[发明专利]适用于井下压裂作业的可降解暂堵球及其制备方法

权利要求书

1.一种适用于井下压裂作业的可降解暂堵球，其特征在于，包括以下重量份的原料组分：聚乙醇酸70-90份、柔性可降解树脂10-30份、相容剂4-8份、增塑剂2-5份、扩链剂0.5-2份、功能填料15-30份、抗氧剂0.2-1.6份、热稳定剂2-4份、抗水解剂0.1-1份；

所述功能填料为改性沸石粉，通过以下制备方法制得：

1）将沸石粉经碱溶液处理后制得预处理沸石粉；

2）将预处理沸石粉加入至含有γ-氨丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷的乙醇溶液中搅拌制得悬浮液，再将悬浮液超声分散处理，后经固液分离，保留固体，采用无水乙醇洗涤，干燥后研磨，即制得改性沸石粉；

所述聚乙醇酸的分子量分布指数（M_w/M_n）为1.2-1.5，且重均分子量M_w为10-20万，由以下制备方法制备得到：

将纯化的乙交酯粉末导入至熔融混合釜中，于常压下升温至110-120℃，边搅拌边加入适量的反应助剂，使熔融的乙交酯与反应助剂混合均匀，获得呈流体态的预混料；将呈流体态的预混料输送至静态混合器中进行预聚合，获得乙醇酸预聚物，随后将所述乙醇酸预聚物与交联剂一起输送至增粘设备中进行终聚合，获得熔融聚乙醇酸。

2.根据权利要求1所述的一种适用于井下压裂作业的可降解暂堵球，其特征在于，所述柔性可降解树脂选自聚丁二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、聚丁二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯、聚甲基乙撑碳酸酯、或聚己二酸乙二醇酯中的至少一种；

所述相容剂选自EBA-g-MAH或EVA-g-MAH中的至少一种；

所述增塑剂选自市售的甘油、环氧大豆油、环氧糠油酸丁酯或乙酰柠檬酸三丁酯中的至少一种；

所述扩链剂为环氧类扩链剂；

所述抗氧剂选自β-(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、1,1,3三(2-甲基-4羟基-5叔丁基苯基)丁烷、2,2’-甲撑双(4-乙基-6叔丁基苯酚)、1,3,5-三(3,5叔丁基-4-羟基苄基)三甲基苯、2,2’-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)或4,4’-二叔辛基二苯胺中的至少一种；

所述热稳定剂为有机锡类热稳定剂；

所述抗水解剂为双(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺。

3. 如权利要求1所述的一种适用于井下压裂作业的可降解暂堵球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）熔融聚乙醇酸的制备

将纯化的乙交酯粉末导入至熔融混合釜中，于常压下升温至110-120℃，边搅拌边加入适量的反应助剂，使熔融的乙交酯与反应助剂混合均匀，获得呈流体态的预混料；再将呈流体态的预混料输送至静态混合器中进行预聚合，获得乙醇酸预聚物，随后将所述乙醇酸预聚物与交联剂一起输送至增粘设备中进行终聚合，获得熔融聚乙醇酸；

步骤2）成型粒料的制备

按重量份将柔性可降解树脂、相容剂、增塑剂、扩链剂、功能填料、抗氧剂、热稳定剂和抗水解剂加入至混合挤出设备中，先进行塑化，获得塑化预混料，然后将增粘设备制得的熔融聚乙醇酸直接导入至混合挤出设备的共混段，使其与塑化预混料进行共混，再由混合挤出设备的挤出段挤出、造粒，即制得成型粒料；

步骤3）球体成型

将成型粒料置于注塑机中，加热至熔融状态，注射到具有设定直径的球形模具的内腔中，将球形模具自然冷却以消除残余应力，即制得可降解暂堵球。

4.根据权利要求3所述的一种适用于井下压裂作业的可降解暂堵球的制备方法，其特征在于，

步骤1）中，所述纯化的乙交酯粉末的D₉₀≤200μm，纯度≥98.5%，酸度≤20mmol/kg；

所述反应助剂包含催化剂、引发剂及脱水剂，所述催化剂的用量为乙交酯质量的0.001-1 wt%，所述引发剂的用量为乙交酯质量的0.1-1 wt%，所述脱水剂的用量为乙交酯质量的0.2-1.6 wt%；

所述催化剂选自锡类化合物、锑类化合物或锌类化合物中的至少一种；

所述引发剂选自具有伯醇或仲醇羟基结构的烷烃类物质或具有羟基活性基团的芳香类物质中的一种或两种；

所述脱水剂选自基于碳化二亚胺的化合物。