[发明专利]一种水解速率及软化点可调的聚乙醇酸的制备方法

说明书

本发明涉及一种水解速率及软化点可调的聚乙醇酸的制备方法，包括以下步骤：在酯化催化剂存在的条件下，将乙醇酸单体或乙醇酸酯类单体与复合支化剂进行酯化反应，以形成熔融的预聚物；在缩聚催化剂存在的条件下，将熔融的预聚物进行缩聚反应，制得聚乙醇酸。与现有技术相比，本发明采用了复合支化剂，在形成聚乙醇酸分子链的过程中，复合支化剂中所含有的活性基团与所形成的聚乙醇酸分子链的端羟基、端羧基/酯基反应，使得具有不同结构的支化剂被结合到聚乙醇酸分子链中，聚乙醇酸分子链的规整度被破坏，自身的结晶度降低，最终所形成的聚乙醇酸的刚性降低，因而具备一定的柔韧性，并可针对不同工况来筛选合适的支化改性的聚乙醇酸。

技术领域

本发明涉及可降解高分子材料技术领域，尤其是涉及一种水解速率及软化点可调的聚乙醇酸的制备方法。

背景技术

现今，在油气开采过程中，需要通过暂堵压裂作业来提高地下目标储层的油气产量。暂堵压裂作业是根据储层平面和纵向上的非均质性，以及不同区域、层位动用程度存在的差异，在压裂施工中实时加入暂堵剂材料，暂堵老裂缝或已加砂裂缝，通过破裂压力、裂缝延伸压力的变化使流体发生转向，形成新的人工裂缝(以下简称“新裂缝”)，以打开新的油气渗流通道，更大限度地沟通动用程度低、甚至未动用的储层，以达到增产的目的。

针对暂堵剂的理论研究越来越趋于成熟，科研工作者现已陆续开发出多种类型的暂堵剂，用于暂堵压裂作业，并取得了一定的成效。然而，现有常规的油溶性暂堵剂和水溶性暂堵剂在实际应用时，都需要依靠地层流体来实现解堵，但在一些储层中可能会存在解堵不彻底的问题，其应用受限。不同于常规的油溶性暂堵剂和水溶性暂堵剂，采用可降解材料制成的暂堵剂由于其在地层温度、压力条件下能够进行自降解，现已逐渐成为油气井暂堵转向压裂技术领域中的研究热点。

目前，作为新型环境友好可生物降解材料，聚乙醇酸(英文简称PGA)现已受到广泛关注。聚乙醇酸是一种生物可降解的脂肪族聚合物，其可在微生物或生物体内酶或酸、碱的催化下水解，最终形成二氧化碳和水，是极具发展潜力的可降解材料。

虽然，聚乙醇酸可作为暂堵剂材料而被应用于井下的暂堵压裂施工，但现有基于聚乙醇酸材料的暂堵剂通常刚性较大，其被泵送至井下目标地层区域的裂缝中，难以在短时间内软化粘结以形成具有封堵承压效果的低渗透暂堵层，其必须和其它具有一定柔性的暂堵剂材料配合使用，才能取得良好的封堵效果，但这也意味着材料经济成本的增加。另外，基于聚乙醇酸材料的暂堵剂的完全降解/水解周期相对较长，在完成暂堵压裂作业后通常还需要较长一段时间(例如，10-15天或更长时间)才能完全降解/水解掉，这也会对后续的采油作业造成一定的影响(例如，需延迟一段时间才能进行采油作业)。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种水解速率及软化点可调的聚乙醇酸的制备方法，通过采用复合支化剂，在形成聚乙醇酸分子链的过程中，复合支化剂所含有的活性基团与所形成的聚乙醇酸分子链的端羟基、端羧基/酯基等反应，使具有不同结构的支化剂被结合到聚乙醇酸分子链中，聚乙醇酸分子链的规整度被破坏，自身的结晶度降低，最终使刚性降低，具备一定的柔韧性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种水解速率及软化点可调的聚乙醇酸的制备方法，包括以下步骤：

在酯化催化剂存在的条件下，将乙醇酸单体或乙醇酸酯类单体与复合支化剂进行酯化反应，以形成熔融的预聚物；

在缩聚催化剂存在的条件下，将熔融的预聚物进行缩聚反应，即制得聚乙醇酸。

作为一种实施方案，以乙醇酸单体或乙醇酸酯类单体的质量计，所述酯化催化剂的添加量为0.001-0.5wt％，所述复合支化剂的添加量为1-30wt％。