CN105164229B - 坑井处理流体用分解性纤维、其制造方法、以及坑井处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上;坑井处理流体用分解性纤维的制造方法,其中形成在纺纱工序中获得的未拉伸丝的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且在拉伸工序中,热处理前的拉伸丝的双折射为0.02以上;以及坑井处理方法,其使用含有该坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于开发石油或天然气等烃资源的坑井处理流体用分解性纤维及其制造方法、以及使用该纤维的坑井处理方法。
背景技术
石油或天然气等烃资源通过含有具有多孔质及浸透性的地下层的井(油井或气井。有时会统称为“坑井”)开采、开发而来。随着能源消耗的增大,坑井的高深度化日益推进,世界上已经出现了深度超过9000m的挖掘记录,在日本也已经出现了超过6000m的高深度坑井。在继续开采的坑井中,有的地下层会随着时间经过而降低浸透性,甚至浸透性原本就并不充分,为了从这些地下层中继续有效地开采烃资源,会对生产层进行刺激(stimulate),作为刺激方法,已知有酸处理和破碎方法(专利文献1)。酸处理是将盐酸或氢氟酸等强酸的混合物注入生产层中,通过使基岩的反应成分(碳酸盐、粘土矿物、硅酸盐等)溶解来增加生产层的浸透性的方法,但已被指出了因使用强酸而产生的各种问题,而且包括各种对策在内还被指出存在成本增加的问题。于是,利用流体压在生产层形成裂缝(压裂、fracture)的方法(也称为“压裂法”或“水压破碎法”)受到了人们关注。
水压破碎法是利用水压等流体压力(以下有时会简称为“水压”)在生产层产生裂缝的方法,这种生产层的刺激方法,一般为先挖掘垂直坑井,接着将垂直坑井折弯,在地下数千m的地层内挖掘水平坑井,然后通过高压将压裂流体送入坑井内,利用水压在高深度地下的生产层(产出石油或天然气等烃资源的层)中制造裂缝(压裂),并通过该压裂采集烃资源。水压破碎法的有效性在所谓页岩油(在页岩中成熟的油)、页岩气等非常规资源的开发中也受到了众人关注。
在水压消失时,通过水压等流体压力形成的裂缝(压裂)会因地层压力立即闭塞。为了防止裂缝(压裂)的闭塞,会在压裂流体(即用于压裂的坑井处理流体)中含有支撑剂(proppant),并将其送入坑井内,在裂缝(压裂)处配置支撑剂。作为压裂流体中含有的支撑剂,可使用无机或有机材料,但考虑到可在尽量长的时间、高温高压的高深度地下的环境内防止压裂闭塞的观点,以往会使用二氧化硅、氧化铝等无机物粒子,通常使用砂粒、例如20/40目的砂粒等。
为了从生产层开采(生产)烃资源,必须在为了防止裂缝(压裂)闭塞而配置的支撑剂中形成用来通过烃资源的间隙,并确保透水性。支撑剂的透水性(间隙)是会对从生产层开采烃资源时的生产效率产生重大影响的要素。
作为压裂流体等的坑井处理流体,可使用各种类型的水基、油基以及乳浊液。由于要求坑井处理流体具有可将支撑剂搬运至在坑井内产生压裂的位置的功能,所以通常在要求其具有规定的粘度并且支撑剂的分散性良好的同时,还要求其后处理容易、环境负荷小等。因此,坑井处理流体中,除了支撑剂以外,还会使用胶凝剂、阻垢剂、用于溶解岩石等的酸、以及摩擦改进剂等各种添加剂。例如,进行压裂的流体组成可使用水90~95质量%、20/40目的砂粒(支撑剂)5~9质量%、以及添加剂0.5~1质量%左右的组成。
从坑井处理流体后处理的容易性以及减轻环境负荷的观点考虑,在坑井处理流体中配混分解性材料为众所周知。例如,在专利文献2中公开了在压裂流体中含有由分解性材料构成的固体粒子的方法,作为由分解性材料构成的固体粒子的形状,可列举球体、杆状、板状体、带状物、以及纤维等。对于纤维,除玻璃、陶瓷、碳、金属以及合金外,还可列举有树脂纤维。
专利文献3和4中,公开了一种在粘性载液中含有分解性纤维和支撑剂的浆状坑井处理流体以及注入该浆料的坑井处理方法。并且,在专利文献3和4中,作为分解性纤维记载了一种由乳酸和乙醇酸的聚合物或共聚物、或者乳酸和乙醇酸与其他羟基、羧酸或羟基羧酸含有成分的共聚物等构成的纤维,具体而言记载有一种纤度为0.1~20旦尼尔、纤维长为2~25mm的分解性纤维。
专利文献3和4中公开的分解性纤维可在将含有支撑剂的坑井处理流体移送到进行压裂等坑井刺激的位置的期间内,防止支撑剂在粘性载液中出现沉降,并且在压裂等坑井刺激后,会被分解除去。但是,随着坑井处理流体的移送距离的增大(即生产层的高深度化),要求对坑井处理流体中含有的支撑剂的沉降抑制效果进行进一步改良。
随着能源资源确保和环境保护等要求的提高,特别是在非常规资源的开采日益扩大的背景下,开采条件越来越严格,作为压裂流体、水泥灌浆流体、临时填堵流体以及完井流体等坑井处理流体中含有的坑井处理流体用分解性纤维,要求一种分解性纤维,其中支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果优异,并且具有水解性和生物降解性,从而能够改善压裂等坑井刺激效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特表2003-533619号公报(对应美国专利第6849582号说明书)
专利文献2:美国专利第7581590号说明书
专利文献3:美国专利第7833950号说明书
专利文献4:美国专利第7380601号说明书
发明内容
要解决的技术问题
本发明的课题的第1方面为提供一种坑井处理流体用分解性纤维,其中支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果优异,并且具有水解性和生物降解性,从而能够改善压裂等坑井刺激效果。并且,本发明的课题的另一方面提供一种所述坑井处理流体用分解性纤维的制造方法,以及使用含有该坑井处理流体用分解性纤维的坑井处理流体的坑井处理方法。
技术方案
本发明者等为解决所述课题反复深入研究后发现,支撑剂的沉降抑制效果受到坑井处理流体用分解性纤维自身在坑井处理流体中的分散性的影响。因此,本发明者等为改善坑井处理流体用分解性纤维自身在坑井处理流体中的分散性,进一步研究后发现,特别设置形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量和纤维的双折射,可解决改善分解性纤维的分散性这一课题,并完成了本发明。
也就是说,根据本发明的第1方面,提供以下(1)所述的坑井处理流体用分解性纤维:
(1)一种坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,
形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上。
此外,作为本发明的第1方面的具体方式,提供以下(2)~(5)所述的坑井处理流体用分解性纤维:
(2)如所述(1)的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其在烃资源回收用处理流体中以单丝状态进行分散;
(3)如所述(1)或(2)所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,纤度为0.1~20de,并且纤维长为0.3~100mm;
(4)如所述(1)~(3)中任一项所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其为复合纤维;
(5)如所述(1)~(4)中任一项所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
并且,根据本发明的另一方面,提供以下(A);
(A)一种坑井处理流体用分解性纤维的制造方法,其特征在于,具有纺纱工序和拉伸工序,且为所述(1)~(5)中任一项所述的坑井处理流体用分解性纤维的制造方法,该坑井处理流体用分解性纤维由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上,形成在纺纱工序中获得的未拉伸丝的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且在拉伸工序中,热处理前的拉伸丝的双折射为0.02以上。
并且还根据本发明的其他另一方面,提供以下(I);
(I)一种坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上。
作为本发明的其他另一方面的具体方式,提供以下(II)~(V):
(II)如所述(I)的坑井处理方法,其使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维在烃资源回收用处理流体中以单丝状态分散;
(III)如所述(I)或(II)的坑井处理方法,其使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维的纤度为0.1~20de且纤维长为0.3~100mm;
(IV)如所述(I)~(III)中任一项所述的坑井处理方法,其使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维为复合纤维;
(V)如所述(I)~(IV)中任一项所述的坑井处理方法,其使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,其中会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
有益效果
根据本发明的第1方面,由于坑井处理流体用分解性纤维的特征在于,其由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,并且形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下且双折射为0.02以上,所以支撑剂的沉降抑制效果优异,并且水解性和生物降解性优异,因此可获得以下效果,即能够提供可改善压裂等坑井刺激效果的坑井处理流体用分解性纤维。
此外,根据本发明的另一方面,由于坑井处理流体用分解性纤维的制造方法的特征在于,具有纺纱工序和拉伸工序,并且形成在纺纱工序中获得的未拉伸丝的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且在拉伸工序中,热处理前的拉伸丝的双折射为0.02以上,所以支撑剂的沉降抑制效果优异,并且水解性和生物降解性优异,因此可获得以下效果,即能够容易地制造可改善压裂等坑井刺激效果的坑井处理流体用分解性纤维。
并且,根据本发明的其他另一方面,由于坑井处理方法的特征在于,使用含有所述坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,所以可获得以下效果,即在将含有支撑剂的坑井处理流体移送至进行压裂等坑井刺激的位置的期间内,能够防止支撑剂在粘性载液中出现沉降,并且在进行压裂等坑井刺激之后,所述分解性纤维会被分解并去除。
具体实施方式
本发明涉及一种坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上。
I.坑井处理流体
作为含有本发明的坑井处理流体用分解性纤维而使用的坑井处理流体,包含在以通过含有具有多孔质且浸透性的地下层的井(坑井)开采生产石油或天然气等烃资源为目的而实施的坑井处理中使用的流体,具体而言,包含挖掘流体、压裂流体、水泥灌浆流体、临时填堵流体以及完井流体等。
1.坑井处理流体的组成
本发明中,坑井处理流体含有本发明的坑井处理流体用分解性纤维、烃资源回收用处理流体、支撑剂以及添加剂。
〔流体〕
含有本发明的坑井处理流体用分解性纤维而使用的坑井处理流体中,作为坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂(proppant)等的分散剂的烃资源回收用处理流体(以下有时会简称为“流体”),只要是能够通过压入至坑井内,发挥各种坑井处理流体的相应功能、例如压裂流体时可在生产层产生裂缝(压裂)等的流体,并且分解性纤维能够在该流体中分解即可,并无特别限定,可使用水或水-油乳浊液等以往使用的流体。考虑到无危险性、无毒性、易操作、不会与流体中含有的支撑剂等发生意外的反应或作用、以及能够低价获得等观点,优选使用水。
(支撑剂(proppant)〕
含有本发明的坑井处理流体用分解性纤维而使用的坑井处理流体中,还可具有的支撑剂只要能够在烃资源的生产中,抵抗高深度地下的地层压力,维持例如压裂流体时因压入的流体压力而形成的裂缝(压裂)即可,并无特别限定,可使用以往作为支撑剂用材料而使用的材料,可使用无机或有机材料。作为有机材料,可使用苯乙烯/二乙烯苯共聚物等的塑料珠、坚果的外皮或壳等。作为无机材料,可使用金属、二氧化硅、以及氧化铝等的无机粒子,但考虑到搬送性、操作性、强度以及经济性的观点,可优选使用砂粒、砾石、玻璃珠、陶瓷粒、铝土矿、玻璃等或它们的组合等。支撑剂的形状和大小并无特别限制,但考虑到操作性、搬送性以及强度的观点,作为其形状,优选为球状体等的粒子或颗粒,此外,关于其大小,直径或长度优选为0.02mm(20μm)~8mm,更优选为0.03mm(30μm)~7mm,尤其优选为0.04mm(40μm)~6mm左右。作为支撑剂、优选为无机粒子的支撑剂,考虑到在生产层中、具体地说在裂缝(压裂)中,可形成稳定的支撑剂的集群(有时也会称为“集柱”),可使用覆盖着黏合性成分的支撑剂,或者也可与具有黏合性的纤维状物(纤维)进行并用。作为压裂流体中含有的支撑剂,可使用1种支撑剂,但也可使用不同材料、形状或大小等的2种以上的支撑剂。支撑剂在坑井处理流体中的含量并无特别限制,例如为10~1000g/L左右,优选为20~900g/L,更优选为30~800g/L。
〔添加剂〕
含有本发明的坑井处理流体用分解性纤维并使用的坑井处理流体中,除了支撑剂以外,还可使用胶凝剂、阻垢剂、用于溶解岩石等的酸、以及摩擦改进剂等各种添加剂。这些添加剂在坑井处理流体中的含量并无特别限制,可相应坑井的状态等适当调整。
2.坑井处理流体用分解性纤维
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,其为含有会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂(以下有时也会称为“分解性树脂”)的纤维,并且在坑井处理流体中还同时含有支撑剂,因此可改善支撑剂在流体中的分散性,其结果是,使用该分解性纤维时,支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果优异。
(1)分解性纤维
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,其含有的分解性树脂具有例如由使用坑井处理流体的土壤中的微生物进行分解的生物降解性、或者溶解在坑井处理流体中的水的水溶性、或者由水、甚至根据需要而使用的酸或碱进行分解的水解性,但还可通过其他方法进行分解。优选为可由规定温度以上的水进行分解的水解性纤维。例如,可列举将纤维1g在充分量的温度90℃的沸水中浸渍12小时后,纤维会分解且不会残留纤维形状的纤维等。
作为分解性纤维,可列举含有例如聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯等脂肪族聚酯或聚乙烯醇等作为分解性树脂的纤维。分解性树脂也可通过单独或掺合2种以上等进行组合使用来获得分解性纤维。
〔脂肪族聚酯纤维〕
由脂肪族聚酯形成的脂肪族聚酯纤维由通过例如羟基羧酸及/或内酯的均聚或共聚、脂肪族二羧酸与脂肪族二醇的酯化反应、脂肪族二羧酸、脂肪族二醇与羟基羧酸及/或内酯的共聚获得的脂肪族聚酯形成,例如可列举会在温度20~250℃左右的水等溶剂中溶解的纤维。
作为羟基羧酸,可列举乙醇酸、乳酸、苹果酸、羟基丙酸、羟基丁酸、羟基戊酸、羟基己酸、羟基庚酸、以及羟基辛酸等碳原子数2~8的脂肪族羟基羧酸等。
作为内酯,可列举丙内酯、丁内酯、戊内酯、以及己内酯等碳原子数3~10的内酯等。
作为脂肪族二羧酸,可列举草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸等碳原子数2~8的脂肪族饱和二羧酸、以及马来酸、富马酸等碳原子数4~8的脂肪族不饱和二羧酸等。
作为脂肪族二醇,可列举乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇等碳原子数2~6的亚烷基二醇、以及聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等碳原子数2~4的聚亚烷基二醇等。
形成这些聚酯的成分也可分别单独或组合2种以上使用。此外,只要不会失去作为分解性树脂的性质,也可组合对苯二甲酸等形成芳香族聚酯的成分进行使用。
作为优选的脂肪族聚酯,可列举聚乳酸(以下有时会称为“PLA”)或聚乙醇酸(以下有时会称为“PGA”)等羟基羧酸类脂肪族聚酯;聚-ε-己内酯(以下有时会称为“PCL”)等内酯类脂肪族聚酯;聚乙烯琥珀酸酯或聚丁烯琥珀酸酯等二醇μ二羧酸类脂肪族聚酯;它们的共聚物,例如乙醇酸μ乳酸共聚物(以下有时会称为“PGLA”);以及它们的混合物等。此外,也可列举组合聚己二酸乙二醇酯/对苯二甲酸等芳香族成分进行使用的脂肪族聚酯。
另外,作为PGA,除了乙醇酸的均聚体以外,还包含具有乙醇酸重复单元50质量%以上,优选为75质量%以上,更优选为85质量%以上,尤其优选为90质量%以上,特别优选为95质量%以上,最优选为99质量%以上,格外优选为99.5质量%以上的共聚物。此外,作为PLA,除了L-乳酸或D-乳酸的均聚体以外,还包含具有L-乳酸或D-乳酸的重复单元50质量%以上,优选为75质量%以上,更优选为85质量%以上,尤其优选为90质量%以上的共聚物,还包含通过将聚-L-乳酸与聚-D-乳酸进行混合,使各分子链适当卡合形成立构复合物后获得的立构复合物型聚乳酸。作为PGLA,可使用乙醇酸重复单元与乳酸重复单元的比率(质量比)为99∶1~1∶99、优选为90∶10~10∶90、更优选为80∶20~20∶80的共聚物。
(熔融粘度)
作为可使用的脂肪族聚酯例如PGA、PLA或PGLA,其熔融粘度通常为50~5000Paμs,优选为80~3000Paμs,更优选为100~1500Paμs。熔融粘度在温度240℃、剪切速度122sec-1下测定。如果熔融粘度过小,则有时可获得的脂肪族聚酯的强度太低,无法获得支撑剂的优异的沉降抑制效果。如果熔融粘度过大,则例如在制造分解性纤维时必须使用高熔融温度,因此脂肪族聚酯可能会发生热劣化。
(其他配混成分)
在不会影响本发明的目的的范围内,脂肪族聚酯中还可含有或配混其他树脂材料、稳定剂、生物降解促进剂或生物降解抑制剂、水解促进剂或水解抑制剂、以及强化材料等各种添加剂,作为其他配混成分。相对于脂肪族聚酯100质量份,其他配混成分的使用比例通常为0~100质量份,但考虑到分解性和支撑剂的沉降抑制效果,该比例优选为80质量份以下,更优选为50质量份以下,根据情况为30质量份以下。
〔聚乙烯醇纤维〕
此外,由聚乙烯醇形成的聚乙烯醇纤维、更具体为水溶性聚乙烯醇纤维可列举有由皂化度70~99.9摩尔%左右的聚乙烯醇形成,且可在温度20~100℃左右的水中溶解的纤维。聚乙烯醇可通过利用酸或碱使聚醋酸乙烯酯的乙酰氧基水解(皂化)形成羟基来获得。作为形成聚乙烯醇纤维的聚乙烯醇,可适当选择能够通过皂化度、分子量、构造等来控制对于水的溶解性,并且适合使用环境的聚乙烯醇。此外,聚乙烯醇还可含有之前说明的各种添加剂。
(2)形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下。根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,因此坑井处理流体中的分散性优异,并且具有水解性和生物降解性,所以能够实现支撑剂在坑井处理流体中的优异的沉降抑制效果。
本发明的坑井处理流体用分解性纤维中形成纤维的外表面的树脂是指,坑井处理流体用分解性纤维是由1种树脂组成物(包含分解性树脂)形成的纤维(有时也会称为“单层纤维”)时,形成该单层纤维(即坑井处理流体用分解性纤维)的树脂。坑井处理流体用分解性纤维为以下详述的复合纤维时,是指形成存在于复合纤维的最外表面的层、例如芯鞘型复合纤维时的鞘成分的树脂。另外,在最外表面存有多种纤维(因此会含有多个树脂组成物)时,可以对于形成这些多种纤维的多个树脂测定寡聚体成分量,将相加后的平均值作为形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量。
树脂中的寡聚体成分是指,形成分解性树脂的树脂重复单元的数量,例如分解性树脂为脂肪族聚酯时,酯形成单元的数量小于通常成型(包含纤维的形成)中使用的树脂的低聚物,多数情况下,可通过其物性或特性与该成型中使用的树脂进行区别。根据分解性树脂的种类不同,寡聚体成分中的所述重复单元的数量会有所差异,例如分解性树脂为由羟基羧酸形成的脂肪族聚酯时,所述重复单元的数量为1~50左右。本发明的坑井处理流体用分解性纤维中,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下时,作为该寡聚体成分,为了能够通过物性或特性容易地与通常成型中使用的树脂进行区别,也可以是所述重复单元的数量为1~30,根据情况为1~20的低聚物。因此,寡聚体成分中所述重复单元的数量为2的二聚物也如此,例如分解性树脂为由羟基羧酸形成的脂肪族聚酯时,丙交酯或乙交酯等环状二聚物也如此。并且,寡聚体成分中所述重复单元的数量为1的单体(Monomer)也如此,例如分解性树脂为由羟基羧酸形成的脂肪族聚酯时,乳酸和乙醇酸等也如此。
虽然在本发明的坑井处理流体用分解性纤维中,如果形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,则可发挥支撑剂在坑井处理流体中的优异的沉降抑制效果,但优选为0.9质量%以下,更优选为0.8质量%以下,尤其优选为0.6质量%以下时,能够实现更优异的效果。寡聚体成分量的下限值为0质量%,通常为0.005质量%,多数情况下为0.01质量%左右。
〔形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量的测定方法〕
坑井处理流体用分解性纤维的形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量可通过以下方法进行测定。也就是说,使用不会溶解该分解性纤维的形成纤维的外表面的树脂即分解性树脂,但会溶解该分解性树脂中的寡聚体成分的溶剂,例如分解性树脂为聚乙醇酸类树脂时,使用丙酮等溶剂,将分解性纤维1g在该溶剂200mL中浸渍一晚,接着将浸渍过的纤维从溶剂中取出,在室温下风干1日。测定干燥后的纤维的质量,将其与浸渍入溶剂前的分解性纤维的质量(以下有时会称为“初始质量”。具体而言,即为1g)的差定量为分解性树脂中的寡聚体成分的质量,根据该寡聚体成分的质量与初始质量的比例,计算出所述寡聚体成分量(单位:质量%)。另外,由于在该测定方法中,使用的溶剂不会溶解所使用的分解性树脂,所以在浸渍分解性纤维时,从分解性树脂中提取到溶剂中的寡聚体仅来自形成分解性纤维的外表面的树脂。
(3)双折射
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,其特征还在于,双折射为0.02以上。根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,由于该纤维的双折射为0.02以上,所以坑井处理流体中的分散性优异,并且具有分解性、具体为水解性和生物降解性,因此能够实现支撑剂在坑井处理流体中的优异的沉降抑制效果。
〔双折射的测定方法〕
本发明的坑井处理流体用分解性纤维的双折射可通过以下方法进行测定。即,使用偏光显微镜,利用贝雷克补偿器消除直交偏光镜下纤维试料的干涉色,从而决定迟滞(相位差),将所决定的迟滞除以纤维直径,计算出双折射。
本发明的坑井处理流体用分解性纤维的双折射优选为0.025以上,更优选为0.03以上,根据情况为0.04以上。双折射的上限并无特别限定,通常为0.15左右,多数情况下为0.12左右。
(4)坑井处理流体用分解性纤维的纤度、长度以及纤维直径
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,分解性纤维在坑井处理流体中的分散性优异,因此只要能够使支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果优异,则其纤度和长度并无限定,通常可使用的纤维的纤度为0.1~20de左右,并且长度(纤维长)为0.3~100mm左右,优选纤度为0.3~10de及/或纤维长为0.5~50mm,更优选纤度为0.5~5de且纤维长为1~30mm。此外,可使用的纤维的纤维直径通常为4~50μm,优选为6~40μm,更优选为8~30μm左右。坑井处理流体用分解性纤维的纤度依据JIS L1013进行测定。坑井处理流体用分解性纤维的纤维直径和长度是通过光学显微镜观察截面或整个纤维,并在图像上测量纤维的直径或长度而得出的值。
(5)复合纤维
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,可以是由1种树脂组成物(包含分解性树脂)形成的单层纤维即单丝或复丝,但也可以用作与由其他种类的树脂组成物(优选含有分解性树脂)形成的纤维的复合纤维。作为复合纤维,可采用芯鞘型、偏芯芯鞘型、肩并肩型、裂纤维分体型、或海岛型等混合纺纱纤维等以往众所周知的复合纤维的任一种形态。
(6)坑井处理流体用分解性纤维的分散性
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上,因此分解性纤维在坑井处理流体中的分散性优异,所以能够使支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果优异,更具体地是能够改善支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果。
分解性纤维在坑井处理流体中的分散性可通过以下方法进行评估。也就是说,将分解性纤维1g投入常温的水(坑井处理流体)500ml中,轻轻地搅拌数次后,静置1分钟,通过目视和显微镜观察此时分解性纤维在水中的分散状态。根据以下评估基准对分解性纤维的分散性进行评估。
<分解性纤维的分散性的评估基准>
A(极优异):分解性纤维在水中处于均匀且良好的分散状态。显微镜观察时无丝束。
B(优异):分解性纤维在水中处于均匀且良好的分散状态。显微镜观察时几乎无丝束。
C(略差):分解性纤维在水中的分散状态略差。显微镜观察时有丝束。
D(差):分解性纤维在水中的分散状态差。显微镜观察时有较多丝束。
E(极差):分解性纤维在水中的分散状态极差。显微镜观察时有数根分解性纤维形成丝束。
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,分解性纤维在坑井处理流体中的分散性优异,按照所述评估基准的评估结果为A或B。评估为A时,在坑井处理流体即烃资源回收用处理流体中,分解性纤维可均匀且良好地分散,显微镜观察时也无丝束,因此可以认为其在坑井处理流体即烃资源回收用处理流体中以单丝状态进行分散,因此优选。
3.坑井处理流体
本发明的坑井处理流体用分解性纤维,可与之前说明的烃资源回收用处理流体、支撑剂以及添加剂一同形成坑井处理流体。
〔坑井处理流体用分解性纤维的含量〕
本发明的坑井处理流体用分解性纤维在坑井处理流体中的含量并无特别限制,例如0.01~10质量%左右,通常为0.05~5质量%左右,可根据坑井处理流体的种类和目的、坑井处理流体用分解性纤维的种类、形状以及大小等,选择最佳范围。如果坑井处理流体中的坑井处理流体用分解性纤维的含量增大,则会具有支撑剂的沉降抑制效果更优异的趋势。
〔支撑剂的沉降抑制效果〕
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果优异。支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果可采用以下方法,通过测定支撑剂分散性来进行评估。
[支撑剂分散性的测定]
即,
i)向100mL的浓度10质量%NaCl水溶液中,作为添加剂添加黄原胶0.2g(株式会社Telnite制、XCD-聚合物)、淀粉2.0g(株式会社Telnite制、三元聚合物DX),搅拌1分钟,调制出聚合物水溶液。
ii)向调制好的聚合物水溶液中添加坑井处理流体用分解性纤维0.2g,再搅拌1分钟,调制出分解性纤维分散聚合物水溶液。
iii)向调制好的分解性纤维分散聚合物水溶液中添加支撑剂6g(SINTEX公司制铝土矿20/40),搅拌1分钟,调制出支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液。
iv)将调制好的支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液放入容积100mL的量筒中,读取支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液的最上部所在的量筒刻度(以下称为“静置前的刻度”),将其作为“0mL”,将量筒的最下部的刻度设为“100mL”。
v)接着,静置1小时后,读取支撑剂的最上部所在的量筒刻度(以下称为“静置后的刻度”)(单位:mL)。
支撑剂分散性的测定实施3次,基于3次的平均值,按照以下评估基准评估支撑剂分散性。支撑剂的沉降抑制效果的评估与支撑剂分散性的评估相同,如果支撑剂分散性的评估为A或B,则可认为支撑剂的沉降抑制效果优异。
<支撑剂分散性的评估基准>
A(极优异):静置后刻度不足40mL。
B(优异):静置后刻度为40mL以上不足55mL。
C(略差):静置后刻度为55mL以上不足70mL。
D(差):静置后刻度为70mL以上。
〔分解性纤维的分散性与支撑剂的沉降抑制效果的关联〕
本发明者等发现,分解性纤维在坑井处理流体中的分散性与支撑剂的沉降抑制效果有着紧密的关联。也就是说,分解性纤维在坑井处理流体中的分散性的评估为A时,支撑剂分散性的评估为A,分解性纤维在坑井处理流体中的分散性的评估为E时,支撑剂分散性的评估为D。根据本发明者等的进一步研究发现,分解性纤维在支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液中的分散性与分解性纤维在水中的分散性情况相同,因此,分解性纤维的分散性良好的系统(支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液)中,通过具有良好的分散状态,优选为不会形成丝束,以单丝状态进行分散的分解性纤维,能够抑制支撑剂的沉降,使支撑剂长时间保持在量筒的上部,也就是说支撑剂沉降抑制效果得到提高。相对于此,分解性纤维的分散性差的系统中,分解性纤维相互形成有丝束,因此在支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液中,分解性纤维无法补充支撑剂,所以支撑剂容易沉降。
4.坑井处理流体用分解性纤维的制造方法
根据本发明的坑井处理流体用分解性纤维,只要能够获得具有支撑剂的沉降抑制效果优异这一期望效果的坑井处理流体用分解性纤维,则其制造方法并无限定。坑井处理流体用分解性纤维的制造方法,其特征在于,具有纺纱工序和拉伸工序,形成在纺纱工序中获得的未拉伸丝的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且在拉伸工序中,热处理前的拉伸丝的双折射为0.02以上,因此能够容易地获得形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上的坑井处理流体用分解性纤维,因此优选。本发明的坑井处理流体用分解性纤维可通过例如具有纺纱工序和拉伸工序的以下方法进行制造。
〔纺纱工序〕
将形状为颗粒状等的分解性树脂投入挤出机,使其加热熔融并定量,并且从纺纱金属口呈纤维状吐出,根据需要将从多个纺纱金属口吐出的纤维群进行集束,利用空冷及/或水冷,冷却至分解性树脂的熔点以下的温度后,根据需要涂布油剂,在未拉伸丝(UDY)的状态下保管在罐内或以规定长度单位卷绕在线筒上,制成未拉伸丝。为使形成在纺纱工序中获得的未拉伸丝的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,更优选为0.6质量%以下,优选实施湿度控制,以抑制纺纱工序中分解性树脂的吸湿,具体而言,优选使在将分解性树脂投入挤出机时使用的原料料斗部处于利用干燥空气或氮气清洗过的状态,从而实现防湿。此外,为了抑制在纺纱工序中因挤出机及/或喷嘴部处的分解性树脂的热分解而产生的寡聚体,必须以最佳的挤出温度及/或滞留时间进行纺纱。并且,在制造芯鞘复合纤维等使用多种树脂(树脂组成物)时,特别是使用不同熔点、热分解温度或加工温度的树脂(树脂组成物)时,挤出各树脂(树脂组成物)的挤出机的条件自不用说,还必须在考虑过多种树脂的合流部的加工温度和滞留时间的基础上思考过合流部的形状,并通过这些综合地考虑选择加工条件。
〔拉伸工序〕
通过为了根据需要预热未拉伸丝而调温至规定温度的第1滚筒组,以规定速度抽出在纺纱工序中获得的未拉伸丝,接着,将其供给至具有调温至规定温度的油、水、水蒸气的拉伸槽,并通过规定速度与第1滚筒组不同的第2滚筒组(拉伸滚筒组)进行拉伸,获得拉伸丝、优选为热处理前的双折射为0.02以上的拉伸丝。拉伸倍率并无特别限定,通常为1.2~6倍,优选为1.5~5.5倍,更优选为2~5倍。拉伸温度根据分解性树脂的种类和组成来决定,通常在分解性树脂的玻璃转化温度(以下有时会称为“Tg”)~Tg+50℃、优选为Tg+5~Tg+45℃、更优选为Tg+10~Tg+40℃的范围内。拉伸槽和拉伸滚筒组可使用1个或多个,使用多个时,拉伸槽和拉伸滚筒组可采用不同的温度及/或速度。接着,根据需要,对拉伸至规定倍率的拉伸丝实施卷缩处理及/或热处理(有时也会称为“热固定处理”)。热处理温度和热处理时间可根据分解性树脂的种类和组成、拉伸倍率以及实施热处理时的弛缓或紧张条件等适当决定,但通常在熔点以下的温度、1秒钟~30分钟的范围内进行热处理。此外还可分成多个实施热处理,并且此时也可采用热处理温度和热处理时间不同的条件。可获得的分解性纤维的纤度通常在0.1~20de、优选为0.3~10de、更优选为0.5~5de的范围内。此外,还可根据需要,使用刀具切断至规定长度,获得分解性纤维的短纤维。分解性纤维的短纤维的长度并无特别限定,但通常在0.3~100mm、优选为0.5~50mm、更优选为1~30mm的范围内。
热处理是为了抑制被拉伸的分解性纤维在使用坑井处理流体用分解性纤维的环境下发生的收缩、或通过缓和处理调整分解性纤维的取向度、或通过二段拉伸获得更高取向的纤维、或进一步降低分解性纤维的水分率,根据需要实施的处理。由于在拉伸工序中,热处理前的拉伸丝的双折射为0.02以上,优选为0.03以上,更优选为0.04以上,所以能够在更稳定的条件下实施热处理,以获得双折射为0.02以上的坑井处理流体用分解性纤维。此外,根据热处理前的拉伸丝的双折射的数值,有时会无需实施热处理。热处理前的拉伸丝的纤维的双折射过低时,热处理前纤维的取向结晶化不充分,因此有时会随着热处理,产生存在于纤维的外表面的非晶部发生粘连的现象,其结果是,有可能坑井处理流体中的纤维的分散状态会恶化,并且支撑剂的沉降抑制效果会降低。热处理前双折射为0.02以上时,纤维的外表面会充分结晶化,不会产生所述粘连,因此优选。
〔切割纤维的制造〕
将所获得的拉伸后的分解性纤维根据需要进行切断(切割),可制成具有所期望的纤维长的坑井处理流体用分解性纤维。所拉伸的分解性纤维的切断方法并无特别限定,例如可使用EC刀具(旋转刃式纤维束切断装置)进行切断。此外,还可根据需要,在切断前通过喷雾等方法涂布油剂,甚至在利用喷雾等涂布油剂后实施热处理,然后再实施切断。并且还可在切割后对分解性纤维实施热处理,降低分解性纤维的水分率。
〔复合纤维的制造方法〕
如上所述,本发明的坑井处理流体用分解性纤维可以是与其他种类的纤维,优选为与其他种类的分解性纤维的复合纤维,作为复合纤维,可采用芯鞘型、偏芯芯鞘型、肩并肩型、裂纤维分体型、或海岛型等的混合纺纱纤维等以往众所周知的复合纤维的形态。这些复合纤维即坑井处理流体用分解性纤维本身可通过以往众所周知的复合纤维的制造方法进行纺纱。纺纱后的复合纤维可通过上述说明的方法实施拉伸工序,此外还可根据需要进行切断,制造具有所期望的纤维长的坑井处理流体用分解性纤维。
5.坑井处理方法
本发明的坑井处理方法,其特征在于,使用含有本发明的坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体。也就是说,坑井处理的目的是通过含有具有多孔质及浸透性的地下层的井(坑井),开采生产石油或天然气等烃资源,具体而言,其为坑井的挖掘、压裂、水泥灌浆、临时填堵以及完井等的处理。由于坑井处理方法使用含有本发明的坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,所以在将含有支撑剂的坑井处理流体移送至进行压裂等坑井刺激的位置的期间内,能够防止支撑剂在粘性载液中出现沉降,并且在进行压裂等坑井刺激之后,所述分解性纤维能够容易被分解并去除。
实施例
以下显示实施例及比较例对本发明进行深入说明,但本发明并不限定于本实施例。实施例和比较例中的坑井处理用分解性纤维以及形成纤维的分解性树脂的特性或物性的测定方法如下所述。
〔分子量〕
形成分解性纤维的树脂材料的分子量利用凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定。
〔熔点和玻璃转化温度〕
形成分解性纤维的树脂材料的熔点和玻璃转化温度利用差示扫描热量计(DSC)进行测定。
[熔融粘度]
形成分解性纤维的树脂材料的熔融粘度使用D=0.5mm、L=5mm的装有喷嘴的Capillograph〔株式会社东洋精机制作所制Capillo 1A〕,在温度240℃、剪切速度122sec-1下进行测定。
〔形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量〕
分解性纤维的形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量通过以下方法进行测定。也就是说,将该分解性纤维1g在丙酮200mL中浸渍一晚,接着从溶剂中取出浸渍过的纤维,在室温下风干1日。测定干燥后的纤维的质量,将其与浸渍在溶剂内之前的分解性纤维的质量(初始质量,即1g)的差作为分解性树脂中的寡聚体成分的质量进行定量,并根据该寡聚体成分的质量与初始质量的比例,计算出所述寡聚体成分量(单位:质量%)。
[纤度]
分解性纤维的纤度(单位:de)依据JIS L1013进行测定。
〔双折射〕
本发明的坑井处理流体用分解性纤维的双折射通过以下方法进行测定。即,使用偏光显微镜(OLYMPUS株式会社制BH-2),利用贝雷克补偿器消除直交偏光镜下纤维试料的干涉色,从而决定迟滞(相位差),将所决定的迟滞除以另行测定的纤维直径,计算出双折射。
〔分解性纤维的分散性〕
分解性纤维在坑井处理流体中的分散性通过以下方法进行评估。即,将分解性纤维1g投入常温的水(坑井处理流体)500ml中,缓慢地搅拌数次后,静置1分钟,通过目视和显微镜观察此时分解性纤维在水中的分散状态。根据以下评估基准对分解性纤维的分散性进行评估。
<分散性的评估基准>
A(极优异):分解性纤维在水中处于均匀且良好的分散状态。显微镜观察时无丝束。
B(优异):分解性纤维在水中处于均匀且良好的分散状态。显微镜观察时几乎无丝束。
C(略差):分解性纤维在水中的分散状态略差。显微镜观察时有丝束。
D(差):分解性纤维在水中的分散状态差。显微镜观察时有较多丝束。
E(极差):分解性纤维在水中的分散状态极差。显微镜观察时有数根分解性纤维形成丝束。
〔支撑剂的沉降抑制效果〕
支撑剂在坑井处理流体中的沉降抑制效果采用以下方法,通过测定支撑剂分散性来进行评估。即,
i)向100mL的浓度10质量%NaCl水溶液中,作为添加剂添加黄原胶0.2g(株式会社Telnite制、XCD-聚合物)、淀粉2.0g(株式会社Telnite制、三元聚合物DX),搅拌1分钟,调制出聚合物水溶液。
ii)向调制好的聚合物水溶液中添加坑井处理流体用分解性纤维0.2g,再搅拌1分钟,调制出分解性纤维分散聚合物水溶液。
iii)向调制好的分解性纤维分散聚合物水溶液中添加支撑剂6g(SINTEX公司制铝土矿20/40),搅拌1分钟,调制出支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液。
iv)将调制好的支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液放入容积100mL的量筒中,读取支撑剂/分解性纤维分散聚合物水溶液的最上部所在的量筒刻度(以下称为“静置前的刻度”),将其作为“0mL”,将量筒的最下部的刻度设为“100mL”。
v)接着,静置1小时后,读取支撑剂的最上部所在的量筒刻度(以下称为“静置后的刻度”)。
支撑剂分散性的测定实施3次,基于3次的平均值,按照以下评估基准评估支撑剂分散性。支撑剂的沉降抑制效果的评估与支撑剂分散性的评估相同。
<支撑剂分散性的评估基准>
A(极优异):静置后刻度不足40mL。
B(优异):静置后刻度为40mL以上不足55mL。
C(略差):静置后刻度为55mL以上不足70mL。
D(差):静置后刻度为70mL以上。
[实施例1]
〔纺纱工序〕
将颗粒状的PLA〔Nature Works制、重均分子量:26万、玻璃转化温度:60℃、熔点:170℃、熔融粘度(温度240℃、剪切速度122sec-1):500Paμs〕从用氮气取代(以下有时会称为“N2清洗”)过的原料料斗投入单轴挤出机(株式会社PLA技研制)中,在温度150~230℃下使其熔融。使用齿轮泵将熔融PLA进行定量,并且使其从温度230℃的纺纱金属口(纤维用、孔径:0.4mm、24孔)中吐出,形成纤维状的PLA,然后在温度30℃的空气下进行空冷,集束后涂布纤维用油剂(GOULSTON社制“Lurol”),以周速500m/分钟进行抽取,以5000m为单位卷绕在线筒上,获得PLA未拉伸丝。另外,测定形成PLA未拉伸丝的PLA的寡聚体成分量时,其结果为0.3质量%。
〔拉伸工序〕
将卷绕着PLA未拉伸丝的线筒安装到拉伸装置上,以速度38.5m/分钟卷出,接着使PLA未拉伸丝通过温度70℃的水浴拉伸槽,拉伸至2.48倍,再通过蒸汽槽(温度100℃)实施热处理(同时拉伸至1.05倍),以速度100m/分钟进行抽取,获得全拉伸倍率为2.6倍的PLA拉伸丝(纤度1.5de)。另外,取出将PLA未拉伸丝通过水浴拉伸槽后(通至蒸汽槽之前)的丝(热处理前的拉伸丝),测定双折射时,其结果为0.06。
〔切割纤维的制造〕
在所获得的PLA拉伸丝上喷雾油剂(GOULSTON社制“Lurol”),接着使用EC刀具(旋转刃式纤维束切断装置)切断成长度6mm,制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。测定所获得的分解性纤维的双折射时,其结果为0.07。
〔分解性纤维的分散性和支撑剂分散性〕
针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的纤度(以下有时会简称为“纤度”)、分解性纤维的纤维长(以下有时会简称为“纤维长”)、分解性纤维的形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量(以下有时会简称为“寡聚体成分量”)、以及双折射等分解性纤维的特性、以及纺纱工序和拉伸工序中的分解性纤维的制造条件(以下有时会将这些统称为“分解性纤维的特性等”)一同显示在表1(分开记录在表1-1和表1-2中)。
[实施例2]
除了在纺纱工序中,将熔融温度的上限和纺纱金属口的温度变更为250℃,将纺纱金属口变更为孔径:0.4mm、350孔,增加树脂挤出量,将PLA未拉伸丝的抽取速度变更为1000m/分钟,将其投入UDY保管用的罐子中以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例3]
除了在切割纤维的制造的工序中,不进行油剂的喷雾以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例4]
除了在切割纤维的制造的工序中,使切断成长度为4mm以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例5]
除了在切割纤维的制造的工序中,使切断成长度为10mm以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例6]
除了代替N2清洗,实施原料料斗的干燥空气取代(以下有时会称为“Dry air”)以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例7]
除了在拉伸工序中,将来自PLA未拉伸丝的卷出速度变更为55m/分钟、将温度70℃的水浴拉伸槽中的拉伸倍率变更为1.73倍、以及代替使用蒸汽槽的热处理,实施使用温度80℃的热水槽的热处理并将全拉伸倍率变更为1.82倍以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例8]
除了在纺纱工序中,代替颗粒状的PLA,使用颗粒状的PGA〔株式会社KUREHA制、重均分子量:20万、玻璃转化温度:44℃、熔点:220℃、熔融粘度(温度240℃、剪切速度122sec-1):500Paμs〕,将熔融温度的上限和纺纱金属口的温度变更为250℃获得PGA未拉伸丝、将拉伸工序中的水浴拉伸槽的温度变更为65℃、以及将全拉伸倍率变更为4.50倍以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例9]
除了在纺纱工序中,代替PGA未拉伸丝,获得由PGA和PLA构成的芯鞘复合纤维(芯成分:PGA/鞘成分:PLA=70/30)的未拉伸丝、代替N2清洗,实施原料料斗的干燥空气取代(Dry air)、将纺纱金属口变更为孔径:0.25mm、36孔、将抽取速度变更为1000m/分钟、将全拉伸倍率变更为2.60倍、以及将可获得的坑井处理流体用分解性纤维的纤度变更为1.8de以外,与实施例8同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA/PLA复合纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例10]
除了将由PGA和PLA构成的芯鞘复合纤维变更为芯成分:PGA/鞘成分:PLA=50/50以外,与实施例9同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA/PLA复合纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例11]
除了将由PGA和PLA构成的芯鞘复合纤维变更为芯成分:PGA/鞘成分:PLA=20/80以外,与实施例9同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA/PLA复合纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例12]
除了在纺纱工序中,将熔融温度的上限和纺纱金属口的温度变更为260℃,并将纺纱金属口变更为孔径:0.4mm、350孔,增加树脂挤出量、以及将所获得的坑井处理流体用分解性纤维的纤度变更为1.1de以外,与实施例10同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA/PLA复合纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例13]
除了将可获得的坑井处理流体用分解性纤维的纤度变更为4.0de以及将全拉伸倍率变更为4.50倍以外,与实施例12同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA/PLA复合纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例14]
除了在纺纱工序中,取代PLA,使用聚己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸共聚物〔BASF社制的Ecoflex(注册商标)。以下有时会称为“PBAT”。〕、将熔融温度的上限和纺纱金属口的温度变更为150℃、将拉伸槽的温度变更为25℃并取代使用蒸汽槽的热处理,实施使用温度80℃的热水槽的热处理、以及将可获得的坑井处理流体用分解性纤维的纤度变更为1.8de以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PBAT纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例15]
除了在纺纱工序中,代替PBAT,使用聚丁烯琥珀酸酯〔三菱化学株式会社制的GS-Pla(注册商标)。以下有时会称为“PBS”。〕以外,与实施例14同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PBS纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例16]
除了在纺纱工序中,取代PBAT,使用聚丁烯琥珀酸酯/己二酸共聚物〔昭和电工株式会社制的Bionolle(注册商标)。以下有时会称为“PBSA”。〕以外,与实施例14同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PBSA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例17]
除了在纺纱工序中,取代PGA使用PGA和PLA的掺合物〔PGA/PLA=80/20(质量比)〕、将可获得的坑井处理流体用分解性纤维的纤度变更为1.8de、以及将全拉伸倍率变更为2.60倍以外,与实施例8同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA/PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[实施例18]
除了在纺纱工序中,取代PGA与PLA的掺合物〔PGA/PLA=80/20(质量比)〕,使用PGA与PLA的掺合物〔PGA/PLA=20/80(质量比)〕以外,与实施例17同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA/PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[比较例1]
除了在纺纱工序中,不实施原料料斗的N2清洗以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[比较例2]
除了在纺纱工序中,不实施原料料斗的Dry air以外,与实施例9同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PGA/PLA复合纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[比较例3]
除了在拉伸工序中,将PLA未拉伸丝的卷出速度变更为55.0m/分钟、以及将温度70℃的水浴拉伸槽中的拉伸倍率变更为1.20倍以外,与实施例1同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
[比较例4]
除了在拉伸工序中,将温度70℃的水浴拉伸槽中的拉伸倍率变更为1.73倍、以及取代使用蒸汽槽的热处理,实施使用温度120℃的干燥空气的热处理以外,与比较例3同样地制成坑井处理流体用分解性纤维即PLA纤维。针对所获得的坑井处理流体用分解性纤维,测定并评估分解性纤维的分散性和支撑剂的沉降抑制效果。将评估结果与分解性纤维的特性等一同显示于表1。
根据表1(表1-1和表1-2)可以看出,实施例1~18的坑井处理流体用分解性纤维中,分解性纤维的分散性的评估为A(极优异)或B(优异),并且支撑剂的沉降抑制效果的评估为A(极优异),该坑井处理流体用分解性纤维的特征在于,其由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上。因此可以确认,实施例1~18的坑井处理流体用分解性纤维适用于使用含有该坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体的坑井处理方法。
相对于此,由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,并且形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量并非1质量%以下的比较例1和2的分解性纤维中,分解性纤维的分散性的评估为E(极差),同时支撑剂的沉降抑制效果的评估为D(差),此外,双折射并非0.02以上的比较例3和4的分解性纤维中,分解性纤维的分散性的评估为C(略差)或D(差),并且支撑剂的沉降抑制效果的评估为C(略差)或D(差),因此可以看出,这些分解性纤维都不适用于坑井处理流体用分解性纤维。
工业实用性
根据本发明的第1方面,由于坑井处理流体用分解性纤维的特征在于,其由可在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,并且形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下且双折射为0.02以上,所以支撑剂的沉降抑制效果优异,并且具有水解性和生物降解性,因此能够提供可改善压裂等坑井刺激效果的坑井处理流体用分解性纤维,工业实用性高。
此外,根据本发明的另一方面,由于坑井处理流体用分解性纤维的制造方法的特征在于,具有纺纱工序和拉伸工序,并且形成纺纱工序中获得的未拉伸丝的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且在拉伸工序中,热处理前的拉伸丝的双折射为0.02以上,所以支撑剂的沉降抑制效果优异,并且具有水解性和生物降解性优异,因此能够提供可容易地制造可改善压裂等坑井刺激效果的坑井处理流体用分解性纤维的方法,工业实用性高。
并且,根据本发明的其他另一方面,由于坑井处理方法的特征在于,使用含有所述坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,所以能够提供在将含有支撑剂的坑井处理流体移送至进行压裂等坑井刺激的位置的期间内,能够防止支撑剂在粘性载液中出现沉降,并且在进行压裂等坑井刺激之后,所述分解性纤维会被分解并去除的坑井处理方法,因此工业实用性高。
Claims (21)
1.一种坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,
形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上,
所述寡聚体成分中的所述树脂的重复单元的数量是1~30。
2.如权利要求1所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其在烃资源回收用处理流体中以单丝状态进行分散。
3.如权利要求1所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,纤度为0.1~20de,并且纤维长为0.3~100mm;
4.如权利要求1所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其为复合纤维。
5.如权利要求3所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,其为复合纤维。
6.如权利要求1所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
7.如权利要求2所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
8.如权利要求3所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
9.如权利要求4所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
10.如权利要求5所述的坑井处理流体用分解性纤维,其特征在于,会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
11.一种坑井处理流体用分解性纤维的制造方法,其特征在于,具有纺纱工序和拉伸工序,该坑井处理流体用分解性纤维由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,并且形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下且双折射为0.02以上,所述寡聚体成分中的所述树脂的重复单元的数量是1~30,
形成在纺纱工序中获得的未拉伸丝的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且在拉伸工序中,热处理前的拉伸丝的双折射为0.02以上,所述寡聚体成分中的所述树脂的重复单元的数量是1~30。
12.一种坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维由会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂形成,形成纤维的外表面的树脂中的寡聚体成分量为1质量%以下,并且双折射为0.02以上,
所述寡聚体成分中的所述树脂的重复单元的数量是1~30。
13.如权利要求12所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维在烃资源回收用处理流体中以单丝状态分散。
14.如权利要求12所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维的纤度为0.1~20de且纤维长为0.3~100mm。
15.如权利要求12所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维为复合纤维。
16.如权利要求14所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,该坑井处理流体用分解性纤维为复合纤维。
17.如权利要求12所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,其中会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
18.如权利要求13所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,其中会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
19.如权利要求14所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,其中会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
20.如权利要求15所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,其中会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
21.如权利要求16所述的坑井处理方法,其特征在于,使用含有坑井处理流体用分解性纤维和支撑剂的坑井处理流体,其中会在烃资源回收用处理流体中分解的树脂含有脂肪族聚酯。
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