RU2685350C1 - Водонефтенабухающая эластомерная композиция - Google Patents
Водонефтенабухающая эластомерная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685350C1 RU2685350C1 RU2018129113A RU2018129113A RU2685350C1 RU 2685350 C1 RU2685350 C1 RU 2685350C1 RU 2018129113 A RU2018129113 A RU 2018129113A RU 2018129113 A RU2018129113 A RU 2018129113A RU 2685350 C1 RU2685350 C1 RU 2685350C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- water
- swelling
- sodium
- zinc oxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08L9/06—Copolymers with styrene
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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
Landscapes
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования, применяемого в нефтегазодобывающей отрасли. Водонефтенабухающая эластомерная композиция на основе бутадиен-α-метилстирольного каучука включает вулканизующую систему, активаторы вулканизации, диспергирующий агент и наполнитель - коллоидную кремнекислоту. Композиция дополнительно содержит водонабухающий реагент натрийкарбоксиметилцеллюлозу, в качестве вулканизующей системы - серу, альтакс и каптакс, в качестве активаторов вулканизации - оксид цинка и стеарин, а в качестве диспергирующего агента - глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: бутадиен-α-метилстирольный каучук СКМС 30 АРКМ 15 - 100,0; коллоидная кремнекислота БС-120 - 40,0; оксид цинка - 5,0; стеарин - 1,0; глицерин - 2,0; сера - 2,0; альтакс - 1,0; каптакс - 1,0; натрийкарбоксиметилцеллюлоза - 25,0-70,0. Техническим результатом изобретения является увеличение степени набухания эластомерного материала в воде, водном растворе хлорида натрия малой минерализации (до 10%), нефти и буровой системе Полиэконол-Флора. 2 табл.
Description
Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования, применяемого в нефтегазодобывающей отрасли.
Известна водонабухающая эластомерная композиция на основе бутадиен-нитрильного каучука, модифицированного комбинацией акрилового сополимера с карбоксиметилцеллюлозой (Пат. WO №2010039131, МПК A61L 15/30, A61L 15/60, C08L 1/00, C08L 33/00, C08L 9/02, Е21В 33/12, опубл. 08.04.2010).
Недостатком таких резин является то, что для них характерна сравнительно высокая эффективность набухания только в водных растворах солей малой минерализации (3,5-6,0%). Кроме того, они не предназначены для изготовления нефтенабухающих пакеров.
Известна водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая вулканизующий агент серу, ускоритель вулканизации альтакс, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, наполнитель технический углерод, асбестовые волокна и водонабухающие реагенты сшитый полиакриламид POLYSWELL и карбоксиметилцеллюлозу (Пат. RU №2653024, МПК C08L 9/02, C08L 33/26, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/47, Е21В 33/12, опубл. 04.05.2018).
Недостатком резиновой смеси является невысокая степень набухания эластомерного материала пакера в буровом растворе, представляющем собой инвертную эмульсию с содержанием органофильной среды 70% (буровая система типа Полиэконол-Флора). По причине того, что в основе резиновой смеси используют полярный маслобензостойкий каучук уплотнительные изделия не обладают необходимой степенью набухания в нефти.
Известен водонефтенабухающий эластомер на основе этилен-пропиленового каучука (Разработка водонефтенабухающих резин, предназначенных для заколонных пакеров / С.С. Лопатина, М.А. Ваниев, Н.В. Сычев, Д.В. Демидов, Д.А. Нилидин, Е.В. Брюзгин // Известия ВолгГТУ. Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. - Волгоград, 2017. - №11 (206). - С. 91-96), включающий белую сажу, серу, оксид цинка, альтакс и каптакс, и водонабухающий реагент - сополимер акриламида.
Данный эластомерный материал обладает способностью набухать в нефти при стандартной температуре до 150 об. %. Вместе с тем, его недостатком является невысокая степень набухания в пресной воде и 10% водном растворе NaCl.
Наиболее близкой к предлагаемой является водонабухающая композиция на основе бутадиен-α-метилстирольного каучука, содержащая вулканизующую систему, активаторы вулканизации, антиоксиданты, диспергирующий агент и наполнитель коллоидную кремнекислоту (Influence of reinforcing systems and microstructures of SBR on water swelling behaviors of SBR composites/ Sung-Seen Choi, Sung-Ho Ha // Elastomer, Vol. 42, No. 2, pp 102-106 (2007)).
Недостатком резиновой композиции является невысокая степень набухания эластомерного материала в воде (не более 5,5%), а также в водных растворах хлорида натрия малой минерализации.
Задачей заявляемого изобретения является создание эластомерного материала, способного набухать в средах различной полярности в виде скважинных флюидов и бурового раствора.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение степени набухания эластомерного материала в воде, водном растворе хлорида натрия малой минерализации (до 10%), нефти и буровой системе Полиэконол-Флора.
Технический результат достигается за счет того, что водонефтенабухающая эластомерная композиция на основе бутадиен-α-метилстирольного каучука, включающая вулканизующую систему, активаторы вулканизации, диспергирующий агент и наполнитель коллоидную кремнекислоту, при этом дополнительно содержит водонабухающий реагент натрий-карбоксиметилцеллюлозу, в качестве вулканизующей системы - серу, альтакс и каптакс, в качестве активаторов вулканизации оксид цинка и стеарин, а в качестве диспергирующего агента глицерин, при следующем соотношении компонентов, масс, ч.: бутадиен-α-метилстирольный каучук СКМС 30 АРКМ 15 - 100,0; коллоидная кремнекислота БС-120 - 40,0; оксид цинка - 5,0; стеарин - 1,0; глицерин -2,0; сера - 2,0; альтакс - 1,0; каптакс - 1,0; натрий-карбоксиметилцеллюлоза -25,0-70,0.
Согласно заявляемому изобретению в основе водонефтенабухающей эластомерной композиции используют неполярный маслонаполненный бутадиен-α-метилстирольный каучук марки СКМС 30 АРКМ 15 (ТУ 2294-044-48158319-2010), полученный сополимеризацией 70 и 30% бутадиена и а-метилстирола, соответственно.
Вулканизующая группа эластомерной композиции включает: серу (ГОСТ 127-76); ускорители вулканизации - альтакс (дибензотиазолдисульфид) (ТУ 6-14-851-86), каптакс (2-меркаптобензтиазол) (ТУ 739-74). Активирующая система базируется на комбинации оксида цинка (ГОСТ 202-84) и стеарина (ГОСТ 6484-96). В качестве диспергирующего агента используют глицерин (ГОСТ 6259-75).
Роль гидрофильного усиливающего наполнителя в рецептуре выполняет коллоидная кремнекислота марки БС-120 (ГОСТ 18307-78).
В качестве водонабухающего реагента используют натрий-карбоксиметилцеллюлозу (ТУ 2231-001-53535770-01).
Образцы вулканизованного эластомерного материала подвергали экспозиции в 10% водном растворе хлорида натрия, пресной воде, нефти (ГОСТ 9965-62) и буровой системе Полиэконол-Флора при температуре 23±2°С. Степень набухания определяли в соответствии с ГОСТ 9.030-74 по методу А.
Сущность изобретения заключается в совершенствовании рецептуры композиции на основе неполярного бутадиен-α-метилстирольного каучука полярным гидрофильным реагентом, каковым является натрий-карбоксиметилцеллюлоза. Заявляемые количественно-качественные соотношения ингредиентов обеспечивают возможность получения эластомерного материала, обладающего определенными универсальными качествами с точки зрения его степени набухания в средах различной полярности: дистиллированная и пресная вода, водные растворы хлорида натрия с концентрацией до 10%, нефть и буровая система Полиэконол-Флора.
Рецептуры композиций (примеры 1-3) и физико-механические свойства вулканизатов по заявляемому изобретению приведены в таблице 1.
Изготовление водонефтенабухающей эластомерной композиции осуществляют с использованием высокоскоростного смесителя типа «Брабендер» и лабораторных вальцев по общепринятой в резиновой промышленности технологии.
Водонефтенабухающий эластомерный материал изготавливали вулканизацией полученной композиции в гидравлическом прессе по оптимальному температурно-временному режиму, предварительно выявленному с помощью реометра. Физико-механические свойства стандартных образцов определяли на разрывной машине в соответствии с ГОСТ 270-75. Измерение твердости проводили по ГОСТ 263-75. Определение степени набухания эластомеров в 10% водном растворе хлорида натрия, пресной воде, нефти и буровой системе Полиэконол-Флора осуществляли в соответствии с ГОСТ 9.030-74 (метод А).
Полученные значения по изменению степени набухания эластомерной композиции за время экспозиции 168 ч, представлены в таблице 2.
Анализ численных значений таблицы 2 свидетельствует о том, что по сравнению с прототипом полученный из заявленной водонефтенабухающей композиции эластомерный материал характеризуется более высокой степенью набухания. После экспозиции в течении 168 ч в 10% водном растворе хлорида натрия и в пресной воде степень набухания указанного материала на порядок выше степени набухания эластомерного материала по прототипу. Заграничные соотношения по минимальному и максимальному содержанию комбинации водонефтенабухающих реагентов не обеспечивают достижения искомого технического результата и в этой связи не иллюстрируются примерами. Ключевым обстоятельством является то, что заявляемый водонефтенабухающий эластомер дополнительно обладает способностью к большому набуханию в нефти и буровой системе Полиэконол-Флора.
Таким образом, эластомерный материал, полученный из водонефтенабухающей эластомерной композиции на основе бутадиен-α-метил стирольного каучука СКМС 30 АРКМ 15, включающей вулканизующий агент серу, ускорители вулканизации альтакс и каптакс, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, диспергирующий агент глицерин, наполнитель коллоидную кремнекислоту БС-120 и водонабухающий реагент натрий-карбоксиметилцеллюлозу при заявленных соотношениях, обладает одновременной способностью набухать в водном растворе хлорида натрия малой минерализации (до 10%), пресной воде, а также в нефти и буровой системе Полиэконол-Флора, что предопределяет его преимущества при практическом применении в составе пакерного оборудования нефтегазодобычи.
Claims (2)
- Водонефтенабухающая эластомерная композиция на основе бутадиен-α-метилстирольного каучука, включающая вулканизующую систему, активаторы вулканизации, диспергирующий агент и наполнитель коллоидную кремнекислоту, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит водонабухающий реагент натрийкарбоксиметилцеллюлозу, в качестве вулканизующей системы - серу, альтакс и каптакс, в качестве активаторов вулканизации - оксид цинка и стеарин, а в качестве диспергирующего агента- глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
-
Бутадиен-α-метилстирольный каучук СКМС 30 АРКМ 15 100,0 Коллоидная кремнекислота БС-120 40,0 Оксид цинка 5,0 Стеарин 1,0 Глицерин 2,0 Сера 2,0 Альтакс 1,0 Каптакс 1,0 Натрийкарбоксиметилцеллюлоза 25,0-70,0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018129113A RU2685350C1 (ru) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | Водонефтенабухающая эластомерная композиция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018129113A RU2685350C1 (ru) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | Водонефтенабухающая эластомерная композиция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685350C1 true RU2685350C1 (ru) | 2019-04-17 |
Family
ID=66168277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018129113A RU2685350C1 (ru) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | Водонефтенабухающая эластомерная композиция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685350C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2744341C1 (ru) * | 2020-08-18 | 2021-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Водонефтенабухающая эластомерная композиция |
RU2759301C1 (ru) * | 2021-07-13 | 2021-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" | Способ снижения обводненности скважин и ликвидации внутрипластовых и межпластовых перетоков воды |
RU2779309C1 (ru) * | 2022-01-31 | 2022-09-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная организация "Инновация" (ООО "НПО "Инновация") | Способ изготовления водонабухающего пакера |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100039131A1 (en) * | 2005-08-26 | 2010-02-18 | Dcg Systems, Inc. | System and method for modulation mapping |
RU2428440C2 (ru) * | 2009-11-03 | 2011-09-10 | ГОУВПО "ВятГУ" | Вулканизуемая резиновая смесь |
US8181708B2 (en) * | 2007-10-01 | 2012-05-22 | Baker Hughes Incorporated | Water swelling rubber compound for use in reactive packers and other downhole tools |
RU2580564C1 (ru) * | 2015-06-23 | 2016-04-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Водонабухающий пакер |
RU2603366C1 (ru) * | 2015-08-11 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука |
RU2632823C1 (ru) * | 2016-05-25 | 2017-10-10 | Наиль Тимирзянович Гайнуллин | Способ получения нефтепромыслового набухающего в воде элемента |
-
2018
- 2018-08-08 RU RU2018129113A patent/RU2685350C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100039131A1 (en) * | 2005-08-26 | 2010-02-18 | Dcg Systems, Inc. | System and method for modulation mapping |
US8181708B2 (en) * | 2007-10-01 | 2012-05-22 | Baker Hughes Incorporated | Water swelling rubber compound for use in reactive packers and other downhole tools |
RU2428440C2 (ru) * | 2009-11-03 | 2011-09-10 | ГОУВПО "ВятГУ" | Вулканизуемая резиновая смесь |
RU2580564C1 (ru) * | 2015-06-23 | 2016-04-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Водонабухающий пакер |
RU2603366C1 (ru) * | 2015-08-11 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука |
RU2632823C1 (ru) * | 2016-05-25 | 2017-10-10 | Наиль Тимирзянович Гайнуллин | Способ получения нефтепромыслового набухающего в воде элемента |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2744341C1 (ru) * | 2020-08-18 | 2021-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Водонефтенабухающая эластомерная композиция |
RU2759301C1 (ru) * | 2021-07-13 | 2021-11-11 | Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" | Способ снижения обводненности скважин и ликвидации внутрипластовых и межпластовых перетоков воды |
RU2779309C1 (ru) * | 2022-01-31 | 2022-09-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная организация "Инновация" (ООО "НПО "Инновация") | Способ изготовления водонабухающего пакера |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2685350C1 (ru) | Водонефтенабухающая эластомерная композиция | |
RU2625108C1 (ru) | Композиционный нефтенабухающий материал | |
RU2653024C1 (ru) | Водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования | |
JP2008195870A (ja) | ゴム組成物、並びにこれを加硫成形したホース剤及び支承ゴム材 | |
RU2654029C1 (ru) | Водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования | |
RU2715543C1 (ru) | Водонабухающая эластомерная композиция для изготовления уплотнительных элементов пакерного оборудования | |
RU2617101C1 (ru) | Резиновая смесь | |
RU2632823C1 (ru) | Способ получения нефтепромыслового набухающего в воде элемента | |
RU2744341C1 (ru) | Водонефтенабухающая эластомерная композиция | |
RU2688521C1 (ru) | Резиновая смесь | |
RU2683462C1 (ru) | Водонабухающая эластомерная композиция | |
RU2294346C1 (ru) | Износостойкая смесь на основе пропиленоксидного каучука | |
RU2677139C1 (ru) | Композиционная резиновая смесь для прокладок рельсовых скреплений | |
RU2690807C1 (ru) | Композиционная резиновая смесь для акустических покрытий | |
RU2700604C1 (ru) | Резиновая смесь | |
Lopatina et al. | Efficiency of Application of hydrolyzed polyacrylamide and copolymer acrylamide with potassium acrylate as a water-swelling agent in rubbers | |
RU2786166C1 (ru) | Резиновая смесь | |
RU2615378C1 (ru) | Резиновая смесь для изготовления акустических покрытий | |
RU2675557C1 (ru) | Резиновая смесь для изготовления шумопоглощающих покрытий | |
RU2691333C1 (ru) | Эластомерная композиция | |
RU2744283C1 (ru) | Водонабухающая эластомерная композиция | |
JP2015098505A (ja) | ニトリルゴム組成物 | |
Karmanova et al. | The composition and technological aspects of obtaining water-swelling elastomeric materials | |
RU2688512C1 (ru) | Резиновая смесь | |
RU2630562C1 (ru) | Резиновая смесь |