烃资源回收钻井工具用构件制造技术

本发明专利技术涉及一种烃资源回收钻井工具用构件，其特征在于，由重量平均分子量为7万以上的聚乙醇酸树脂的成形体构成，所述成形体的有效厚度为表面分解的临界厚度的1/2以上，在水中的厚度减少速度相对于时间是固定的。通过本发明专利技术，对于形成用来形成或者修补用于回收以石油和天然气为代表的烃资源的钻井的临时使用工具的整体或一部分的钻井工具用构件，能够更精确地设计至崩解为止的强度和时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烃资源回收钻井工具用构件
本专利技术涉及一种形成用于回收以石油和天然气为代表的烃资源的钻井的形成或者修补用的工具的整体或一部分的构件。
技术介绍
为了从地壳中回收以石油和天然气为代表的烃资源(以下，有时会代表性地将其称为“石油”)，会设置钻井(地下挖掘坑)，但用来形成或者修补该钻井的平塞(分解性塞)、桥塞、水泥承留器、射孔枪、封堵球、封堵塞、栓塞等工具(以下统称为“钻井工具”)在使用后难以回收到地上，经常会通过在钻井中使其崩解或者脱落的方式来处置(这种钻井工具或者其使用方式的例示可参见例如专利文献1～5)。因此，关于这种临时使用的工具，推荐利用分解性聚合物来形成构成该工具整体或者用来促进崩解的结合部的构件(钻井工具用构件)。作为这种分解性聚合物的例子，可列举淀粉或者糊精等多糖类；壳多糖、壳聚糖等动物性蛋白聚合物；聚乳酸(PLA，代表为聚L-乳酸(PLLA))、聚乙醇酸(PGA)、聚酪酸、聚吉草酸等脂肪族聚酯；以及聚氨基酸、聚氧化乙烯等(专利文献1和2)。但是，使用这些分解性聚合物来设计至钻井工具用构件崩解为止的强度及时间的技术尚不完善。这是因为难以精确地判断分解性聚合物的分解行为。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利US2005/0205266A说明书专利文献2：美国专利US2005/0205265A说明书专利文献3：美国专利US2009/0101334A说明书专利文献4：美国专利US7621336B说明书专利文献5：美国专利US7762342B说明书
技术实现思路
鉴于上述以往技术情况，本专利技术的主要目的在于提供一种钻井工具用构件，其通过适当地选择及成型分解性聚合物，可更精确地设计至崩解为止的强度和时间。本专利技术的烃资源回收钻井工具用构件是为达成上述目的开发而成的，其特征在于，由重量平均分子量为7万以上的聚乙醇酸树脂的成形体构成，所述成形体的有效厚度为表面分解的临界厚度的1/2以上，在水中的厚度减少速度相对于时间是固定的。根据本专利技术者等的研究，聚乙醇酸树脂不仅初始强度优异，使用其适当设计的成形体时，与其他分解性聚合物不同，特别具有在水中的厚度减少速度相对于时间是固定的特性(即，线性的厚度减少速度)。因此，通过相应至钻井工具用构件崩解的维持时间，设定有助于该构件的强度维持以及塞子或者密封件等的要求特性的有效厚度，能够设计强度和保持时间。上述聚乙醇酸树脂成形体具有的线性的厚度减少速度特性是通过聚乙醇酸树脂成形体具有的优异的水(蒸汽)阻隔性，其水解作为表面分解在进行(换言之，向由成形体中的水解结束时不具有阻隔性的低分子量聚合物层与由未分解的高分子量聚合物构成的核心层形成的界面的内部的进行速度，与以水分子从表面浸透至该界面作为速率控制阶段时的浸透速度基本相等)，因此在未形成这种明确界面的聚乙醇酸树脂微粒、阻隔性不佳的其他分解性聚合物中出现的块状分解中，并不能获得该特性。例如，在代表性的分解性聚合物即聚乳酸中，成形体的有效厚度的减少速度开始时缓慢，但从中途开始会急剧增加(参照下述比较例)。本专利技术中，通过将聚乙醇酸树脂成形体的有效厚度(换言之，控制作为工具构件形成的成形体的特性的部分的厚度)设定为作为块状分解变化为表面分解的界限的厚度的临界厚度以上(仅一表面暴露到水中时为临界厚度的1/2以上)，可设计出具有线性的厚度减少速度特性的钻井工具用构件。附图说明图1是作为钻井工具的一例的平塞的主要部分的示意图。图2是显示PGA成形体的各种温度下厚度的时间变化数据的图表。图3是表示PGA成形体的厚度减少速度的温度依存性的图表(阿利纽斯作图法)。图4是将PGA成形体和PLLA成形体的厚度的时间变化数据进行对比的图表。具体实施方式以下，根据优选实施方式对本专利技术进行详细说明。(聚乙醇酸树脂)本专利技术中使用的聚乙醇酸树脂(PGA树脂)中，除了作为重复单元仅由乙醇酸单元(-OCH2-CO-)构成的乙醇酸单聚物(即聚乙醇酸(PGA))以外，还含有乙醇酸共聚物，该乙醇酸共聚物中其他单体(共聚单体)单元、优选乳酸等羟基羧酸单元含有50重量％以下、优选30重量％以下、更优选10重量％以下的比例。通过采用含有其他单体单元的共聚物，可某种程度地调整聚乙醇酸树脂的水解速度、结晶性等。但是，本专利技术的钻井工具用构件可具有表面分解特性的原因在于，聚乙醇酸树脂具有优异的阻隔性，若含量过多，则优异的阻隔性会受损，最终损害厚度减少速度的线性，因此并非优选。作为聚乙醇酸树脂，使用重量平均分子量为7万以上，优选为10万～50万的聚乙醇酸树脂。重量平均分子量不足7万时，工具用构件所需的初始强度特性会受损。另一方面，如果重量平均分子量超过50万，则成型加工性会变差，因此并非优选。为了获得此种分子量的聚乙醇酸树脂，与乙醇酸的聚合相比，优选采用在存有少量的催化剂(例如、有机羧酸锡、卤化锡、卤化锑等的阳离子催化剂)且实质上不存在溶剂(即块状聚合条件)的情况下，将乙醇酸的二聚物即乙交酯加热至约120～250℃的温度，使其开环聚合的方法。因此，在要形成共聚物时，作为共聚单体，优选使用例如以乳酸的二聚物即丙交酯为代表的丙交酯类、内酯类(例如己内酯、β-丙内酯、β-丁内酯)的1种以上。另外，聚乙醇酸树脂(PGA树脂)的熔点(Tm)一般为200℃以上。例如，聚乙醇酸(PGA)的熔点约为220℃，玻璃转化温度约为38℃，结晶温度约为90℃。但是，这些聚乙醇酸树脂的熔点会根据聚乙醇酸树脂的分子量或所使用的共聚单体的种类等而发生变动。本专利技术中，钻井工具用构件通常由聚乙醇酸树脂单独形成，但为了控制其分解性等，也可以配混其他脂肪族聚酯(例如上述用于添加乙醇酸共聚物的共聚单体的单聚物或者共聚物)、芳香族聚酯、弹性体等其他热塑性树脂。但是，为了不损害通过上述聚乙醇酸树脂的优异的阻隔性获得的成形体的表面分解性，其添加量应为不影响聚乙醇酸树脂作为基质树脂存在的量，更具体的是应控制在不足30重量％，优选不足20重量％，更优选不足10重量％。此外，在不违反本专利技术的目的的范围内，可根据需要在聚乙醇酸树脂中添加热稳定剂、光稳定剂、无机填充料、塑化剂、防湿剂、防水剂、拨水剂、润滑剂、分解促进剂、以及分解延缓剂等各种添加剂。通过将如上所述获得的聚乙醇酸树脂(以及根据情况的其他任意成分)实施注塑成型、熔融挤出成型、固化挤出成型、压缩成型、以及离心成型等惯用的热成型法、或者根据需要进行切削加工，可成型为构成如上述专利文献1～5等中例示的平塞、桥塞、水泥承留器、射孔枪、封堵球、封堵塞、栓塞等各种钻井工具的整体或其一部分的构件的形状。此时，为了通过厚度减少的线性改善工具崩解时间的控制性，也可如作为钻井工具的一例的平塞的主要部分模式截面图即图1所示，利用由聚乙醇酸树脂构成的构件12构成由非水解性的树脂或者金属构成的圆柱状或者方柱状或者中空棒状的构件11-11之间的结合部，构成整体形状为例如大致棒状的工具10。如此，构件12的从暴露到水中(更实际地说，存有钻井工具的水性作业环境介质中)的表面12a到构件11的突出部11a的侧面的厚度t为有效厚度，控制至工具崩解或者分解为止的时间。根据工具的形状，有时仅其一表面暴露到水中，因此此时的有效厚度为临界厚度的1/2。此外，例如整体形状为球状且整体暴露到水中的封堵球时，可将其直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烃资源回收钻井工具用构件，其特征在于：由重量平均分子量为7万以上的聚乙醇酸树脂的成形体构成，所述成形体的有效厚度为表面分解的临界厚度的1/2以上，在水中的厚度减少速度相对于时间是固定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.07 JP 2012-1300551.一种烃资源回收钻井工具用构件，其特征在于：由重量平均分子量为7万以上的聚乙醇酸树脂的成形体构成，所述成形体的有效厚度为表面分解的临界厚度的1/2以上，在水中的厚度减少速度相对于时间是固定的，所述有效厚度为至要求特性消失之前容许的减少厚度，所述临界厚度为表面分解与块状分解切换的厚度。2.根据权利要求1所述的钻井工具用构件，其特征在于：聚乙醇酸树脂成形体实施过结晶化处理。3.根据权利要求1或2所述的钻井工具用构件，其特征在于：其主要的两个表面中仅...

【专利技术属性】
技术研发人员：大仓正之，西条光，吉田胜美，佐藤浩幸，
申请(专利权)人：株式会社吴羽，
类型：发明
国别省市：日本;JP