聚-l-乳酸固化挤出成型物及其制造方法和应用_5

文档序号:9221122阅读:来源:国知局
度,故优选。为保护外周面而使用的金属是为 了形成密封塞所具备的心轴(芯棒)1而使用的材料,或为了对其进行补强等而使用的金属 等,并无特别限制,具体可列举铝、铁、镍等。
[0180] 〔一对环〕
[0181] 本发明的密封塞所具备的一对环2、2'的作用在于,针对在与心轴(芯棒)1的轴 方向正交的外周面上所放置的卡瓦3、3'与楔块4、4'的组合以及可扩径的环状橡胶部件 5,施加心轴(芯棒)1轴方向的力。也就是说,上述一对环2、2^构成如下:可以在心轴(芯 棒)1的外周面上沿心轴(芯棒)1的轴方向滑动,环彼此之间的间隔可以变更,并且,在卡 瓦3、3'与楔块4、4'的组合以及可扩径的环状橡胶部件5沿轴方向的端部上,直接或间接 地进行抵接,从而可以对这些部分施加心轴(芯棒)1轴方向的力。
[0182] 至于一对环2、2'中各环的形状及大小,只要可以实现上述功能,则无特别限制, 但从可以有效地针对卡瓦3、3^与楔块4、f的组合以及可扩径的环状橡胶部件5施加心 轴(芯棒)1轴方向的力这一方面考虑,优选将环与这些部分相抵接一侧的端面形成为平面 状。一对环2、2'中的各环优选为完全包围心轴(芯棒)1外周面的圆环状,也可以在圆周 方向上具有缝隙或变形部位。此外,也可以制成在圆周方向上分离圆环的形状,根据需要再 形成圆环。一对环2、2^中的各环也可以通过在轴方向上邻接放置多个环,从而形成宽幅〔 心轴(芯棒)1的轴方向上的长度较大〕环。另外,包括帮助有效地针对卡瓦3、3'与楔块 4、f的组合以及可扩径的环状橡胶部件5施加心轴(芯棒)1轴方向的力的部件在内,也 可以说是形成本发明的密封塞中一对环2、2'的环。
[0183] 形成一对环2、2'的材料并无特别限定,可以使至少一个环2、2'适合对本发明 相关的聚-L-乳酸固化挤出成型物进行机械加工而形成的钻井用井下工具部件。一对环2、 2'两者均适合对聚-L-乳酸固化挤出成型物进行机械加工而形成的钻井用井下工具部件 时,形成聚-L-乳酸固化挤出成型物的树脂材料的树脂种类及组成可以相同,也可以不同。 一对环2、2^中的一个适合对聚-L-乳酸固化挤出成型物进行机械加工而形成的钻井用井 下工具部件时,形成另一个环的材料可以使用铝、铁等金属或强化树脂等复合材料。
[0184] -对环2、2'可以具有相同或相似的形状或结构,也可以是不同的形状或结构。例 如,一对环2、2'中的各环在心轴(芯棒)1轴方向上的长度或外径可以不同。又例如,可以 将一对环2、2'中的一个环根据需要构成为无法相对于心轴(芯棒)1滑动的状态。这种情 况下,一对环2、2'中的另一个环在心轴(芯棒)1的外周面上滑动,与卡瓦3、3'与楔块4、 4'的组合以及可扩径的环状橡胶部件5沿轴方向的端部相抵接。使一对环2、2'中的一个 环根据需要处于无法相对于心轴(芯棒)1滑动的状态的构成并无特别限制,例如可以使心 轴(芯棒)1与一对环2、2'中的一个环形成为一体(这种情况下,相对于心轴(芯棒)1, 相关环始终无法滑动),或者采用爪形离合器等离合结构或嵌合结构(这种情况下,可以对 相对于心轴(芯棒)1滑动的状态与无法滑动的状态进行切换)。作为心轴(芯棒)1与一 对环2、2^中的一个环形成为一体的密封塞,可提供通过一体成型的方法而形成的密封塞, 或者对本发明的聚-L-乳酸固化挤出成型物进行机械加工,形成心轴(芯棒)1与一对环2、 2'中的一个环的密封塞。
[0185] 再者,本发明的密封塞可以具备多对环2、2^。这种情况下,也可以将卡瓦3、3' 与楔块4、4'的组合以及可扩径的环状橡胶部件5各一个以上分别或组合放置到多对环之 间的位置上。
[0186] 〔卡瓦及楔块〕
[0187] 根据需要,本发明的密封塞也可以制成具备在与心轴(芯棒)1的轴方向正交 的外周面上、放置在一对环2、2'之间的位置上的、至少一个卡瓦(slip)3、3'与楔块 (Wedge)4、4'的组合者(在图1中,作为卡瓦3与楔块4的组合以及卡瓦3'与楔块4'的 组合,具备多个卡瓦与楔块的组合)。众所周知在密封塞中卡瓦3、3^与楔块4、f的组合 就是堵塞器与钻井孔的固定机构。也就是说,目前在大多数情况下,通过金属、无机物等形 成的卡瓦3、3'以可滑动的方式接触、放置在通过复合材料等形成的楔块4、4'斜面的上 表面上,利用已说明的方法对楔块4、4'施加心轴(芯棒)1轴方向的力,借此,卡瓦3、3' 移动到与心轴(芯棒)1的轴方向正交的外方,抵接于钻井孔的内壁H,对堵塞器与钻井孔 的内壁H进行固定。为了更加切实地堵塞(密封)堵塞器与钻井孔之间的空间,也可以在 卡瓦3、3'中、与钻井孔的内壁H相抵接的抵接部设置一个以上沟槽、凸部、粗糙面(锯齿) 等。此外,可以预先将卡瓦3、3'在与心轴(芯棒)1的轴方向正交的圆周方向上分割为规 定数量份,如图1所示,也可以具有从沿轴方向的一端部朝向另一端部在中途结束的缝隙 (这种情况下,对楔块4、f施加心轴(芯棒)1轴方向的力,楔块4、f进入卡瓦3、3<的 下面,借此,沿上述缝隙及其延长线,卡瓦3、3'被切开、分割,接着,各分割片移动到与心轴 (芯棒)1的轴方向正交的外方)。
[0188] 在本发明的密封塞中,卡瓦3、3^与楔块4、f的组合被放置在一对环2、2^之间 的位置上,以便可以施加心轴(芯棒)1轴方向的力,也可以与可扩径的环状橡胶部件5邻 接、放置。如图1所示,本发明的密封塞具备多个卡瓦3、3'与楔块4、4'的组合时,可以以 夹住可扩径的环状橡胶部件5的方式邻接、放置,也可以按照其他配置进行放置。本发明的 密封塞具备多个可扩径的环状橡胶部件5时,卡瓦3、3'与楔块4、4'的组合的配置可以根 据需要适当选择。
[0189] 另外,本发明的密封塞也可以不具备卡瓦3、3'与楔块4、4'的组合。本发明的密 封塞不具备卡瓦3、3'及楔块4、4'时,可扩径的环状橡胶部件5与一对环2、2'抵接,从而 被施加心轴(芯棒)1轴方向的力,进行扩径。
[0190] 本发明的密封塞具备卡瓦3、3'与楔块4、4'的组合时,可以使该卡瓦3、3'或楔 块4、4'中的一个或两者适合对聚-L-乳酸固化挤出成型物进行机械加工而形成的钻井用 井下工具部件。此外,也可以使卡瓦3、3'或楔块4、4'中的一个或两者为:以总量为基准, 树脂材料含有5~70质量%填充剂的聚-L-乳酸组合物。
[0191] 〔可扩径的环状橡胶部件〕
[0192] 本发明的密封塞可以具备在与心轴(芯棒)1的轴方向正交的外周面上、放置在一 对环2、2^之间的位置上的至少一个可扩径的环状橡胶部件5。可扩径的环状橡胶部件5 直接或间接抵接于一对环2、2',从而在心轴(芯棒)1的外周面上被传递心轴(芯棒)1轴 方向的力,其结果为,随着其朝向心轴(芯棒)1的轴方向被压缩,而在与心轴(芯棒)1的 轴方向正交的方向上扩径,与钻井孔的内壁H抵接,堵塞(密封)堵塞器与钻井孔之间的空 间。可扩径的环状橡胶部件5具有如下功能:在接下来执行压裂期间,可以维持与钻井孔的 内壁H的抵接状态,维持堵塞器与钻井孔的密封。
[0193] 可扩径的环状橡胶部件5只要具有上述功能,则其材料、形状及结构没有限制。例 如,通过将其制成与心轴(芯棒)1的轴方向正交的圆周方向截面为倒U字形的环状橡胶部 件5,随着U字的前端部分朝向心轴(芯棒)1的轴方向被压缩,可以朝向倒U字形的顶点部 扩径。
[0194] 可扩径的环状橡胶部件5扩径后,与钻井孔的内壁H抵接,堵塞(密封)堵塞器与 钻井孔之间的空间,未扩径时,堵塞器与钻井孔之间存在空隙,因此,相对于心轴(芯棒)1 的长度,可扩径的环状橡胶部件5在心轴(芯棒)1轴方向上的长度优选为10~70%,更优 选为15~65%,借此,本发明的密封塞能够具有充分的密封功能,并且在密封后还对钻井 孔与堵塞器有辅助固定的功能。
[0195] 本发明的密封塞可以具备多个可扩径的环状橡胶部件5。这种情况下,可以在多个 位置对堵塞器与钻井孔之间的空间进行堵塞(密封),此外,还能更加切实地发挥对钻井孔 与堵塞器的辅助固定功能。另外,本发明的密封塞具备多个可扩径的环状橡胶部件5时,上 文所述的可扩径的环状橡胶部件5在心轴(芯棒)1轴方向上的长度是指多个可扩径的环 状橡胶部件5在心轴(芯棒)1轴方向上的合计长度。本发明的密封塞具备多个可扩径的 环状橡胶部件5时,多个可扩径的环状橡胶部件5其材料、形状或结构可以相同,也可以不 同。此外,可以将多个可扩径的环状橡胶部件5在上述一对环2、2'之间的位置上邻接或分 离放置,也可以放置在多对环2、2'中各对之间的位置上。
[0196] 可扩径的环状橡胶部件5可以是例如由叠层橡胶等多个橡胶部件形成的结构的 橡胶部件。此外,为了在扩径后更加切实地堵塞(密封)堵塞器与钻井孔之间的空间、辅助 固定钻井孔与堵塞器,也可以在与钻井孔的内壁H相抵接的抵接部设置一个以上沟槽、凸 部、粗糙面(锯齿)等。
[0197] 在高深度地下的高温高压环境下,要求可扩径的环状橡胶部件5在随着压裂而产 生的更高压力下、以及与压裂流体接触时,也不会丧失密封功能。为此,优选耐热、耐油及耐 水性优异的橡胶材料,可以使用例如丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶等。再者,可扩 径的环状橡胶部件5也可以由可降解性材料形成。作为可降解性材料的橡胶,可以使用可 生物降解性、水解性或者可以通过其他方法化学分解的可降解性橡胶,可以使用现有已知 的材料。例如,优选列举脂肪族聚酯类橡胶、天然橡胶、聚异戊二烯、乙丙橡胶、丁基橡胶、苯 乙烯橡胶(苯乙烯丁二烯橡胶等)、丙烯酸酯橡胶、氯丁橡胶以及聚氨酯橡胶等橡胶材料。 此外,从降解性及崩解性方面考虑,优选列举具有水解性官能基(例如,氨基甲酸酯基、酯 基、酰胺基、羧基、羟基、甲硅烷基、酸酐、酰卤等)的橡胶材料。作为尤其优选的橡胶材料, 可列举聚氨酯橡胶,因其可以通过调整橡胶材料的结构、硬度、交联度等或者选择其他混配 剂,而容易控制降解性及崩解性。另外,一直以来因耐油性、耐热性、耐水性等优异而被广泛 用于井下工具的橡胶材料,即丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶,通常多数情况下并不适合用作可降 解性材料。
[0198] 本发明的具备对聚-L-乳酸固化挤出成型物进行机械加工而形成的钻井用井下 工具部件的密封塞可以用作选自由心轴(芯棒)1、一对环2、2<、卡瓦3、3<及楔块4、f 所组成的群组中的至少一个,作为由聚-L-乳酸固化挤出成型物形成的钻井用井下工具部 件,尤其优选的是用作该密封塞的心轴(芯棒)1。
[0199] 5.其他二次成型物
[0200] 本发明的作为机械加工用原材料的聚-L-乳酸固化挤出成型物可以通过实施机 械加工,成型为其他二次成型物。例如,在电气电子领域,可列举晶片载体、晶片盒、旋转夹 盘、搬运箱、晶片舟、IC芯片托盘、IC芯片载体、IC搬运管、IC测试座、老化座、针栅阵列插 座、四侧引脚扁平封装、无引脚芯片载体、双列直插式封装、小外形封装、卷筒包装、各种壳 体、保存用托盘、搬运装置零部件、磁卡读取器等。
[0201] 在OA设备领域,可列举电子照相复印机、静电记录装置等成像装置中的各种辊部 件、记录装置用转印鼓、印刷电路板盒、衬套、纸张及纸币搬运零部件、送纸轨道、字库匣、色 带匣、导销、托盘、辊筒、齿轮、链轮、计算机用外壳、调制解调器外壳、显示器外壳、⑶-ROM外 壳、打印机外壳、连接器、计算机插槽等。
[0202] 在通信设备领域,可列举手机零部件、传呼机、各种滑动材料等。在汽车领域,可列 举内饰材料、发动机舱、电子电气设备外壳、油箱盖、燃油过滤器、燃油管线连接器、燃油管 线夹、油箱、仪表盘、门把手、各种零部件等。在其他领域,可列举电线支撑体、电波吸收体、 地板、托盘、鞋底、刷子、鼓风机、面状发热体、自恢复保险丝等。
[0203] 6.钻井方法
[0204] 根据本发明,可提供一种钻井方法,其特征在于,使用对本发明的聚-L-乳酸固化 挤出成型物进行机械加工而形成的、直径为20~200mm的钻井用封堵球,进行钻井孔的封 堵处理后,钻井用封堵球的一部分或全部被降解;以及可提供一种钻井方法,其特征在于, 使用具备对本发明的聚-L-乳酸固化挤出成型物进行机械加工而形成的钻井用井下工具 部件的密封塞,进行钻井孔的封堵处理后,钻井用井下工具部件的一部分或全部被降解。根 据这些钻井方法,在规定的各区域压裂结束或者钻井结束,坑井完成,开始生产石油、天然 气等资源时,通过生物降解、水解或者进一步通过其他方法实现的化学分解,对封堵球的一 部分或全部进行降解,从而可以轻松除去该封堵球,并且,通过对密封塞所具备的心轴、一 对环、卡瓦或楔块等钻井用井下工具部件、以及必要时作为钻井用井下工具部件的可扩径 的环状橡胶部件的一部分或全部进行降解,从而可以轻松除去钻井用井下工具部件以及具 备该钻井用井下工具部件的密封塞。其结果为,一直以来为了将坑井完成后残留于井内的 大量密封塞、封堵球除去、回收,或者通过破碎、穿孔及其他方法对其进行破坏或实现小片 化,需要花费大量的时间和经费,而根据本发明的钻井方法,则完全不需要,可以削减钻井 的经费,缩短工序。
[0205] 实施例
[0206] 以下,列举实施例及比较例,对本发明进行更具体的说明。但本发明并不限定于实 施例。物性及特性的测量方法如下所示。
[0207] (1)聚-L-乳酸的重均分子量
[0208] 聚-L-乳酸的重均分子量按照以下方法测量。也就是说,按5mM浓度溶解三氟乙 酸钠获得六氟异丙醇(HFIP)溶解液,将试样(从要供应给挤出机的聚-L-乳酸或聚-L-乳 酸固化挤出成型物中取样的树脂材料UOmg溶解到上述溶解液中,制成10mL,然后用膜滤 器过滤,获得试样溶液。取该试样溶液10 μ L,注入到凝胶渗透色谱(GPC)装置中,在下列条 件下测量分子量。另外,试样溶液在溶解后30分钟内注入到GPC装置中。
[0209] 〈GPC测量条件〉
[0210] 装置:株式会社岛津制作所制造 LC-9A
[0211] 色谱柱:昭和电工株式会社制造 HFIP-806M 2个(串联)
[0212] 预柱:HFIP-LGl 个
[0213] 色谱柱温度:40°C
[0214] 洗脱液:以5mM浓度溶解三氟乙酸钠的HFIP溶液
[0215] 流速:ImL/分钟
[0216] 检测器:差示折射仪
[0217] 分子量校正:使用分子量不同的5种标准分子量聚甲基丙烯酸甲酯(POLYMER LABORATORIES Ltd.制造)制作分子量的标准曲线数据,使用该数据。
[0218] ⑵熔融粘度
[0219] 从要供应给挤出机的聚-L-乳酸或聚-L-乳酸固化挤出成型物中取样小片,制作 厚度约为〇. 2_的聚-L-乳酸的非晶片,然后以约150°C加热5分钟使之结晶化,获得试样, 使用该试样,并使用D = 0· 5mm、L = 5mm的带喷嘴CAPILOGRAPH〔株式会社东洋精机制作 所制造 CAPILO 1A〕,在温度240°C及剪切速度WOsecT1下测量试样的熔融粘度。
[0220] (3)温度66°C下的拉伸强度
[0221] 依据JIS K7113,使用株式会社岛津制作所制造的2t Autograph AG-2000E,将试 样静置于温度66°C的干燥箱内,测量长度方向拉伸的最大应力,从而测量聚-L-乳酸固化 挤出成型物在温度66°C下的拉伸强度(单位:MPa)。
[0222] (4)实用确认试验
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