RU2632824C1 - Способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента - Google Patents
Способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632824C1 RU2632824C1 RU2016120308A RU2016120308A RU2632824C1 RU 2632824 C1 RU2632824 C1 RU 2632824C1 RU 2016120308 A RU2016120308 A RU 2016120308A RU 2016120308 A RU2016120308 A RU 2016120308A RU 2632824 C1 RU2632824 C1 RU 2632824C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing
- acrylic acid
- mixture
- vulcanization
- propylene
- Prior art date
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 13
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 230000008961 swelling Effects 0.000 title abstract description 14
- 239000000470 constituent Substances 0.000 title abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims abstract description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims abstract description 9
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- OJOWICOBYCXEKR-KRXBUXKQSA-N (5e)-5-ethylidenebicyclo[2.2.1]hept-2-ene Chemical compound C1C2C(=C/C)/CC1C=C2 OJOWICOBYCXEKR-KRXBUXKQSA-N 0.000 claims abstract description 7
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- VAPQAGMSICPBKJ-UHFFFAOYSA-N 2-nitroacridine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC([N+](=O)[O-])=CC=C3N=C21 VAPQAGMSICPBKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 31
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 31
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 14
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 10
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 9
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 7
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- -1 methyl hydroxypropyl Chemical group 0.000 description 5
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 4
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 4
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- AFZSMODLJJCVPP-UHFFFAOYSA-N dibenzothiazol-2-yl disulfide Chemical compound C1=CC=C2SC(SSC=3SC4=CC=CC=C4N=3)=NC2=C1 AFZSMODLJJCVPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 4
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- RKQOSDAEEGPRER-UHFFFAOYSA-L zinc diethyldithiocarbamate Chemical compound [Zn+2].CCN(CC)C([S-])=S.CCN(CC)C([S-])=S RKQOSDAEEGPRER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001030 Polyethylene Glycol 4000 Polymers 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- 229920000247 superabsorbent polymer Polymers 0.000 description 3
- KOMNUTZXSVSERR-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-tris(prop-2-enyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione Chemical compound C=CCN1C(=O)N(CC=C)C(=O)N(CC=C)C1=O KOMNUTZXSVSERR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZNRLMGFXSPUZNR-UHFFFAOYSA-N 2,2,4-trimethyl-1h-quinoline Chemical compound C1=CC=C2C(C)=CC(C)(C)NC2=C1 ZNRLMGFXSPUZNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000010059 sulfur vulcanization Methods 0.000 description 2
- 239000012936 vulcanization activator Substances 0.000 description 2
- AUMBZPPBWALQRO-UHFFFAOYSA-L zinc;n,n-dibenzylcarbamodithioate Chemical compound [Zn+2].C=1C=CC=CC=1CN(C(=S)[S-])CC1=CC=CC=C1.C=1C=CC=CC=1CN(C(=S)[S-])CC1=CC=CC=C1 AUMBZPPBWALQRO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ICFXCSLDPCMWJI-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylbut-2-enoic acid;2-ethyl-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol Chemical compound CC(C)=C(C)C(O)=O.CCC(CO)(CO)CO ICFXCSLDPCMWJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)CCC(C)(C)OOC(C)(C)C DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001479 Hydroxyethyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000012395 formulation development Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- FEIWNULTQYHCDN-UHFFFAOYSA-N mbba Chemical compound C1=CC(CCCC)=CC=C1N=CC1=CC=C(OC)C=C1 FEIWNULTQYHCDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 150000002763 monocarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000004005 nitrosamines Chemical class 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010060 peroxide vulcanization Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000006235 reinforcing carbon black Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N vinylsilane Chemical class [SiH3]C=C UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003176 water-insoluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
- C08C4/00—Treatment of rubber before vulcanisation, not provided for in groups C08C1/00 - C08C3/02
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
- E21B2200/01—Sealings characterised by their shape
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению нефтепромыслового элемента - прессованного изделия, которое можно применять в нефтедобывающей отрасли. Техническим результатом является повышение степени набухания в углеводородной среде и увеличение срока эксплуатации при упрощении состава. Предложен способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента из композиции, включающей, мас.ч.: этилен-пропилен-диеновый каучук с содержанием, мол.%: этилен 60-77, этилиденнорборнен 0,9-8, пропилен остальное, - 100,0, эфир целлюлозы - 1,0-50,0, сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты или с акрилатом калия - 60,0-150,0, технический углерод - 50,0-100,0, высокодисперсный оксид кремния - 15,0-50,0, оксид цинка - 3,0-7,0, стеариновая кислота - 1,5-3,0, антиоксиданты - 1,0-2,0, вулканизующая система: сера - 0,5-2,5 и ускорители вулканизации - 2,3-3,5 или органический пероксид - 4,5-10,0 и соагент вулканизации (100% активного вещества) - 3,6-5,0, технологические добавки - 1,0-3,0, путем перемешивания, осуществляемого в две стадии: сначала перемешивают 30-40 мин все компоненты, кроме вулканизирующей системы, при температуре смеси в конце перемешивания не более 140°С, затем после охлаждения смеси до 40-60°С вводят вулканизирующую систему, перемешивают 10-13 мин при температуре смеси в конце перемешивания не более 110°С, с последующим формованием элемента под давлением 12-20 МПа при температуре 150-170°С в течение 30-60 мин.
Description
Изобретение относится к получению нефтепромыслового элемента - прессованного изделия, которое можно применять в нефтедобывающей отрасли.
В различных областях нефтепромысловых приложений, в том числе разведке, бурении, нефтедобыче, широко используют различные нефтепромысловые элементы из эластомерных материалов. Например, пакеры, уплотнительные кольца, прокладки, электрические изоляторы, уплотнительные элементы высокого давления для жидкостей и многие другие элементы. Общим для всех видов этих элементов является воздействие агрессивных сред, разрушающее влияние химических, температурных и механических факторов в подземных средах, что снижает срок службы эластомерных элементов, используемых в нефтепромысловых средах.
Большинство известных разработок в области резиновых композиций с хорошими абсорбирующими свойствами относятся к эластомерным полимерам со сверхвысокой поглощающей способностью, которые ограниченно набухают в углеводородной среде, в случаях с высоким водным притоком в скважине при замещении углеводородов водой в контактной жидкости наблюдается снижение набухания. Указанные процессы ухудшают эффективность действия нефтепромысловых элементов, например эффективность изоляции заколонного оборудования.
Наиболее близким к заявленному является способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента из композиции, включающей различные каучуки, в том числе этилен-пропиленовый тройной каучук с диеновым третьим мономером, мономеры, имеющие группу, выбранную из моно- и дикарбоновых кислот, таких как акриловая, метакриловая, их ангидридов и солей, вулканизирующую систему на основе органического или неорганического вулканизатора, наполнитель, в том числе технический углерод, оксид кремния и другие, сополимер на акрилатной основе, цвиттер-ионный мономер или полимер, неорганический агент набухания, антиоксиданты, технологические добавки, путем перемешивания ее компонентов и вулканизации с получением элементов в виде изделий требуемой формы (US №2007/0027245, опубл. 1.02.2007).
Недостатком этого известного способа является многокомпонентность используемой композиции при невысокой степени набухания в углеводородной среде - до 200%.
Техническим результатом заявленного способа является повышение степени набухания в углеводородной среде независимо от притоков в скважине и увеличение срока эксплуатации при упрощении состава композиции.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что в способе получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента из композиции, включающей этилен-пропилен-диеновый каучук, вулканизирующую систему на основе органического или неорганического вулканизатора, наполнитель - технический углерод, оксид кремния, сополимер на акрилатной основе, антиоксидант, технологические добавки, путем перемешивания ее компонентов и формования элемента, используют этилен-пропилен-диеновый каучук с содержанием, мол.%: этилен 60-77, этилиденнорборнен 0,9-8, пропилен - остальное, в качестве вулканизирующей системы - серу и ускорители вулканизации или органический пероксид и соагент вулканизации, в качестве сополимера на акрилатной основе - сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты и дополнительно - эфир целлюлозы, оксид цинка и стеариновую кислоту, перемешивание осуществляют в две стадии: сначала перемешивают 30-40 мин все компоненты, кроме вулканизирующей системы, при температуре смеси в конце перемешивания не более 140°С, затем после охлаждения смеси до 40-60°С вводят вулканизирующую систему, перемешивают 10-13 мин при температуре смеси в конце перемешивания не более 110°С, элемент формуют под давлением 12-20 МПа при температуре 150-170°С в течение 30-60 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Указанный каучук - 100,0
Эфир целлюлозы - 1,0-50,0
Сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты
или с акрилатом калия - 60,0-150,0
Технический углерод - 50,0-100,0
Высокодисперсный оксид кремния - 15,0-50,0
Оксид цинка - 3,0-7,0
Стеариновая кислота - 1,5-3,0
Антиоксиданты - 1,0-2,0
Вулканизующая система:
Сера - 0,5-2,5
Ускорители вулканизации - 2,3-3,5
или
Органический пероксид - 4,5-10,0
Соагент вулканизации (100% активного вещества) - 3,6-5,0
Технологические добавки - 1,0-3,0
По заявленному изобретению получают различные нефтепромысловые элементы, такие как уплотнительные элементы нефтепромыслового оборудования, кольца круглого сечения, армированные изделия, которые можно применять в нефтедобывающей отрасли, например, для разобщения пластов, изоляции затрубного пространства и отвода потока в скважине, а также возможно использовать в различных областях промышленности. Причем армированные изделия представляют собой резиноармированные изделия, где в качестве армировки может быть использована стальная арматура в виде закладных деталей, металлические основания или стальные трубы различного сечения и длины.
При увеличении концентрации указанных в предлагаемом способе наполнителей резиновые смеси характеризуются повышенной вязкостью, что затрудняет их переработку на технологическом оборудовании. Снижение концентрации сверхабсорбирующего полимера ниже указанного минимума приводит к уменьшению степени набухания в скважинах с водным притоком.
В качестве базового эластомерного материала при промысловых работах со скважинными жидкостями на основе углеводородов (нефтью) выбран сополимер этилена и пропилена и диенового мономера - этилен-пропиленовый тройной каучук (EPDM) с содержанием этилена 60-77 мол.%, диенового мономера (третий мономер) - этилиденнорборнена (ЭНБ) от 0,9 до 8 мол.% и пропилен - остальное. Высокое содержание третьего указанного мономера обеспечивает высокую скорость вулканизации. Каучуки с низким содержанием пропиленовых звеньев способны к высокому наполнению и обладают высокой прочностью по сравнению с каучуками, содержащими 50-60 мол.% пропилена. Примеры этилен-пропиленового тройного каучука с содержанием этилена 60-70 мол.%, диенового мономера (третий мономер) - этилиденнорборнена (ЭНБ) от 0,9 до 8 мол.%, используемого в заявленном способе, следующие - Keltan 2470 (содержание, мол.%: этилена 69,0, ЭНБ 4,5, пропилена 26,5), Keltan 5470 (соответственно 66,0, 3,5 и 30,5), Keltan 4869 (соответственно 64,0, 8,0 и 28,0) (Lanxess, Deutschland GmbH); Vistalon 1703 (соответственно 76,8, 0,9 и 22,3), Vistalon 7001 (соответственно 73,0, 5,0 и 22,0) (Exxon Mobil Corporation).
Повышенная стойкость указанного этилен-пропиленового тройного каучука к набуханию в воде может привести к снижению эффективности изоляции. Для повышения степени набухания базового каучука в воде (в случаях, если происходит частичное замещение углеводородов водой) использованы следующие эфиры целлюлозы: метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, метилгидроксиэтилцеллюлоза, метилгидроксипропилцеллюлоза, натрийкарбоксиметилцеллюлоза.
Так как производные целлюлозы имеют высокую растворимость в воде, что может негативно отразиться на свойствах изделий из нефтенабухающей резины, предлагаемая композиция содержит также сверхабсорбирующий полимер (суперабсорбент) - сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты. Суперабсорбенты - водонерастворимые полимеры, способные при набухании поглощать жидкость в количестве в 10-100 раз больше их собственной массы. При использовании карбоксиметилцеллюлозы совместно с полимерами акриловой кислоты наблюдается их синергический эффект, что позволяет получить эластомерную композицию с высокой степенью набухания независимо от водного притока в скважине.
Примеры сополимеров акриловой кислоты, применяемого для создания нефтенабухающей резиновой композиции: САВLOС® (сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты) (Evonic Industries), Blu Floc (сополимер акриловой кислоты с акрилатом калия) (Bluwat Chemicals Co. LTD, Китай), AQUALIC L (сополимер акриловой кислоты с натриевой солью малеиновой кислоты), AQUALIC CS-6 (полимер акриловой кислоты) (NIPPON SHOKUBAI CO., LTD), CHINAFLOC-SAP (сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты) (Shandong Shuiheng Chemical Co., Ltd).
Для вулканизации предлагаемой эластомерной композиции могут быть применены различные системы:
1. Вулканизация серой в присутствии ускорителей;
2. Вулканизация органическими пероксидами в присутствии соагентов перекисной вулканизации.
В качестве ускорителей серной вулканизации используют систему со сниженным уровнем образования опасных нитрозаминов - диэтилдитиокарбамат цинка (Этилцимат, ZDEC, Perkacit ZDEC), либо дибензилдитиокарбамат цинка (ZBEC) в комбинации с дибензотиазолдисульфидом (Альтакс, Accelerator MBTS, Vulkacit DM), обеспечивающую достаточно высокие физико-механические свойства и довольно хорошие показатели теплостойкости. Для повышения активности ускорителей необходимо введение активаторов вулканизации, таких как оксид цинка (Белила цинковые БЦ-0М), а также применяют стеариновую кислоту.
Для получения резиновой смеси с повышенной устойчивостью к термоокислительному старению и воздействию агрессивных сред используют пероксидные сшивающие системы. В качестве вулканизующих агентов применяли пероксиды различной химической природы: пероксид диизопропилбензола (пероксид кумила, Perkadox BC-FF, Luperox DC40P), 2,5-Ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметилгексан (Luperox 101XL45, DHBP-45), 1,3 и 1,4-Ди(трет-бутилпероксиизоропил)бензол (Luperox F-40, Perkadox 14-40). Наилучшую термоагрессивостойкость вулканизатов обеспечивает пероксид кумила.
Для улучшения структуры сетки вулканизатов (повышение плотности и регулярности поперечных связей между макромолекулами каучука) вводили в резиновые смеси, вулканизуемые пероксидами, соагенты вулканизации. Наибольшую эффективность при разработке рецептуры показали триаллилизоцианурат (TAIC) и триметилолпропан триметилакрилат (Rhenofit TRIM/S, Alcanpoudre ТМРТМА-70).
В связи с тем, что описываемая резина является высоконаполненной смесью, которая должна быть при этом технологичной при изготовлении изделий, то в качестве наполнителя был выбран полуусиливающий технический углерод марки FIF N-550 в комбинации техническим углеродом средней активности марки SRF N-772.
Одним из активных наполнителей разработанной рецептуры является высокодисперсный оксид кремния (сильногидратированная кремнекислота, белые сажи). Использование белой сажи в качестве наполнителя улучшает теплостойкость и адгезию резины к металлу. Введение в резиновую смесь бифункционального силана повышает взаимодействие белой сажи с органическим полимером (каучуком). Возможно также применение модифицированной винилсиланами осажденной кремнекислоты, при этом дополнительное использование силанов можно исключить.
Примеры осажденных кремнекислот, применяемых для создания водонабухающей резиновой композиции: БС-120 (ОАО «Сода», Россия), Ultrasil VN3, Coupsil 6190 (Degussa, Германия), Vulkasil S (Lanxess, Deutschland GmbH).
Известно, что при эксплуатации изделий в агрессивной среде происходит старение резины. Для предотвращения процессов термической и термоокислительной деструкции необходимо применение антиоксидантов. Наиболее эффективными являются следующие противостарители: полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (Ацетонанил Н, Antioxidant TMQ), 4,4-бис(1,1-диметилбензил)дифениламин (Alchem МВРА (Safic-Alcan, UK Limited), Naugard 455 (Chemtura Corp.).
Введение процессинговых добавок в рецептуру эластомерной композиции способствует более равномерному диспергированию наполнителей в матрице каучука, снижению вязкости и, следовательно, улучшению пластоэластических и реометрических свойств резиновой смеси. Наилучший эффект был достигнут при использовании в качестве технологических добавок безводных насыщенных эфиров жирных кислот (Aflux 42, Aktiplast РР (RheinChemie, Deutschland GmbH), Struktol WB222 (Struktol Company, America)), а также смеси сложных эфиров и цинковых солей жирных кислот (Struktol WA48 (Struktol Company, America)), полиэтиленгликоля ПЭГ-4000.
Пример выполнения изобретения (мас.ч.):
1. Этилен-пропиленовый тройной каучук
с содержанием, мол.%: этилена 69,0, ЭНБ 4,5 и пропилена 26,6 - 100,0
2. Карбоксиметилцеллюлоза - 45,0
3. Сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты - 120,0
4. Технический углерод N-550 - 20,0
5. Технический углерод N-772 - 80,0
6. Высокодисперсный оксид кремния Vulkasil S - 15,0
7. Оксид цинка (белила цинковые) - 5,0
8. Стеариновая кислота - 1,0
9. Антиоксидант - 2,0
10. Вулканизующая система:
1) Сера - 1,0
2) Ускорители вулканизации
ZDEC - 1,1
Accelerator MBTS - 1,0
11. Технологические добавки
Aflux 42 - 1,0
ПЭГ-4000 - 2,0
Для приготовления эластомерной композиции может быть использовано любое смесительное оборудование.
По изобретению резиновую смесь изготавливали в две стадии на вальцах с диаметром рабочей поверхности валка 315 мм. Единовременная загрузка на вальцы составляла 5 кг. На стадии I в каучук последовательно вводились все ингредиенты, за исключением вулканизующей системы: антиоксидант (Antioxidant TMQ), эфир целлюлозы (Карбоксиметилцеллюлоза), наполнители (технический углерод марки FIF N-550 в комбинации с техническим углеродом марки SRF N-772, Vulkasil S), сверхабсорбирующий полимер (Саblос), активаторы вулканизации (Белила цинковые, Стеариновая кислота) и технологические добавки (Aflux 42, ПЭГ-4000). Ингредиенты вводили равномерно по длине всего зазора между валками, при введении наполнителей постоянно делались косые подрезы до их полного включения в смесь. Продолжительность перемешивания 35 мин. Температура получаемой смеси в конце смешения не менее 120°С, но не более 140°С. С целью исключения подвулканизации смеси введение вулканизующих агентов (Сера, ZDEC, Accelerator MBTS) проводилось на стадии II после ее охлаждения до температуры 55-60°С. После окончания введения ингредиентов 6-8 раз пропускали свернутую в рулон резиновую смесь при минимально возможном зазоре между валками. Затем, увеличив зазор между валками, выпустили смесь в виде листа заданного калибра. Температура смеси в конце смешения - не более 110°С. Цикл смешения стадии I 30-40 мин, стадии II - 10-13 мин. Охлаждение листов - воздушное.
Вулканизацию изделий из резиновой смеси по изобретению проводили на вулканизационном гидравлическом прессе с электрическим обогревом при температуре 160°С, давлении 20 МПа в течение 35 минут.
Изготовленные по данному изобретению резинотехнические изделия, в частности уплотнительные манжеты, разбухают в нефти при температуре 23-25°С в течение 7 суток на 640%, в воде при температуре 30-35°С в течение 7 суток на 530% в сравнении с исходным объемом, что в 1,5-2,0 раза выше степени набухания прототипа.
На основе полученных результатов можно утверждать, что разработанный способ при использовании для изготовления уплотнительных элементов позволит повысить эффективность работы технических средств для разобщения пластов, обеспечить высокую степень разбухания в углеводородах, даже в условиях обводненной среды, снизить вероятность возникновения проблем с целостностью изоляции, увеличить срок службы изделий на 30-70%.
Claims (2)
- Способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента из композиции, включающей этилен-пропилен-диеновый каучук, вулканизирующую систему на основе органического или неорганического вулканизатора, наполнитель - технический углерод, оксид кремния, сополимер на акрилатной основе, антиоксидант, технологические добавки, путем перемешивания ее компонентов и формования элемента, отличающийся тем, что используют этилен-пропилен-диеновый каучук с содержанием, мол.%: этилен 60-77, этилиденнорборнен 0,9-8, пропилен - остальное, в качестве вулканизирующей системы - серу и ускорители вулканизации или органический пероксид и соагент вулканизации, в качестве сополимера на акрилатной основе - сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты или с акрилатом калия и дополнительно - эфир целлюлозы, оксид цинка и стеариновую кислоту, перемешивание осуществляют в две стадии: сначала перемешивают 30-40 мин все компоненты, кроме вулканизирующей системы, при температуре смеси в конце перемешивания не более 140°C, затем после охлаждения смеси до 40-60°C вводят вулканизирующую систему, перемешивают 10-13 мин при температуре смеси в конце перемешивания не более 110°C, элемент формуют под давлением 12-20 МПа при температуре 150-170°C в течение 30-60 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
-
Указанный каучук 100,0 Эфир целлюлозы 1,0-50,0 Сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты или с акрилатом калия 60,0-150,0 Технический углерод 50,0-100,0 Высокодисперсный оксид кремния 15,0-50,0 Оксид цинка 3,0-7,0 Стеариновая кислота 1,5-3,0 Антиоксиданты 1,0-2,0 Вулканизующая система: Сера 0,5-2,5 Ускорители вулканизации 2,3-3,5 или Органический пероксид 4,5-10,0 Соагент вулканизации (100% активного вещества) 3,6-5,0 Технологические добавки 1,0-3,0
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016120308A RU2632824C1 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016120308A RU2632824C1 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2632824C1 true RU2632824C1 (ru) | 2017-10-10 |
Family
ID=60040989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016120308A RU2632824C1 (ru) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | Способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2632824C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767541C2 (ru) * | 2020-04-03 | 2022-03-17 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Прогресс" (АО "ФНПЦ "Прогресс") | Нефтенабухающая резиновая смесь |
| RU2782913C1 (ru) * | 2022-04-01 | 2022-11-07 | Акционерное общество "Камско-Волжское акционерное общество резинотехники "КВАРТ" | Термостойкий водонабухающий пакер |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4431704A (en) * | 1983-03-29 | 1984-02-14 | Regal International, Inc. | Composition for blowout preventer |
| SU1359288A1 (ru) * | 1986-03-07 | 1987-12-15 | Научно-исследовательский институт строительного производства Госстроя УССР | Герметик |
| RU2036941C1 (ru) * | 1989-07-19 | 1995-06-09 | Днепропетровское государственное научно-производственное предприятие "Динтем" | Резиновая смесь |
| US20090084550A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-04-02 | Baker Hughes Incorporated | Water Swelling Rubber Compound for Use In Reactive Packers and Other Downhole Tools |
| RU2373226C2 (ru) * | 2004-12-29 | 2009-11-20 | Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. | Подобранные эластомерные смеси и их применение в изделиях |
| RU2013137104A (ru) * | 2013-08-06 | 2015-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная организация "Инновация" (ООО НПО "Инновация") | Способ получения набухающей полимерной композиции и изготовление из нее уплотнительного элемента пакера |
-
2016
- 2016-05-25 RU RU2016120308A patent/RU2632824C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4431704A (en) * | 1983-03-29 | 1984-02-14 | Regal International, Inc. | Composition for blowout preventer |
| WO1984003910A1 (en) * | 1983-03-29 | 1984-10-11 | Regal Int Inc | Composition for blowout preventer |
| SU1359288A1 (ru) * | 1986-03-07 | 1987-12-15 | Научно-исследовательский институт строительного производства Госстроя УССР | Герметик |
| RU2036941C1 (ru) * | 1989-07-19 | 1995-06-09 | Днепропетровское государственное научно-производственное предприятие "Динтем" | Резиновая смесь |
| RU2373226C2 (ru) * | 2004-12-29 | 2009-11-20 | Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. | Подобранные эластомерные смеси и их применение в изделиях |
| US20090084550A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-04-02 | Baker Hughes Incorporated | Water Swelling Rubber Compound for Use In Reactive Packers and Other Downhole Tools |
| RU2013137104A (ru) * | 2013-08-06 | 2015-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная организация "Инновация" (ООО НПО "Инновация") | Способ получения набухающей полимерной композиции и изготовление из нее уплотнительного элемента пакера |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767541C2 (ru) * | 2020-04-03 | 2022-03-17 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Прогресс" (АО "ФНПЦ "Прогресс") | Нефтенабухающая резиновая смесь |
| RU2782913C1 (ru) * | 2022-04-01 | 2022-11-07 | Акционерное общество "Камско-Волжское акционерное общество резинотехники "КВАРТ" | Термостойкий водонабухающий пакер |
| RU2828472C1 (ru) * | 2024-02-02 | 2024-10-14 | Общество с ограниченной ответственностью "ИННОВАЦИОННАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ ХИМИЯ" | Применение 4,4'-бис(3-гидроксикарбонил-2-пропенил-1-карбомаил)-3,3'-дихлордифенилметана в качестве модификатора резиновых смесей |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101640610B1 (ko) | 아크릴 고무 | |
| US9522993B2 (en) | Rubber composition, and vulcanizate and molded article thereof | |
| EP0163971B1 (en) | Oil- and heat-resistant rubber composition | |
| KR101419956B1 (ko) | 고무 조성물, 그 제조 방법, 고무 조성물을 이용한 시일재 및 이것을 구비한 장치, 및 내ｄｍｅ용 고무 조성물 | |
| RU2632823C1 (ru) | Способ получения нефтепромыслового набухающего в воде элемента | |
| US4965323A (en) | Method of vulcanizing rubber at pH 5 to 10 | |
| US7173087B2 (en) | Hydrogenated nitrile rubber composition | |
| KR102261613B1 (ko) | 가교성 니트릴 고무 조성물 및 고무 가교물 | |
| RU2664508C2 (ru) | Способ сшивания ерм и epdm | |
| TW201443126A (zh) | 橡膠組成物及硫化成形體 | |
| CN112375306B (zh) | 一种密封胶条用橡胶材料 | |
| SA516371390B1 (ar) | مـــضادات تـكـتـل جــديدة لــــبولـــيـــمـــرات إيـــثــيــليـــن لــــــدن/a-أولـــيــفــيــن مـــشـــتـــركــــة | |
| US6933339B2 (en) | Nitrile rubber composition, vulcanizable nitrile rubber composition, and vulcanizate | |
| US20240318059A1 (en) | Self-healing water-swellable hydraulic seal | |
| RU2632824C1 (ru) | Способ получения нефтепромыслового набухающего в углеводородной среде элемента | |
| JP7535536B2 (ja) | ゴム組成物および加硫成形品 | |
| JP5279223B2 (ja) | 熱可塑性エラストマー組成物およびその製造方法、並びにそれを用いた成形体 | |
| JP2004210821A (ja) | 耐塩素水性ゴム組成物 | |
| KR101230058B1 (ko) | 신축성 및 내구성이 향상된 산기관 멤브레인 제조방법 및 이로 제조된 고효율 산기관 멤브레인 | |
| US20210009801A1 (en) | Rubber composition and method for reducing adhesion to the surface of kneading machine using the same | |
| JPS5927931A (ja) | ゴム組成物 | |
| US11976185B2 (en) | Rubber composition | |
| US20230323102A1 (en) | Ethylene/propylene-based copolymer rubber composition | |
| RU2522622C9 (ru) | Композиции гбнк с очень высокими уровнями содержания наполнителей, имеющие превосходную обрабатываемость и устойчивость к агрессивным жидкостям | |
| RU2522622C2 (ru) | Композиции гбнк с очень высокими уровнями содержания наполнителей, имеющие превосходную обрабатываемость и устойчивость к агрессивным жидкостям |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190526 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200406 |