CN112334632B - 井下工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种初期的压缩强度高、能在一定期间维持压缩强度、在使用后能迅速分解的井下工具。井下工具由包含聚酰胺系树脂和羧酸酐的分解性树脂组合物形成，羧酸酐为满足以下的熔点的条件的化合物。聚酰胺系树脂的熔点≤羧酸酐的5％重量减少温度。

Description

井下工具

技术领域

本发明涉及一种井下工具。

背景技术

石油(包括页岩油)或天然气(包括页岩气)等油气资源通过多孔质且具有渗透性的地下层的井(油井或气井。有时统称为“坑井”)被采掘而生产出来。随着能源消耗的增大，坑井的高深度化日益推进，在世界上已有深度超过9000m的挖掘记录，在日本也有超过6000m的高深度坑井。在继续被采掘的坑井中，为了从随着时间经过而渗透性降低的地下层和甚至原本渗透性不充分的地下层继续高效地开采油气资源，会对生产层进行刺激(stimulate)，作为刺激方法，已知有酸处理和压裂方法。酸处理是将盐酸和氢氟酸等酸注入生产层，使岩盘的反应成分(碳酸盐、粘土矿物、硅酸盐等)溶解，由此增加生产层的渗透性的方法，但被指出伴有强酸的使用而产生的各种问题，此外，因包括各种对策而被指出成本的增大。因此，利用流体压力使生产层形成细孔的穿孔(perforation)和形成裂纹(裂缝，fracture)的水力压裂法(有时也称为“压裂(fracturing)”)受到关注。

水力压裂法是利用水压等流体压(以下，有时简称为“水压”)使生产层产生穿孔和裂纹的方法，一般来讲，是生产层的刺激方法，即挖掘出垂直的孔，接着，使垂直的孔弯曲，在地下数千米的地层内挖掘出水平的孔之后，将压裂流体等流体以高压送入这些坑井孔(是指为了形成坑井而设置的孔，有时也叫作“钻井孔(down hole)”)内，利用水压使高深度地下的生产层(生产石油或者天然气等油气资源的层)产生裂纹(裂缝)等，用于通过该裂缝等采集、回收油气资源。在所谓的页岩油(在页岩中老化的油)、页岩气等非常规资源的开发中，水力压裂法的有效性也受到关注。

如果没有水压，利用水压等流体压而形成的裂纹(裂缝)等就会立即因地层压被阻塞。为了防止裂纹(裂缝)的阻塞，进行如下处理：使以高压送入的压裂流体(即，在压裂中使用的坑井处理流体)含有支撑剂(proppant)，并送入坑井孔内，对裂纹(裂缝)配置支撑剂。作为压裂流体中所含有的支撑剂，可使用无机或有机材料，但从尽可能在长时间、高温高压的高深度地下的环境内能防止裂缝阻塞的观点考虑，以往使用了二氧化硅、氧化铝等无机物粒子，通常广泛地使用砂粒、例如20/40目的砂粒等。

作为压裂流体等以高压被送入的坑井处理流体，可使用各种类型的水基、油基、乳液。对于坑井处理流体要求具有可将支撑剂搬运至在坑井孔内产生裂缝的位置的功能，因此，通常要求其具有规定的粘度、支撑剂的分散性良好，并且其后处理容易、环境负荷小等。此外，在压裂流体中以在支撑剂之间形成页岩油、页岩气等能通过的流路的目的有时候含有沟道剂(channelant)。因此，在坑井处理流体中，除了支撑剂以外，还使用沟道剂、凝胶化剂以及阻垢剂和用于溶解岩石等的酸以及减摩剂等各种添加剂。

为了使用以高压送入的流体，通过水压使高深度地下的生产层(出产页岩油等石油或者页岩气等天然气等油气资源的层)产生裂纹和穿孔，通常，采用以下方法。即，对于在地下数千米的地层内挖掘出的坑井孔(钻井孔)，从坑井孔的顶端部依次进行堵孔，同时对规定区域进行局部阻塞，将流体以高压送入此阻塞的区域内，使生产层产生裂纹和穿孔。接着，对下一个规定区域(通常为先前的区域的前侧、即地上侧的区域)进行堵塞并使其产生裂纹和穿孔。以下，反复实施该工序，直到完成所需的堵孔以及裂纹和穿孔的形成。

不局限于新坑井的挖掘，有时也对已经形成的坑井孔的所希望的区域，再次进行生产层的刺激。这个时候也同样地有时重复坑井孔的阻塞和压裂等操作。此外，为了进行坑井的完井，有时也对坑井孔进行阻塞而截断来自下部的流体，在进行了其上部的完井之后，解除阻塞。为了在这些新形成的坑井孔和已经形成的坑井孔的内部进行所需的操作而使用各种工具，将这些工具统称为“井下工具(downhole tool)”。

在专利文献1中，公开了一种涉及在高温腐蚀环境下，高强度和高耐腐蚀性优异的Ni基合金的发明。公开了Ni基合金具有1200MPa以上的高强度(拉伸试验，0.2％屈服强度)以及由该Ni基合金构成石油挖掘用构件。

对此，在专利文献2中，公开了一种能在苛刻且多样的坑井的环境条件下使用，根据需要容易去除的由聚乙醇酸树脂形成的井下工具。

例如，在专利文献3中，公开了一种在端环(end ring)周边配置有聚酰胺按钮的井下工具。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报日本特开2017-150026号公报

专利文献2：日本公开专利公报日本特开2015-124266号公报

专利文献3：美国专利第9611715号说明书

发明内容

发明要解决的问题

然而，坑井挖掘环境苛刻化且多样化，特别是，用于坑井挖掘的井下工具在直至坑井完成为止依次配置于坑井孔内，但在页岩油等石油或页岩气等天然气(以下，有时统称为“石油和天然气”)等的生产开始的阶段，需要将它们去除。对此，存在特殊设计为能在使用后回收的堵塞器(retrievable plug)，但堵塞器被置于高深度地下，因此将其全部回收需要许多经费和时间。

专利文献1所记载的井下工具未被设计为能在使用后解除阻塞并回收，因此，通过压裂、钻穿(drill out)等其他方法进行破坏或碎片化，由此去除，但压裂和钻穿等需要花费许多经费和时间。

对此，在专利文献2中，公开了一种使用聚乙醇酸作为分解性材料的井下工具。然而，从坑井的高深度化推进或即使在原本地热高的地域也能进行坑井挖掘的观点考虑，要求与专利文献2所记载的井下工具相比，能在更苛刻的高温环境下维持强度，并且在使用后分解的井下工具。

在专利文献3中，记载了将聚酰胺系树脂用于按钮，但对于聚酰胺系树脂的分解性没有任何公开。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种初期的压缩强度高、能在一定期间维持压缩强度、在使用后能迅速分解的新型井下工具。

技术方案

为了解决上述的问题，本发明的一个方案的井下工具的特征在于，所述井下工具由包含聚酰胺系树脂和羧酸酐的分解性树脂组合物形成，上述羧酸酐为满足以下的条件的化合物：

聚酰胺系树脂的熔点≤羧酸酐的5％重量减少温度。

有益效果

本发明的一个方案的井下工具的初期的压缩强度高，能在一定期间维持压缩强度，在使用后能迅速分解。因此，根据本发明，能提供一种即使在高温高压环境下，也在使用中保持强度、使用后迅速分解的新型井下工具。

附图说明

图1是对本发明的一个方案的井下工具的概略进行说明的图。

具体实施方式

<井下工具>

广义上，井下工具作为包含用于进行坑井的进一步挖掘的挖掘装置及其动力源，进而包含获取并交换各工具的位置和挖掘信息的传感器和通信装置的概念来使用，并且有时还作为包含例如后述的作为堵塞器和构成堵塞器的构件的井下工具构件的概念来使用。在本说明书中，井下工具是指，在坑井的挖掘作业中，在该坑井内使用、需要在石油和天然气等的生产开始的阶段通过一些方法去除的器具和构成该器具的构件。

若举例示出井下工具，则可列举出以下两者：i)由分解性树脂组合物构成的井下工具或其构件，例如，由分解性树脂组合物构成的封堵球(ball sealer)和由该分解性树脂组合物构成的球座；以及ii)具备由分解性树脂组合物构成的构件的井下工具或其构件，例如，具备由分解性树脂组合物构成的心轴的堵塞器(压裂塞或桥塞等)和具备由分解性树脂组合物构成的环的堵塞器。需要说明的是，本说明书中，只要没有特别说明，则“井下工具”也可以包含“构成井下工具的井下工具构件”的含义。

如上所述，井下工具在坑井内使用后被去除，作为其实现方法，例如，有使用具有水解性的分解性树脂成型井下工具的方法。分解性树脂所具有的分解性是指，具有生物分解性或水解性的分解性等，所述生物分解性是通过使用压裂流体等的土壤中的微生物分解，所述水解性是通过压裂流体等溶剂，特别是水，进一步根据期望通过酸或碱分解，进而根据其他一些方法，例如，可列举出能通过规定温度以上的加热条件而进行化学分解的分解性。

本发明的一个方案的井下工具是由包含聚酰胺系树脂和羧酸酐的分解性树脂组合物形成的井下工具，聚酰胺系树脂的熔点与羧酸酐的5％重量减少温度满足后述式(1)的条件。由此，能提供一种在高温环境下，在规定的期间维持高压缩强度，并且在经过规定的期间后，能迅速分解、去除的井下工具和构成该井下工具的井下工具构件。

〔分解树脂组合物〕

形成本发明的一个方案的井下工具的分解性树脂组合物包含聚酰胺系树脂和羧酸酐，聚酰胺系树脂的熔点与羧酸酐的5％重量减少温度满足下式(1)的条件。

聚酰胺系树脂的熔点≤羧酸酐的5％重量减少温度……(1)

通过以满足式(1)的条件的方式选择分解性树脂组合物中所包含的聚酰胺系树脂和羧酸酐，能在对分解性树脂组合物进行熔融混炼、成型井下工具时防止羧酸酐挥发、产生气泡。因此，井下工具抑制了内部的气泡，初期压缩强度比存在气泡的井下工具高。

此外，就分解性树脂组合物而言，更优选的是，聚酰胺系树脂的熔点与羧酸酐的5％重量减少温度满足上述式(1)的条件，且羧酸酐的熔点与聚酰胺系树脂的熔点满足下述式(2)的条件。

羧酸酐的熔点≤聚酰胺系树脂的熔点+50℃……(2)

通过聚酰胺系树脂的熔点与羧酸酐的熔点满足式(2)的条件，能在能使羧酸酐熔解的温度下，不过度地加热聚酰胺系树脂来对分解性树脂组合物进行熔融混炼。因此，能得到羧酸酐相对于聚酰胺系树脂均匀地分散的分解性树脂组合物。即，用于形成一个方案的井下工具的分解性树脂组合物通过在比羧酸酐的熔点和聚酰胺系树脂的熔点高的温度下，以熔解了该羧酸酐和该聚酰胺系树脂两者的状态进行混炼而得到。

(聚酰胺系树脂)

聚酰胺系树脂是己内酰胺的开环(共)聚合物或多元羧酸与二胺的共缩聚物。需要说明的是，聚酰胺系树脂也可以是结构彼此不同的两种以上的聚酰胺系树脂的组合。需要说明的是，开环(共)聚合物是指开环聚合物和开环共聚物的统称。

聚酰胺系树脂可以为一种己内酰胺的开环聚合物或两种以上己内酰胺的开环共聚物。就用于开环聚合物或开环共聚物的己内酰胺而言，可列举出碳原子数6～20的己内酰胺，例如，可列举出ε-己内酰胺、十一烷基己内酰胺以及月桂基己内酰胺等。

此外，聚酰胺系树脂可以为多元羧酸与二胺的共缩聚物。

用于共缩聚物的多元羧酸大致分为芳香族系多元羧酸和脂肪族系多元羧酸。芳香族系多元羧酸例如为具有苯骨架和萘骨架等芳香族结构的芳香族系多元羧酸，更具体而言，例如，可列举出间苯二甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸以及2,6-萘二羧酸等芳香族系二羧酸；1,2,4-苯三甲酸等芳香族系三羧酸；1,2,4,5-苯四羧酸、3,3’,4,4’-联苯四羧酸、均苯四甲酸等芳香族系四羧酸；以及这些芳香族系多元羧酸的酐等，也可以并用两种以上的芳香族系多元羧酸及其酐。此外，脂肪族系多元羧酸是碳原子数4～18的具有直链状、支链状或环状的烃结构的脂肪族系多元羧酸，更具体而言，例如，可列举出己二酸和癸二酸等脂肪族系二羧酸；环己烷三羧酸等脂肪族系三羧酸；1,2,3,4-丁烷四羧酸和环丁烷四羧酸等脂肪族系四羧酸；以及这些脂肪族系多元羧酸的酐等，也可以并用两种以上的脂肪族系多元羧酸及其酐。

用于共缩聚物的二胺大致分为芳香族系二胺和脂肪族系二胺。芳香族系二胺例如为具有苯骨架和萘骨架等芳香族结构的芳香族系二胺，更具体而言，例如，可列举出二氨基苯、苯二甲胺、4,4’-二氨基联苯以及4,4’-二氨基二苯基醚等。此外，脂肪族系二胺是碳原子数4～20的具有直链状、支链状或环状的烃结构的脂肪族系二胺，更具体而言，例如，可列举出甲基戊二胺、六亚甲基二胺、环己烷二胺以及壬二胺等脂肪族系二胺。

从适当地维持更高温环境下的井下工具的压缩强度的观点考虑，聚酰胺系树脂的熔点为150℃以上，更优选为160℃以上，最优选为170℃以上。此外，聚酰胺系树脂的熔点并不限定，但从能在该聚酰胺系树脂中适当地对羧酸酐熔融混炼的观点考虑，聚酰胺系树脂的熔点为350℃以下，更优选为330℃以下，最优选为320℃以下。

作为这样的聚酰胺系树脂，例如，可列举出尼龙6(熔点225℃)、尼龙11(熔点187℃)、尼龙12(熔点176℃)、尼龙66(熔点265℃)、尼龙6T(熔点290℃)、尼龙9T(熔点306℃)以及MXD6尼龙(熔点237℃)等。需要说明的是，本说明书所记载的聚酰胺系树脂的熔点应当作为代表值参照，更详细而言，聚酰胺系树脂的熔点是通过差示扫描量热(DSC)测定而求出的熔点。更具体而言，聚酰胺系树脂的熔点可以根据通过差示扫描量热(DSC)测定在氮气气氛下、10℃/min的升温速度、50℃～400℃的范围的条件下得到的DSC曲线求出。

此外，从提高分解性树脂组合物的初期的压缩强度的观点考虑，聚酰胺系树脂优选为具有源自芳香族系多元羧酸或芳香族系二胺的芳香族结构的半芳香族聚酰胺或者具有源自芳香族系三羧酸、芳香族系四羧酸、脂肪族系三羧酸或脂肪族系四羧酸的酰亚胺键的聚酰胺酰亚胺。就半芳香族聚酰胺而言，例如，可列举出上述的尼龙6T、尼龙9T以及MXD6尼龙等。需要说明的是，从在高温环境下在水中的溶解性低的观点考虑，也优选具有芳香族结构的聚酰胺系树脂。

作为半芳香族聚酰胺，例如，市售有VESTAMID(注册商标)(DAICEL-EVONIK公司制)、ARLEN(注册商标)(三井化学公司制)等。此外，就聚酰胺酰亚胺而言，例如，市售有TORLON(注册商标)(Solvey公司制)等。

此外，从在高温环境下适当地维持压缩强度至规定的时间为止的观点考虑，优选的是，成为分解性树脂组合物的主要树脂成分的聚酰胺系树脂优选为己内酰胺的开环聚合物或开环共聚物、或者多元羧酸与二胺的共缩聚物。换言之，就聚酰胺系树脂而言，从对井下工具赋予弹性这一观点考虑，可以为以下的聚酰胺系树脂的热塑性弹性体：以硬链段的形式具备作为开环(共)聚合物或共缩聚物的聚酰胺而且以软链段的形式具备聚醚和聚酯等，但从更适当地维持高温环境下的压缩强度的观点考虑，优选不为聚酰胺系树脂的热塑性弹性体。

(羧酸酐)

在分解性树脂组合物中，包含羧酸酐作为分解促进剂。就羧酸酐而言，例如，可列举出：苯甲酸酐(熔点42℃，沸点360℃)等单羧酸酐；二甘醇酸酐(熔点91-93℃，沸点240-241℃)、间苯二甲酸酐(熔点131-134℃，沸点284℃)等二羧酸酐；苯三甲酸酐(熔点163-166℃，沸点390℃)等三羧酸酐；以及1,2,4,5-苯四羧酸二酐(熔点286℃，沸点397-400℃)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(熔点299℃，沸点315℃/400Pa，5％重量减少温度325℃)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(熔点218-222℃，沸点320℃，5％重量减少温度304℃)、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐(熔点260℃)以及环丁烷四羧酸二酐(熔点285℃，沸点398℃)等四羧酸二酐。这样，通过将能向聚酰胺系树脂的结构的一部分中导入的羧酸酐用作分解促进剂，能提高该羧酸酐与聚酰胺系树脂的亲和性。因此，能得到均匀地分散有羧酸酐的分解性树脂组合物。

需要说明的是，如已经说明的那样，选择在与应熔融混炼的聚酰胺系树脂的熔点的关系中满足上述式(1)的条件的羧酸酐即可，更优选的是，选择具有满足上述式(2)的条件的熔点的羧酸酐即可。

需要说明的是，相对于聚酰胺系树脂，分解性树脂组合物中的羧酸酐的含量优选在0.1质量％以上且10质量％以下的范围内，更优选在0.1质量％以上且7质量％以下的范围内，最优选在0.2质量％以上且5质量％以下的范围内。通过羧酸酐的含量为0.1质量％以上，能在高温环境下，在从开始使用由分解性树脂组合物成型出的井下工具至经过规定的时间为止之间，维持井下工具的压缩强度，并且之后使该井下工具迅速分解。此外，通过羧酸酐的含量为10质量％以下，能防止井下工具的初期强度的降低和高温环境下的强度的急速降低。

(增强材料)

在形成发明的一个方案的井下工具的分解性树脂组合物中，更优选包含增强材料。

就井下工具而言，通过在分解性树脂组合物中以规定的比例含有增强材料，能提高压缩强度，而且也能得到不易因与用于坑井挖掘的各构件接触或碰撞而产生损伤的高耐冲击性。

用于形成井下工具的分解性树脂组合物中的增强材料的含量可以根据井下工具所需要的压缩强度来适当确定，在将聚酰胺系树脂、羧酸酐以及增强材料的合计设为100质量％时，该增强材料的含量为5质量％以上且50质量％以下，优选在10质量％以上且50质量％以下的范围内，更优选在15质量％以上且50质量％以下的范围内。

就增强材料而言，可列举出无机纤维增强材料和有机纤维增强材料等纤维增强材料、其他粒子状增强材料。

作为无机纤维增强材料，例如，可列举出玻璃纤维(GF)、碳纤维、石棉纤维、石英纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维、硼纤维、钛酸钾纤维等无机纤维；不锈钢、铝、钛、钢、黄铜等合金纤维或金属纤维；等。无机纤维增强材料是长度通常为10mm以下、优选为1～6mm、更优选为1.5～4mm的短纤维，特别优选玻璃纤维。

作为有机纤维增强材料，例如，可列举出由聚酰胺树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氟树脂等形成的高熔点有机质纤维，但从形成井下工具或其构件的分解性树脂组合物的机械强度和耐冲击性的观点以及分解性的观点考虑，优选列举出具有高强度、耐磨耗性、耐热性等，属于所谓高性能/高功能纤维或超级纤维的有机纤维增强材料。更具体而言，可列举出Kevlar(注册商标)、Twaron(注册商标)、Technora(注册商标)、Nomex(注册商标)等芳纶纤维(全芳香族聚酰胺纤维)；Xylon(注册商标)等聚对亚苯基苯并二噁唑纤维；Vectran(注册商标)等聚芳酯纤维(聚酯)；Toyoflon(注册商标)、Teflon(注册商标)等四氟乙烯纤维；Dyneema(注册商标)等超高分子量聚乙烯纤维；等。特别优选为芳纶纤维或聚对亚苯基苯并二噁唑纤维。

有机纤维增强材料的纤维直径优选为0.5～100μm，更优选为1～80μm，进一步优选为3～50μm。此外，有机纤维增强材料的纤维长度优选为10mm以下，更优选为0.5～9mm，进一步优选为1～8mm。若纤维直径或纤维长度过小，则有时会得不到井下工具所需要的机械强度。若纤维直径或纤维长度过大，则有时分解性会降低或成型性会变差。

作为其他粒子状增强材料，可以使用云母、二氧化硅、滑石、矾土、高岭土、硫酸钙、碳酸钙、氧化钛、铁氧体、粘土、玻璃粉(研磨纤维等)、氧化锌、碳酸镍、氧化铁、石英粉、碳酸镁、硫酸钡等。粒子状增强材料的粒径通常为0.01μm～1000μm，优选为0.05～500μm，更优选为0.1～200μm。

增强材料还可以根据需要，利用集束剂或表面处理剂处理。作为集束剂或表面处理剂，例如可列举出：环氧系化合物、异氰酸酯系化合物、硅烷系化合物、钛酸酯系化合物的官能性化合物。就这些化合物而言，可以预先对增强材料实施表面处理或集束处理来使用，或者也可以在制备井下工具或其构件用分解性树脂组合物时同时进行添加。

需要说明的是，无机纤维增强材料、有机纤维增强材料以及粒子状增强材料可以分别单独使用，或组合使用两种以上。

(其他配合成分)

就本发明的一个方案的井下工具而言，也可以相对于形成该井下工具的分解性树脂组合物在不阻碍本发明的目的的范围内含有其他增强材料和稳定剂的各种添加剂、其他树脂材料等作为其他配合成分。

作为用于形成本发明的一个方案的井下工具的分解性树脂组合物中能含有的其他各种添加剂等，例如，可列举出各种橡胶材料或弹性体材料等弹性材料，具体而言，具有核-壳结构的含有丙烯酸橡胶的甲基丙烯酸酯树脂等热塑性弹性体、分解性的橡胶材料或弹性体材料等，更具体而言，例如，除了脂肪族聚酯橡胶、聚氨酯橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶等以外，还可列举出含有具有水解性的官能团的橡胶材料或弹性体材料等，通过含有这些，有时分解性树脂组合物的韧性会提高，会进一步改善耐冲击性。就其他配合成分而言，作为形状，可以含有纤维状、粒子状的成分，此外，可以含有一种或多种。其他配合成分的含量可以适当确定，在将分解性树脂组合物(就是说，聚酰胺系树脂、羧酸酐以及根据需要配合的增强材料)的合计量设为100质量份时，该其他配合成分的含量通常为10质量份以下，优选为5质量份以下，更优选为3质量份以下。

〔压缩强度〕

用于成型本发明的一个方案的井下工具的分解性树脂组合物优选在140℃下的初始的压缩强度为60MPa以上。压缩强度可以作为单轴压缩强度，依据JIS K7178进行测定。需要说明的是，关于试验片的尺寸等详细情况，请参照实施例。

就井下工具而言，若140℃下的从初期开始24小时后的压缩强度为60MPa以上，则能在140℃这一高温环境下的坑井内维持一天以上足够的强度进行作业。此外，若120小时后的140℃的压缩强度为60MPa以下，则之后能使其在140℃这一高温环境下的坑井内迅速水解。

<堵塞器>

作为本发明的井下工具的一个方案，对图1所示的作为由多个井下工具构件构成的井下工具的一个例子的堵塞器进行说明。作为井下工具的堵塞器(有压裂塞或者桥塞等)的典型结构具备：心轴1(多数为中空的管状体，但并不限定。此外，通常外径为30～200mm，长度为250～2000mm左右)，为在钻井孔的延伸方向延伸的井下工具构件；以及作为均在该心轴1的外周面上在心轴1的轴向分离地配置成圆周状的井下工具构件的、环状的橡胶构件2、卡瓦3a、3b、楔块4a、4b以及一对环5a、5b等。在图1的示意性剖视图所示的堵塞器中，进一步在心轴1的中空部h具备：均为井下工具构件的封堵球(球体)10；以及大致圆环状的球座11，在中心部具有直径小于该封堵球10的圆形空隙。

此外，心轴1的中空部h所具备的封堵球10和球座11均能在心轴1的中空部h的内部沿着心轴1的轴向移动，封堵球10与球座11的圆形空隙抵接或者分离，由此能调节流体的流动方向。需要说明的是，环状的橡胶构件2伴随着在心轴1的轴向上被压缩而缩径，向与心轴1的轴向正交的方向扩径，外方与钻井孔的内壁H抵接，内方与心轴1的外周面抵接，由此对堵塞器与钻井孔之间的空间进行阻塞(密封)。

就本发明的一个方案的井下工具而言，例如，对于构成上述所说明的堵塞器的井下工具构件的至少一部分，具备由分解性树脂组合物成型而成的井下工具构件。在此，更优选的是，由分解性树脂组合物成型出的至少一个井下工具构件占井下工具的体积比率为井下工具整体的50％以上。更具体而言，优选的是，图1所示的堵塞器中的环状的橡胶构件2以外的井下工具构件，即，心轴1、卡瓦3a和3b、楔块4a和4b、环5a和5b、封堵球10、球座11由分解性树脂组合物成型。由此，能对大致所有的井下工具构件赋予规定环境下的分解性，能提供一种强度优异的井下工具。

<分解性树脂组合物和井下工具的制造方法>

用于成型井下工具的分解性树脂组合物的制造方法只要能将聚酰胺系树脂、羧酸酐以及根据需要配合的增强材料熔融混炼即可，制造装置就没有限定。

在分解性树脂组合物的制造方法中，以满足下述式(1)的条件的方式选择用于分解性树脂组合物的聚酰胺系树脂和羧酸酐，在比与选择的聚酰胺系树脂的熔点相当的温度高的温度下，将聚酰胺系树脂与羧酸酐熔融混炼。

聚酰胺系树脂的熔点≤羧酸酐的5％重量减少温度……(1)

由此，能在熔融混炼分解性树脂组合物时防止羧酸酐挥发、产生气泡。

此外，在分解性树脂组合物的制造方法中，更优选的是，以聚酰胺系树脂的熔点与羧酸酐的5％重量减少温度满足上述式(1)的条件、羧酸酐的熔点与聚酰胺系树脂的熔点满足下述式(2)的条件的方式选择聚酰胺系树脂和羧酸酐，在与比羧酸酐的熔点高的熔点相当的温度下，将聚酰胺系树脂的熔点与羧酸酐熔融混炼。

羧酸酐的熔点≤聚酰胺系树脂的熔点+50℃……(2)

由此，能在将分解性树脂组合物熔融混炼时，防止羧酸酐挥发、产生气泡，并且能以使羧酸酐熔解的方式将分解性树脂组合物熔融混炼。因此，能得到羧酸酐相对于聚酰胺系树脂均匀分散的分解性树脂组合物。

需要说明的是，也可以使分解性树脂组合物在熔融混炼后预先颗粒化，将颗粒化的分解性树脂组合物熔融混炼来成型井下工具。在由颗粒成型井下工具时，熔融颗粒时的温度条件依照将聚酰胺系树脂与羧酸酐熔融混炼时的温度条件，参照上述式(1)和式(2)决定即可。

作为井下工具的成型方法，例如可列举出：浇铸成型、压缩成型、注射成形、挤出成型、固化挤出成型、离心成型等公知的成型方法。可以通过这些成型方法，由分解性树脂组合物或其颗粒形成井下工具。

需要说明的是，也可以是，成型用于制造井下工具的预备成型品，根据需要对该预备成型品进行切削加工和穿孔等机械加工，由此制造球体状的井下工具或其构件和作为具有异形截面的棒状体、中空体或板状体(例如，在长度方向上具有外径和/或内径不同的部分的棒状体和中空体等)的井下工具或其构件。而且，也可以是，通过其本身公知的方法将通过这些制造方法得到的成型品进行组合，由此制造井下工具或其构件。

〔总结〕

根据以上的说明明显可知，本发明的一个方案的井下工具的特征在于，所述井下工具由包含聚酰胺系树脂和羧酸酐的分解性树脂组合物形成，上述羧酸酐为满足以下的熔点的条件的化合物：

聚酰胺系树脂的熔点≤羧酸酐的5％重量减少温度。

此外，就本发明的一个方案的井下工具而言，更优选的是，上述分解性树脂组合物中的上述羧酸酐的含量为上述聚酰胺系树脂的0.1质量％以上且10质量％以下。

此外，就本发明的一个方案的井下工具而言，更优选的是，上述羧酸酐为选自由3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、1,2,4,5-苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐以及环丁烷四羧酸二酐构成的组中的至少一种。

此外，就本发明的一个方案的井下工具而言，更优选的是，上述分解性树脂组合物还包含增强材料。

此外，就本发明的一个方案的井下工具而言，更优选的是，上述聚酰胺系树脂为聚酰胺酰亚胺、半芳香族聚酰胺或它们的组合。

此外，就本发明的一个方案的井下工具而言，更优选的是，其为由多个井下工具构件构成的井下工具，对于上述多个井下工具构件中的至少一个，由上述分解性树脂组合物形成的上述至少一个井下工具构件占上述井下工具的体积比率为井下工具整体的50％以上。

此外，就本发明的一个方案的井下工具而言，更优选的是，其为堵塞器。

本发明并不限定于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内可以进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术方案进行适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

实施例

以下，对本发明的实施例进行说明。

<分析方法>

(压缩强度的评价)

按照JIS K7178进行压缩强度的评价。将5mm×5mm的截面积、厚度3mm的试验片在140℃的烘箱中，以10mm/分钟的速度压缩，得到了压缩应变-压缩应力曲线。将所得到的压缩应变-压缩应力曲线的拐点作为单轴压缩强度。在弯曲前试验片发生断裂时，将断裂时刻的应力作为单轴压缩强度。

(5％重量减少温度)

将加入至氧化铝制的皿中的羧酸酐的样品10mg设置于热重量测定装置(METTLER-TOLEDO制TGA2)，在流量40ml/min的氮气氛下，以10℃/min的升温速度从50℃升温至400℃，测定出该样品的重量变化。根据所得到的结果，将样品的重量减少了5％重量时的温度作为5％重量减少温度。

〔实施例1〕

向已干燥的DAICEL-EVONOK公司制的VESTAMID HT plus R1035BLACK(含有GF50％的6T尼龙)(熔点310℃)100重量份中添加3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(熔点299℃，5％重量减少温度325℃)2重量份并在常温下混合，得到了混合物。将所得到的混合物连续地投入至东洋精机公司制的双螺杆挤出机2D25S(机筒温度：按C1/C2/C3/模头/依次设定为290℃/320℃/320℃/320℃，螺杆转速50rpm)并进行熔融混炼，将从模头连续地排出的6T尼龙组合物的股线在干燥空气下冷却，利用造粒机进行颗粒化。

对所得到的6T尼龙组合物的颗粒使用东芝机械制的注射成型机IS-75E(机筒温度：按C1/C2/C3/C4/头部依次设定为290℃/320℃/320℃/320℃/320℃，模具温度130℃，螺杆转速50rpm，注射速度20mm/秒，注射压力20MPa)，得到了5mm×5mm×3mm的长方体的外观良好的注射成型片。需要说明的是，羧酸酐配合前后的聚酰胺系树脂的熔点不发生变化，因此注射成型机的温度设为与熔融混炼时的温度相同的设定。将所得到的注射成型片在高压釜中加热至140℃的热水中保持24小时和120小时后取出，在120℃干燥空气气氛下干燥2小时后测定出压缩强度。同时，也测定出不在热水中保持的初期的注射成型片的压缩强度。在140℃的热水中保持了168小时(7天)的情况下的压缩强度为35MPa，观察到在注射成型片的表面有许多裂缝。

(比较例1)

不添加3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了外观良好的注射成型片。将所得到的注射成型片在高压釜中140℃的热水中保持24小时和120小时后取出，在120℃干燥空气气氛下干燥2小时后测定出压缩强度。同时，也测定出不在热水中保持的初期的注射成型片的压缩强度。比较例1的注射成型片在140℃的热水中保持了456小时(19天)的情况下的压缩强度为62MPa，未观察到将实施例1的注射成型片在140℃的热水中保持了168小时(7天)时所观察到的表面的裂缝。

(比较例2)

在常温下添加3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(熔点218-222℃，5％重量减少温度304℃)5重量份代替3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐并混合，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了注射成型片。在所得到的成型片上，观察到气泡和表面粗糙。将所得到的注射成型片在高压釜中140℃的热水中保持24小时和120小时后取出，在120℃干燥空气气氛下干燥2小时后测定出压缩强度。同时，也测定出不在热水中保持的初期的注射成型片的压缩强度。

将实施例和比较例的评价结果示于以下的表1。

(参考例)

使用PGA(株式会社KUREHA制，聚乙醇酸，熔融粘度900Pa·s)代替实施例1的混合物，将机筒温度设为230～250℃，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到了注射成型片。所得到的注射成型片的140℃下的压缩强度在初期为54MPa。

[表1]

工业上的可利用性

本发明能用于井下工具，在采掘条件苛刻且多样的背景下，该井下工具能在多样的坑井环境条件下可靠地进行坑井处理，并且之后，通过使其分解有助于坑井挖掘的缩减经费和工序缩短。

符号说明

1：心轴

2：环状的橡胶构件

3a、3b：卡瓦

4a、4b：楔块

5a、5b：(一对)环

10：封堵球(球体)

11：球座

H：钻井孔的内壁

h：心轴的中空部

Claims (7)

1.一种井下工具，其特征在于，

所述井下工具由包含聚酰胺系树脂和羧酸酐的分解性树脂组合物形成，所述聚酰胺系树脂是己内酰胺的开环聚合物、或多元羧酸与二胺的共缩聚物，所述己内酰胺的开环聚合物是一种己内酰胺的开环聚合物和/或两种以上己内酰胺的开环共聚物，

所述羧酸酐为满足以下的条件的化合物：

聚酰胺系树脂的熔点≤羧酸酐的5％重量减少温度。

2.根据权利要求1所述的井下工具，其特征在于，

所述分解性树脂组合物中的所述羧酸酐的含量为所述聚酰胺系树脂的0.1质量％以上且10质量％以下。

3.根据权利要求1所述的井下工具，其特征在于，

所述羧酸酐为选自由3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、1,2,4,5-苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐以及环丁烷四羧酸二酐构成的组中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的井下工具，其特征在于，

所述分解性树脂组合物还包含增强材料。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的井下工具，其特征在于，

所述聚酰胺系树脂为聚酰胺酰亚胺、半芳香族聚酰胺或它们的组合。

6.根据权利要求1所述的井下工具，其特征在于，

所述井下工具由多个井下工具构件构成，

对于所述多个井下工具构件中的至少一个，

由所述分解性树脂组合物形成的所述至少一个井下工具构件占所述井下工具的体积比率为井下工具整体的50％以上。

7.根据权利要求6所述的井下工具，其为堵塞器。

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