烃资源回收钻井工具用构件制造技术

一种烃资源回收钻井工具用构件，其特征在于，由配混了无机或有机短纤维增强材料的聚乙醇酸树脂成形体构成，保持在120℃水中时，初始厚度减少速度(保持4小时的平均值)为聚乙醇酸树脂单独成形体初始厚度减少速度的0.8倍以下，当厚度减至初始厚度的50％以下后，晚期厚度减少速度为初始厚度减少速度的1.5倍以上。由此，关于形成用来形成或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整体或一部分的钻井工具用构件，将提供一种能够更精确设计崩解特性的钻井工具用构件。

【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来形成或修补用于回收以石油和天然气为代表的烃资源的钻井的工具本身或其一部分的构件。
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”)在使用后不回收到地上，经常会通过在钻井中使其崩解或脱落的方式来处置(这种钻井工具或其使用方式的例示，例如可参阅专利文献1～5)。因此，关于这种一次性使用的工具，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之例，可列举淀粉或糊精等多糖类；壳多糖、壳聚糖等动物性蛋白聚合物；聚乳酸(PLA，代表物为聚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。因为难以控制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说明书专利技术概要专利技术拟解决的问题鉴于上述传统技术状况，本专利技术的主要目的在于提供一种钻井工具用构件，其通过适当选择分解性聚合物组成并加以成形，可更精确地设计崩解特性。
技术实现思路
本专利技术的烃资源回收钻井工具用构件，其特征在于，由配混了无机或有机短纤维增强材料的聚乙醇酸树脂成形体构成，保持在120℃水中时，初始厚度减少速度(保持4小时的平均值)为聚乙醇酸树脂单独成形体初始厚度减少速度的0.8倍以下，当厚度减至初始厚度的50％以下后，晚期厚度减少速度为初始厚度减少速度的1.5倍以上。在此，对本专利技术人等按上述目的进行研究并完成本专利技术的经过进行一些补充说明。根据本专利技术人等的研究，脂肪族聚酯树脂通常在形成钻井工具用构件时，大多会显示出适当的水中分解性，但其中的聚乙醇酸(PGA)，与作为脂肪族聚酯代表例的聚乳酸(PLLA)进行对比后，如图1(在149℃水中的厚度减少数据)所示，显示出与其他脂肪族聚酯树脂显著不同的水中分解特性。更具体而言，由于其优异的水(蒸汽)阻隔性，所以在水中的厚度减少速度显示出相对于时间固定的特性(即，线性厚度减少速度)。因此，根据该钻井工具用构件至崩解为止的维持时间，设定有助于维持该构件强度和满足塞子或密封件等方面要求特性的有效厚度，由此可对强度及保持时间进行设计。基于该见解，本专利技术人等已提出过一种烃资源回收钻井工具用构件，其特征在于，由重均分子量为7万以上的聚乙醇酸树脂成形体构成，且在水中的厚度减少速度相对于时间为固定，所述成形体的有效厚度为表面分解临界厚度的1/2以上(专利申请2012-130055号)。然而，钻井工具用构件有几种样式，其相应所需的崩解特性也不同，因此上述聚乙醇酸树脂所具有的线性厚度减少特性虽然对崩解时间的设计非常有用，但有时也会希望降低崩解速度。尤其密封用途中，还经常会希望能够在一定作业时间内抑制钻井工具用构件变形，并在作业结束后令其快速崩解。本专利技术人等通过进一步研究发现，关于在聚乙醇酸树脂中配混无机或有机短纤维增强材料后获得的成形体，其不仅能够单纯提高强度，使水中的厚度减少速度在初始时获得非常有效的抑制，而且当厚度减至一定数值以上后，晚期厚度减少速度会急剧增加，进而，通过所使用的短纤维增强材料的纵横比(L/D)，可控制初始厚度减少速度的抑制期间。本专利技术的烃资源回收钻井工具用构件，即基于此见解而获得。附图说明图1是PGA成形体及PLLA成形体在149℃水中浸透，分解试验时厚度经时变化数据的对比图表。图2是表示PGA单独成形体(比较例1)及配混玻璃纤维成形体(实例1)在120℃水中分解试验，成型片厚度经时变化测量数据的图表。图3是表示PGA单独成形体及配混玻璃纤维成形体在80℃水中分解试验，成型片厚度经时变化测量数据的图表。图4是表示PGA单独成形体及配混玻璃纤维成形体在60℃水中分解试验，成型片厚度经时变化测量数据的图表。图5是表示纵横比(L/D)相异的配混玻璃纤维成形体在120℃水中浸透，厚度减少速度之初始抑制期间变化的图表。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)本专利技术的钻井工具用构件，由配混了无机或有机短纤维增强材料的聚乙醇酸树脂成形体构成。聚乙醇酸树脂在热塑性树脂中压缩强度最高，其初始强度优异，此外，配混短纤维增强材料后，在水中的厚度减少速度抑制效果也很大，因此尤其优选使用。作为聚乙醇酸树脂(PGA树脂)，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))，还包括乙醇酸共聚物，该乙醇酸共聚物含有50重量％以下、优选为30重量％以下、更优选为10重量％以下比例的其他单体(共聚单体)单元、优选为乳酸等羧基羧酸单元。通过采用含有其他单体单元的共聚物，可在一定程度上调整聚乙醇酸树脂的水解速度、以及结晶性等。作为聚乙醇酸树脂，使用重均分子量为7万以上、优选为10万～50万的聚乙醇酸树脂。重均分子量不足7万时，工具用构件所需的初始强度特性将受损。另一方面，重均分子量超过50万时，成型加工性变差，因此并非优选。为获得这种分子量的聚乙醇酸树脂，优选采用以下方法：与乙醇酸的聚合相比，在存在少量催化剂(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℃温度，使其开环聚合。因此，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、以及内酯类(例如己内酯、β-丙内酯、β-丁内酯)中的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因聚乙醇酸树脂的分子量及所使用的共聚单体种类等发生若干变动。作为形成本专利技术的钻井工具用构件的基体树脂，通常单独使用聚乙醇酸树脂，但为了控制其分解性等，也可配混其他脂肪族聚酯、芳香族聚酯、以及弹性体等其他热塑性树脂。但是，其添加量为不影响聚乙醇酸树脂作为基体树脂存在的量，更具体而言，应控制在不足30重量％，优选为不足20重量％，更优选为不足10重量％。(短纤维增强材料)本专利技术的钻井工具用构件，由配混了短纤维增强材料的脂肪族聚酯树脂进行成形而获得。作为短纤维增强材料，为了提供适合熔融成形的组合物，在玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚合物纤维、以及纤维素纤维(槿麻纤维)等无机或有机纤维增强材料中，可优选使用短径(D)为0.1～1000μm、更优选为1～100μm、尤其优选为5～20μm，纵横比(L/D)为2～1000，更优选为3～300，尤其优选为3～150，通常称作磨碎纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烃资源回收钻井工具用构件，其特征在于，由配混了无机或有机短纤维增强材料的聚乙醇酸树脂成形体构成，保持在120℃水中时，初始厚度减少速度(保持4小时的平均值)为聚乙醇酸树脂单独成形体初始厚度减少速度的0.8倍以下，当厚度减至初始厚度的50％以下后，晚期厚度减少速度为初始厚度减少速度的1.5倍以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.10 JP 2012-1549471.一种烃资源回收钻井工具用构件，其特征在于，由配混了无机或有机短纤维增强材料的聚乙醇酸树脂成形体构成，保持在120℃水中时，以保持4小时的平均值计的初始厚度减少速度为聚乙醇酸树脂单独成形体初始厚度减少速度的0.8倍以下，当厚度减至初始厚度的50％以下后，晚期厚度减少速度为初始厚度减少速度的1.5倍以上，相对于由聚乙醇酸树脂构成的基体树脂100重量份，含有1～50重量份的短纤维增强材料，所述聚乙醇酸树脂的成形体的有效厚度为1～1000mm，短纤维增强材料的短径(D)为0.1～1000μm、纵横比(L/...

【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