム部材から形成される構造のゴム部材であってもよい。また、拡径したときにプラグとダウンホールとの間の空間の閉塞（シール）やダウンホールとプラグとの固定補助を一層確実なものとするために、ダウンホールの内壁Ｈとの当接部に、１以上の溝、凸部、粗面（ギザギザ）などを設けてもよい。
【００８１】
３．リング
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグ（すなわち、ダウンホールツールの具体例）は、図１に示されるように、該拡径可能な環状のゴム部材２をマンドレル１の軸方向に圧縮することによって、ゴム部材２をマンドレルの軸方向に直交する方向に拡径させるための１対のリング５，５’を、拡径可能な環状のゴム部材２をマンドレルの軸方向において挟むように、マンドレルの軸方向と直交する外周面上に備える。図１に示されるプラグにおいては、１対のリング５，５’は、マンドレル１の軸方向と直交する外周面上に置かれた、拡径可能な環状のゴム部材２、及び、後に詳述する、所望により置かれるスリップ３とウエッジ４との組み合わせ（図１においては、スリップ３、３’とウエッジ４、４’との組み合わせ）に対して、マンドレル１の軸方向の力を加えるために備えられている。すなわち、１対のリング５，５’は、マンドレル１の外周面上においてマンドレル１の軸方向に沿って摺動が可能で、相互の間隔を変更することができるように構成されており、かつ、拡径可能な環状のゴム部材２、及び、所望により置かれるスリップ３とウエッジ４との組み合わせの軸方向に沿う端部に、直接または間接的に当接することにより、これらにマンドレル１の軸方向の力を加えることができるように構成されている。
【００８２】
１対のリング５，５’の各々のリングの形状や大きさは、上記した機能を果たすことができる限り、特に制限されないが、拡径可能な環状のゴム部材２、及び、所望により置かれるスリップ３とウエッジ４との組み合わせに対して、マンドレル１の軸方向の力を有効に加えることができる観点から、リングのこれらに当接する側の端面を平面状とすることが好ましい。１対のリング５，５’の各々のリングは、マンドレル１の外周面を完全に取り囲む円環状のものが好ましいが、周方向に切れ目や変形箇所を有するものでもよい。また、円環を周方向に分離した形状のものとして、所望により円環を形成するようにしたものでもよい。１対のリング５，５’の各々のリングは、複数のリングを軸方向に隣接して置くことにより、幅広の（マンドレル１の軸方向の長さが大きい。）リングとすることもできる。さらに、拡径可能な環状のゴム部材２、及び、所望により置かれるスリップ３とウエッジ４との組み合わせに対して、マンドレル１の軸方向の力を有効に加えるのに寄与する部材を含めて、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグにおける１対のリング５，５’を形成するリングであるといってもよい。
【００８３】
１対のリング５，５’は、同じまたは類似の形状や構造を有するものでもよいし、形状や構造が異なるものでもよい。例えば、１対のリング５，５’の各々のリングは、マンドレル１の軸方向の長さや外径が異なるものでもよい。また例えば、１対のリング５，５’の一方のリングを、所望によりマンドレル１に対して摺動することができない状態に構成することもできる。この場合、１対のリング５，５’の他方のリングがマンドレル１の外周面上を摺動して、拡径可能な環状のゴム部材２、及び、所望により置かれるスリップ３とウエッジ４との組み合わせの軸方向に沿う端部に当接する。１対のリング５，５’の一方のリングを、所望によりマンドレル１に対して摺動することができない状態にする構成は、特に制限されないが、例えば、マンドレル１と、１対のリング５，５’の一方のリングとが一体に形成されているものとしたり（この場合は、当該リングは、マンドレル１に対して摺動することができない。）、ドッグクラッチ等のクラッチ構造やはめ合い構造を利用するものとしたり（この場合は、マンドレル１に対して摺動する状態と摺動することができない状態とを切り替えることができる。）することができる。マンドレル１と、１対のリング５，５’の一方のリングとが一体に形成されているプラグとしては、一体成形により形成されるプラグ、または、機械加工により形成されるプラグが提供される。
【００８４】
更にまた、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、１対のリング５，５’を複数対備えるものでもよい。この場合、拡径可能な環状のゴム部材２、及び、所望により置かれるスリップ３とウエッジ４との組み合わせの、それぞれの１つ以上を別々にまたは組み合わせて、複数対のリングの間の位置に置くこともできる。
【００８５】
〔分解性材料〕
１対のリング５，５’は、少なくとも一方のリングが分解性材料から形成されるものであることが好ましく、両方のリングが分解性材料から形成されるものであることがより好ましい。１対のリング５，５’の少なくとも一方のリングを形成する分解性材料としては、先にマンドレル１について説明したのと同様の分解性材料を使用することができる。したがって、１対のリング５，５’の少なくとも一方を形成する分解性材料は、より好ましくは分解性樹脂であり、更に好ましくは脂肪族ポリエステルである。また、分解性材料は、強化材を含有するものであってもよく、特に、強化材を含有する脂肪族ポリエステルから形成されるものとすることもできる。
【００８６】
１対のリング５，５’の両方のリングが分解性材料から形成されるものである場合、分解性材料の樹脂の種類や組成は、同一でもよいし、異なるものでもよい。１対のリング５，５’が、一方が分解性材料から形成されるものである場合、他方のリングを形成する材料としては、アルミニウム、鉄等の金属や強化樹脂等の複合材を使用することができる。
【００８７】
４．スリップ及びウエッジ
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、更に所望により、マンドレル１の軸方向と直交する外周面上であって、１対のリング５，５’の間の位置に置かれた、少なくとも１つのスリップ３（slip）とウエッジ４（wedge）との組み合わせを備えるものとすることができる。スリップ３とウエッジ４との組み合わせは、プラグとダウンホールとの固定を行う手段として、ダウンホールツールであるプラグにおいてそれ自体周知のものである。すなわち、例えば金属、無機物等により形成されるスリップ３が、例えば複合材等により形成されるウエッジ４の斜面の上面に摺動可能に接触して置かれ、ウエッジ４に、既に説明した方法により（通常は１対のリング５，５’を介して）、マンドレル１の軸方向の力が加えられることにより、スリップ３が、ウエッジ４の斜面の上面を摺動する結果、マンドレル１の軸方向と直交する外方に移動し、ダウンホールの内壁Ｈに当接し、プラグとダウンホールの内壁Ｈとの固定を行う。スリップ３には、プラグとダウンホールの内壁Ｈとの固定を一層確実なものとするために、ダウンホールの内壁Ｈとの当接部に、１以上の溝、凸部、粗面（ギザギザ）などを設けてもよい。また、スリップ３は、予めマンドレル１の軸方向に直交する円周方向において所定の数に分割されているものでもよいし、図１に示すように、予め所定の数に分割されてはおらず、軸方向に沿う一端部から他端部に向かい途中で終了する切れ目を有するものでもよい（この場合は、ウエッジ４にマンドレル１の軸方向の力が加えられて、ウエッジ４がスリップ３の下面に進入することにより、スリップ３が、前記の切れ目及びその延長線に沿って割られて分割し、次いで各分割片がマンドレル１の軸方向と直交する外方に移動する。）。
【００８８】
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグにおいては、スリップ３とウエッジ４との組み合わせは、マンドレル１の軸方向の力を加えることができるように、１対のリング５，５’の間の位置に置かれるものであり、拡径可能な環状のゴム部材２と隣接して置かれるものとすることができる。更に図１に示すように、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、スリップ３とウエッジ４との組み合わせを複数備える（すなわち、スリップ３、３’とウエッジ４、４’との組み合わせ）ものとすることができ、その場合、拡径可能な環状のゴム部材２を挟むように隣接して置かれてもよいし、その他の配置で置かれてもよい。ダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグが、拡径可能な環状のゴム部材２を複数備えるものである場合は、スリップ３、３’とウエッジ４、４’との組み合わせの配置は、所望により適宜選択することができる。
【００８９】
〔分解性材料〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグがスリップ３とウエッジ４との組み合わせを備える場合、スリップ３またはウエッジ４の一方または両方を、分解性材料から形成されるものとしてもよく、また、スリップ３またはウエッジ４の一方または両方を、強化材を含有する複合材（強化樹脂）としてもよい。さらに、分解性材料に対して金属や無機物の部材を組み込んだものでもよい。分解性材料または強化材としては、先にマンドレル１について説明した材料を使用することができる。本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、マンドレル１、１対のリング５，５’、並びにスリップ３とウエッジ４との組み合わせをいずれも、分解性材料から形成されるものとすることができる。
【００９０】
なお、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、マンドレル１の外周面上に、スリップ３及びウエッジ４を備えないものとすることができる（図示しない）。すなわち、従来スリップ３及びウエッジ４としては、強度等の観点から金属や複合材が使用されることが多かったが、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、分解性材料から形成されるマンドレル１及び１対のリング５，５’、並びに、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上である（すなわち、分解性または崩壊性の）拡径可能な環状のゴム部材２を備えることにより、ダウンホールツールであるプラグに所望される強度（引張強さ等）及びプラグとダウンホールとの閉塞性能を有し、かつ分解性に優れるプラグを提供することができるので、分解性がない金属や複合材が汎用されるスリップ３及びウエッジ４を備えないものとすることにより、プラグの構造を簡素なものとするとともに、プラグの全体としての分解性を一層高いものとすることができる。
【００９１】
５．スリーブシステム、並びに、ボールシーラーまたはボールシート
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールがスリーブシステムである場合は、ボールシーラーまたはボールシートであるダウンホールツール用ゴム部材を備えることができる。具体的には、ボールシーラーまたはボールシートの一方または両方を、先に拡径可能な環状ゴム部材について詳細に説明したと同様の分解性または崩壊性のゴム材料や他の配合成分から形成されるものとすることにより、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上、好ましくは２０％以上、特に好ましくは５０％以上であるダウンホールツール用ゴム部材とすることができる。
【００９２】
６．保護部材
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、ダウンホールツールに配置される種々のセンサーや流路等を、摩擦や他の部材との接触や衝突により、また、坑井処理において使用される高圧流体により、破損や傷損が生じることがないように、被覆等により保護する保護部材として用いることができる。本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であるダウンホールツール用ゴム部材、さらに、所定の１５０℃７２時間質量減少率、６６℃引張破断ひずみ、６６℃圧縮応力、６６℃圧縮破断ひずみ、６６℃圧縮応力比率、１５０℃体積増加率、２３℃圧縮応力低下率等の機械的特性を備えるダウンホールツール用ゴム部材であることにより、センサーや流路等に対する保護機能を有するとともに、容易に除去または回収することができる。
【００９３】
ＩＩＩ．ダウンホールツール用ゴム部材の製造方法
本発明のダウンホールツール用ゴム部材は、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であるダウンホールツール用ゴム部材、さらに、所定の１５０℃７２時間質量減少率、６６℃引張破断ひずみ、６６℃圧縮応力、６６℃圧縮破断ひずみ、６６℃圧縮応力比率、１５０℃体積増加率、２３℃圧縮応力低下率等の機械的特性を備えるダウンホールツール用ゴム部材を製造することができる限り、その製造方法は限定されない。例えば、注型成形、圧縮成形、射出成形、押出成形、遠心成形その他の公知のゴム材料の成形方法により、ダウンホールツール用ゴム部材を直接成形してもよいし、所定形状の予備成形品（シート、板状体等）を成形し、得られた予備成形品を、必要に応じて切削加工や穿孔等の機械加工したり、他の部品とそれ自体公知の方法によって組み合わせて、製造することができる。ダウンホールツール用ゴム部材としては、先に例示した拡径可能な環状のゴム部材に限られず、その具体的な用途、組成、形状、大きさ及び構造等は、必要に応じて適宜選択することができ、ダウンホールツール用ゴム部材の製造方法は、ダウンホールツール用ゴム部材に応じて最適な方法を採用すればよい。なお、ゴム部材の成形方法において、混練・注型・射出成形などにより成形を行う場合、一回の成形によって成形加工することもできるが、複数回に分けて成形加工してもよい。例えば、比較的サイズが大きいゴム部材を製造する場合は、複数回に分けて成形加工することにより、容量が小さい射出成形機を使用して成形加工することができ、その結果、ボイドの発生が抑制された成形品を得ることができるなどの利点がある。また、複数回に分けて成形加工する場合には、ゴム部材を形成するゴム材料の種類や機械的強度が異なる材料を組み合わせることができ、それによってダウンホールツール用ゴム部材の変形や分解の挙動を制御することができる。
【００９４】
ＩＶ．ダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールの製造方法
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールの製造方法は、特に限定されない。例えば、ダウンホールツールの具体例として先に説明したプラグの製造方法についても、ダウンホールツール用ゴム部材（拡径可能な環状のゴム部材）、マンドレル及び１対のリングを備えるプラグを製造することができる限り、その製造方法は限定されない。例えば、注型成形、圧縮成形、射出成形、押出成形（固化押出成形を含む。）、遠心成形等の公知の成形方法により、マンドレル、リング、所望によりスリップ及びウエッジ等のプラグに備えられる各部材を各部材に適合する材料を使用して成形し、得られた各部材を、必要に応じて切削加工や穿孔等の機械加工した後に、それ自体公知の方法によって組み合わせて、プラグを得ることができる。
【００９５】
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグが、マンドレルと１対のリングの一方のリングとが一体に形成されているプラグである場合、射出成形、押出成形（固化押出成形を含む。）、遠心成形等の成形方法による一体成形により、または、切削加工等の機械加工により、マンドレルと１対のリングの一方のリングとを一体に形成することが好ましい。
【００９６】
Ｖ．炭化水素資源の回収方法
本発明の炭化水素資源の回収方法は、既に述べた本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールを使用する炭化水素資源の回収方法であって、本発明の炭化水素資源の回収方法によれば、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じてその除去や流路の確保を容易に行うことができるので、経費軽減や工程短縮ができる。以下に、ダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグの場合について、炭化水素資源の回収方法の具体例を説明する。
【００９７】
〔ダウンホールの閉塞〕
すなわち、本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグは、１対のリングにマンドレルの軸方向の力を加えることにより、ダウンホールツール用ゴム部材である拡径可能な環状のゴム部材にマンドレルの軸方向の力を伝達し、その結果、拡径可能な環状のゴム部材がマンドレルの軸方向に圧縮されることに伴いマンドレルの軸方向と直交する方向に拡径して、ダウンホールの内壁と当接し、プラグとダウンホールとの間の空間を閉塞（シール）することができる（ダウンホールの閉塞）。次いで、プラグとダウンホールとの間の空間を閉塞（シール）した状態で、フラクチャリング等の坑井処理を行うことができる。フラクチャリング等の坑井処理が終了した後は、拡径可能な環状のゴム部材は、拡径した状態のままダウンホール内に残置され、所望により備えられるスリップとウエッジとの組み合わせと共同することにより、プラグをダウンホールの所定位置に固定することができる。なお、ダウンホールツール用ゴム部材が短時間で分解してしまうような高温環境にあるダウンホール内において、上記した閉塞（シール）や、ダウンホールツールの保護等を行う場合には、地上から流体を注入して（cooldown injection）、ダウンホールツール用ゴム部材の周辺温度を低下させた状態にコントロールすることによって、所望の時間、シール性能(強度等)や保護機能を維持するような処理方法を採用することができる。
【００９８】
〔プラグの分解〕
本発明のダウンホールツール用ゴム部材を備えるプラグ（ダウンホールツール）を使用する炭化水素資源の回収方法によれば、坑井の目止め処理を行った後に、プラグの一部または全部、特にダウンホールツール用ゴム部材を容易に分解して除去することができる。すなわち、所定の諸区画の穿孔やフラクチャリングが終了し、または、坑井の掘削が終了して坑井が完成し、石油や天然ガス等の生産を開始するときには、拡径可能な環状のゴム部材等のダウンホールツール用ゴム部材を容易に分解することができ、所望によっては更に生分解、加水分解または更に他の何らかの方法による化学的な分解により、マンドレルや１対のリング等を、容易に分解して除去することができる。この結果、本発明の炭化水素資源の回収方法によれば、従来、坑井完成後に、坑井内に残置されていた多数のプラグ等のダウンホールツールを除去、回収したり、破砕、穿孔その他の方法によって、破壊したり、小片化したりするために要していた多くの経費と時間が不要となるので、坑井掘削の経費軽減や工程短縮ができる。なお、坑井処理が終了した後に残存するダウンホールツール用ゴム部材は、生産を開始するまでに完全に消失していることが好ましいが、完全に消失していないとしても、強度が低下してダウンホール中の水流等の刺激により崩壊するような状態となれば、崩壊したダウンホールツール用ゴム部材は、フローバックなどにより容易に回収することができ、ダウンホールやフラクチャに目詰まりを生じさせることがないので、石油や天然ガス等の生産障害となることがない。また通常、ダウンホールの温度が高い方が、短時間でダウンホールツール用ゴム部材の分解や強度低下が進行する。
【００９９】
〔スリーブシステムにおけるシールと分解〕
また、本発明のボールシーラーまたはボールシートであるダウンホールツール用ゴム部材を使用する炭化水素資源の回収方法によれば、ボールシーラーとボールシートとを当接させることによって、ダウンホールを閉鎖し、フラクチャリングを行った後に、１５０℃２４時間圧縮応力低下率が５％以上であることによって分解性であるボールシーラーまたはボールシート（ボールシーラーまたはボールシートの一方または両方）を、多様な坑井の環境条件下で容易に分解・除去させることにより、シールが解除されて流路を確保することができるとともに、分解性であるボールシーラーまたはボールシートを除去する工程が不要となるので、同様に、坑井掘削の経費軽減や工程短縮ができる。
【０１００】
また、本発明によれば、先に（１）〜（１６）として説明したダウンホールツール用ゴム部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔内をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法が提供される。
【０１０１】
さらに、本発明によれば、先に（１）〜（１６）として説明したダウンホールツール用ゴム部材を備え、
さらに分解性材料、好ましくはポリグリコール酸を含有する他のダウンホールツール用部材を備えるダウンホールツールを使用して、坑井孔内をシールした後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法が提供される。
【０１０２】
更にまた、本発明によれば、先に（１）〜（１６）として説明したダウンホールツール用ゴム部材を備え、該ダウンホールツール用ゴム部材が、他のダウンホールツール用部材に接する、及び／または、他のダウンホールツール用部材を覆うように配置されてなるダウンホールツールを使用して、坑井処理を行った後に、坑井孔内で該ダウンホールツール用ゴム部材が分解されることを特徴とする炭化水素資源の回収方法が提供される。
【０１０３】
そして、本発明によれば、前記のダウンホールツール用ゴム部材が、ウレタンゴム、天然ゴム、ポリイソプレン、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンゴム、アクリルゴム、脂肪族ポリエステルゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する炭化水素資源の回収方法が提供され、さらに、前記のダウンホールツール用ゴム部材が、加水分解性を有する官能基を有するゴムを含有する炭化水素資源の回収方法が提供される。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、温度１５０℃の水に２４時間浸漬後の５０％ひずみ圧縮応力の、浸漬前の５０％ひずみ圧縮応力に対する低下率が５％以上であることを特徴とするダウンホールツール用ゴム部材であることによって、高深度化など採掘条件がますます過酷かつ多様なものとなっているもとで、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮に寄与するダウンホールツール用の部材、及びダウンホールツールを提供することができるので、産業上の利用可能性が高い。
【０１０５】
また、本発明によれば、前記のダウンホールツールを使用する炭化水素資源の回収方法であることにより、確実にダウンホールの閉塞と、フラクチャリング等の坑井処理の操作を行うことができるとともに、必要に応じて、多様な坑井の環境条件下で、その除去や流路の確保を容易に行うことができ、経費軽減や工程短縮ができる炭化水素資源の回収方法が提供されるので、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【０１０６】
１      ：  マンドレル
２      ：  ダウンホールツール用ゴム部材（拡径可能な環状のゴム部材）
３、３’：  スリップ
４、４’：  ウエッジ
５、５’：  リング
Ｈ      ：  ダウンホールの内壁
【図１】
2015135038.tif 000003