[发明专利]受控降解纤维

说明书

本发明涉及受控降解纤维。本发明还涉及制备和使用自降解纤维的方法。

背景技术

可降解的材料能够降解并且留下空隙，还可以暂时性限制流体流出和/或生产所需的降解产物，因此已用于多种地下应用。聚(乳酸)(“PLA”)能够在发挥所需的作用后在地下环境中降解或者其降解产物可以发挥所需的作用，例如降解酸溶性组分或控制液漏，因此聚(乳酸)(“PLA”)已用作可降解材料。控制液漏或井漏就能够继续钻井，同时保持井筒充满，从而防止能导致井喷的气体或流体流入井筒。当用于钻井作业的钻头出现天然裂缝、断裂或洞穴并且泥浆流入新的可用空间时，将发生井漏。如果对地层施加的泥浆压力高于其足以承受的强度（即钻井过平衡），就会产生泥浆可流入的裂缝，也会导致井漏。

对可降解材料的降解进行控制以尤其实现对液漏的控制具有重要的意义。例如，由固体颗粒可降解材料形成的分流剂在置于需要分流的地层的一部分中时，如果降解过快则用处不大或没有用处。存在对可在多种应用中控制降解的相对低成本的受控降解纤维的需求。

发明内容

在一个方面，本发明提供受控降解纤维，其包含：(a)至少一种第一材料，和(b)至少一种第二材料，其中第一材料和第二材料的选择使得在存在水和130℃的情况下，一周后纤维的重量损失按纤维的总重量计大于10重量%并按纤维的总重量计小于60重量%。

在另一方面，本发明提供此类受控降解纤维，其还包含增塑剂。

在又一方面，本发明提供制备至少一种受控降解纤维的方法，包括：(a)提供第一材料；(b)提供第二材料；(c)在挤出机中合并第一材料和第二材料；(d)加热第一材料和第二材料的混合物；以及(e)将混合物通过模头挤出，以形成所述至少一种受控降解纤维，其中在存在水和130℃的情况下，一周后所述至少一种受控降解纤维的降解程度按纤维的总重量计为至少6重量%并按纤维的总重量计小于60重量%。

上述发明内容并非意图描述每个实施例。本发明的一个和多个实施例的细节还在下面的描述中示出。根据以下“具体实施方式”和“权利要求书”，本发明的其他特征、目标和优点将显而易见。

具体实施方式

如本文所用，术语：

“一个”和“所述”可交换使用并意指一个或多个；以及“和/或”用于表示一个或两个描述的情况都可能发生，例如A和/或B包括（A和B）和（A或B）。另外，本文中由端点描述的范围包括该范围内所包含的所有数值（如，1到10包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等）。另外，本文中“至少一个”的表述包括一个及以上的所有数目（如至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少25个、至少50个、至少100个等等）。

“自包容式纤维”（self-contained fiber）是指无另外的添加剂或涂层例如包封剂的纤维组合物。

本文中，结合聚合物使用的“晶体”是指具有确切熔点的聚合物。

本文中，结合聚合物使用的“无定形”是指非晶体，因为非晶体化合物无熔点或至少无确切的熔点。

“低聚物”是指具有至少4个相同或不同结构或化学组成的重复单元至最多1000个相同或不同结构或化学组成的重复单元的任何化合物。

“聚合物”是指具有至少1000个相同或不同结构或化学组成的重复单元的任何化合物。

“共聚物”是指衍生自两种或更多种单体物质的聚合物，包括（例如）三聚物、四聚物等等。

“增塑剂”是指可与本发明所公开的第一材料和第二材料的共混物混溶和相容的任何低分子量材料。

用于本发明的第一材料包括（例如）可降解的低聚物和聚合物以及它们的组合。例如，任何聚酰胺或聚酰胺共混物均可用作第一材料，前提是它们单独地或相结合地与本发明所公开的第二材料制成纤维时，在存在水和130℃的情况下，一周后产生的纤维重量损失按纤维的总重量计大于6重量%并按纤维的总重量计小于60重量%。示例性可降解材料包括醋酸纤维素、醋酸纤维素酯、尼龙6,10、尼龙6,12、聚酰胺6,6和聚酰胺6的共聚物、聚酰胺6,6、聚酰胺6、聚碳酸酯等以及它们的组合。填料或其他添加剂，例如颗粒或纤维填料，也可添加到第一材料中。

在选择第一材料时，应考虑受控降解纤维的自降解速率和所得的降解产物。第一材料的选择可至少部分地取决于由其制成的受控降解纤维所使用的条件。例如，水分、温度、压力、氧气、微生物、酶、pH等可影响第一材料的降解，从而影响由其制成的受控降解纤维的降解程度。