RU2813984C1 - Acid-activated rubber mixture for making water-swellable rubber articles - Google Patents

Acid-activated rubber mixture for making water-swellable rubber articles Download PDF

Info

Publication number
RU2813984C1
RU2813984C1 RU2023120807A RU2023120807A RU2813984C1 RU 2813984 C1 RU2813984 C1 RU 2813984C1 RU 2023120807 A RU2023120807 A RU 2023120807A RU 2023120807 A RU2023120807 A RU 2023120807A RU 2813984 C1 RU2813984 C1 RU 2813984C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rubber
rubber mixture
swelling
acid
mixture according
Prior art date
Application number
RU2023120807A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Петрович Антипов
Артем Михайлович Лебедев
Эльвир Анисович Шарафетдинов
Карим Марселевич Марданшин
Лариса Фаритовна Волкова
Алексей Радикович Мухтаров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТОРГОВЫЙ ДОМ "КАМАПРОДУКТ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ТОРГОВЫЙ ДОМ "КАМАПРОДУКТ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТОРГОВЫЙ ДОМ "КАМАПРОДУКТ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2813984C1 publication Critical patent/RU2813984C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry; oil, gas and coke-chemical industry.
SUBSTANCE: present invention relates to the field of elastomeric materials used in oil production for isolation of formations and reduction of water content of oil and gas condensate wells. Described is an acid-activated rubber mixture for making water-swellable rubber articles based on hydrogenated butadiene-nitrile rubber, containing a vulcanising system and process additives, characterized by that the rubber mixture additionally contains a hydrolysable organic polymer compound in amount of 20.00–50.00 wt.pts. per 100 wt.pts. rubber and at least one polymer alcohol in amount of 10.00–30.00 wt.pts. per 100 wt.pts. rubber.
EFFECT: obtaining a rubber mixture, from which articles are made, having high rate and degree of swelling in the presence of acids, as well as stability under conditions of high concentrations of acids.
8 cl, 7 dwg, 3 tbl, 5 ex

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к области резинотехнических изделий (РТИ) и РТИ для нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при нефтедобыче и разработке скважин. В частности, изобретение относится к области эластомерных материалов, а именно, к области эластомерных материалов, применяемых в нефтедобыче для изоляции пластов и снижения обводненности нефтяных и газоконденсатных скважин. Область использования изобретения не ограничена только указанной областью и также данное изобретение может применяться для создания гидроизолирующих материалов в строительстве (между плитами домов), систем защиты труб от протеков, уплотнительные резины для бассейнов, для ремонта водонагнетательного оборудованияThe invention relates to the field of rubber products (RTI) and rubber products for the oil industry and can be used in oil production and well development. In particular, the invention relates to the field of elastomeric materials, namely, to the field of elastomeric materials used in oil production to isolate formations and reduce water cut in oil and gas condensate wells. The scope of the invention is not limited only to the specified area and this invention can also be used to create waterproofing materials in construction (between house slabs), systems for protecting pipes from leaks, sealing rubber for swimming pools, for repairing water injection equipment

Уровень техникиState of the art

В нефтедобывающей промышленности широко используют разбухающие материалы для изоляции пластов и снижения обводненности нефтяных и газоконденсатных скважин. В качестве таких материалов выступают пакеры, уплотнители и т.п. Пакеры могут служить более безопасным и простым средством разобщения пластов, чем цементирование и перфорирование. Разбухающие пакеры находят широкое применение и дают ощутимый положительный эффект в следующих операциях осуществляемых на месторождениях: разобщение пластов, отвод потока, вызов притока в скважину, скважины с компьютерной системой управления добычей, раздельная добыча из нескольких горизонтов, оптимизация использования цементирования, гравийная среда, гидроразрыв пласта, гидро- и пароизоляция зон в скважине, расширяющийся обратный клапан, заканчивание скважины и т.п. In the oil industry, swelling materials are widely used to isolate layers and reduce water cut in oil and gas condensate wells. Such materials include packers, seals, etc. Packers can provide a safer and simpler means of reservoir isolation than cementing and perforating. Swellable packers are widely used and give a noticeable positive effect in the following operations carried out in fields: formation isolation, flow diversion, inducing inflow into the well, wells with a computer production control system, separate production from several horizons, optimization of the use of cementing, gravel media, hydraulic fracturing , hydro- and vapor barrier of zones in the well, expanding check valve, well completion, etc.

Принцип действия разбухающих материалов заключается в следующем. Когда разбухающий материал, изготовленный из специального эластомера, соприкасается со скважинными флюидами, происходит его разбухание, вследствие чего закупоривается затрубное пространство в любых открытых или обсаженных стволах. Отсутствие подвижных частей в конструкции позволяет производить установку без спускаемых через бурильные трубы инструментов, предназначенных для приведения конструкции в действие, и исключает возможность отказа. Эластомерные компаунды из которых изготавливаются разбухающие материалы реагируют на скважинные флюиды, буровой раствор, жидкости для закачивания скважин и способны увеличиваться в объеме относительно объема, занимаемого при спуске в скважину. Использование эластомерных разбухающих материалов в необсаженной скважине в дополнение к гравийной набивке позволяет изолировать секции боковых ответвлений от возможного проникновения воды.The principle of operation of swelling materials is as follows. When the swelling material, made from a special elastomer, comes into contact with downhole fluids, it swells, resulting in plugging of the annulus in any open or cased holes. The absence of moving parts in the structure allows installation without tools being lowered through drill pipes to operate the structure, and eliminates the possibility of failure. The elastomeric compounds from which swelling materials are made react to well fluids, drilling fluid, well injection fluids and are capable of increasing in volume relative to the volume occupied when lowering into the well. The use of elastomeric swelling materials in an open hole in addition to gravel pack allows the lateral sections to be isolated from possible water ingress.

Долгосрочная целостность скважины напрямую зависит от цементного покрытия трубопровода. Разрушение цементного покрытия может привести к потере производительности, снижению давления в скважине и раннему получению воды. Даже качественное цементное покрытие может быть повреждено при бурении и/или колебании давления и температуры в процессе добычи. Для его восстановления необходим дорогостоящий капитальный ремонт скважины. Разбухающие пакеры используются для уменьшения нагрузок в зоне контакта эластомер/ цемент, предотвращая таким образом разрушение цементного слоя. При образовании трещин в цементном слое затрубного пространства, эластомер разбухающего пакера вступает во взаимодействие с флюидами от чего разбухает и закупоривает их путь движения. Устанавливая разбухающие пакеры на опасных участках, гарантируется долгосрочная кольцевая изоляция трубопровода.The long-term integrity of the well is directly dependent on the cement coating of the pipeline. Failure of the cement coating can result in loss of production, reduced well pressure and early production of water. Even high-quality cement coating can be damaged during drilling and/or pressure and temperature fluctuations during the production process. To restore it, an expensive overhaul of the well is required. Swellable packers are used to reduce stress in the elastomer/cement interface, thereby preventing failure of the cement layer. When cracks form in the cement layer of the annulus, the elastomer of the swellable packer interacts with the fluids, causing it to swell and clog their path of movement. By installing swellable packers in hazardous areas, long-term annular isolation of the pipeline is guaranteed.

В настоящее время ведется много разработок в данной области и существует множество запатентованных разработок.Currently, there is a lot of development in this area and there are many patented developments.

Так, например, патентный источник WO 03008756, дата публикации 30.01.2003, описывает метод, при котором в затрубное пространство скважины помещается цилиндр из резины, который способен набухать при контакте с водой или нефтью, тем самым отсекая приток воды в продуктивные пласты.For example, patent source WO 03008756, publication date 01/30/2003, describes a method in which a rubber cylinder is placed in the annulus of a well, which is capable of swelling upon contact with water or oil, thereby cutting off the flow of water into productive formations.

Также из патентного документа WO 2014062391 А1, дата публикации 24.04.2014, известен набухающий пакер с контролируемой скоростью набухания который набухает благодаря, входящим в состав водоадсорбирующим добавкам, а именно сополимер тетрафторэтилена и пропилена, привитой сополимер крахмала и полиакрилатной кислоты, привитой сополимер поливинилового спирта и циклического кислотного ангидрида, сополимер изобутилена и малеинового ангидрида, сополимер винилацетата и акрилата, полимер оксида полиэтилена, привитой поли(этилен оксид) поли(акриловой кислоты), полимер типа карбоксиметилцеллюлозы, привитой сополимер крахмала и полиакрилонитрила, полиметакрилат, полиакриламид, сополимер акриламида и акриловой кислоты, поли(2-гидроксиэтил метакрилат), поли (2-гидроксипропил метакрилат), нерастворимый акриловый полимер, глинистый минерал с высокой способность к набуханию, бентонит натрия, бентонит натрия с монтмориллонитом в качестве основного компонента, бентонит кальция, их производные или их комбинации.Also from the patent document WO 2014062391 A1, publication date 04/24/2014, a swellable packer with a controlled swelling rate is known which swells due to the water-absorbing additives included in the composition, namely a copolymer of tetrafluoroethylene and propylene, a graft copolymer of starch and polyacrylate acid, a graft copolymer of polyvinyl alcohol and cyclic acid anhydride, isobutylene-maleic anhydride copolymer, vinyl acetate-acrylate copolymer, polyethylene oxide polymer, poly(ethylene oxide) poly(acrylic acid) graft polymer, carboxymethylcellulose type polymer, starch-polyacrylonitrile graft copolymer, polymethacrylate, polyacrylamide, acrylamide-acrylic acid copolymer , poly(2-hydroxyethyl methacrylate), poly(2-hydroxypropyl methacrylate), insoluble acrylic polymer, highly swelling clay mineral, sodium bentonite, sodium bentonite with montmorillonite as the main component, calcium bentonite, derivatives thereof or combinations thereof.

В патентном документе RU 2685350 C1, дата публикации 17.04.2019, описана водонефтенабухающая эластомерная композиция на основе бутадиен-α-метилстирольного каучука и содержащая водонабухающий реагент - натрийкарбоксиметилцеллюлозу в количестве 25,0 - 70,0, а также компоненты, которые являются привычными в технологии РТИ. The patent document RU 2685350 C1, publication date 04/17/2019, describes a water-oil-swelling elastomer composition based on butadiene-α-methylstyrene rubber and containing a water-swelling reagent - sodium carboxymethylcellulose in an amount of 25.0 - 70.0, as well as components that are common in technology RTI.

Из патента RU 2617101 С1, дата публикации 20.04.2017, известна резиновая смесь для водонабухающих пакеров на основе хлопренового каучука, дополнительно содержащая оксид цинка, оксид магния, ускорители вулканизации - дифенилгуанидин, тиурам Д и серу, наполнитель - технический углерод П 803, диспергатор наполнителя - стеариновую кислоту, замедлитель подвулканизации - мыло хозяйственное, гидрофильную добавку - метилцеллюлозу МС-2000 и/или полиакрилат натрия.From patent RU 2617101 C1, publication date 04/20/2017, a rubber mixture for water-swellable packers based on chlorprene rubber is known, additionally containing zinc oxide, magnesium oxide, vulcanization accelerators - diphenylguanidine, thiuram D and sulfur, filler - carbon black P 803, filler dispersant - stearic acid, scorch retarder - laundry soap, hydrophilic additive - methylcellulose MS-2000 and/or sodium polyacrylate.

Также из патента RU 2632823 С1, дата публикации 10.10.2017, известен нефтепромысловый элемент, который получают из композиции, включающей в себя следующие компоненты: бутадиен-нитрильный каучук, гидрированный бутадиен-нитрильный каучук, эфир целлюлозы, сополимер акриловой кислоты с амидом акриловой кислоты или акрилатом калия, технический углерод, высокодисперсный оксид кремния, оксид цинка, магнезия жженая, стеариновая кислота, антиоксиданты, вулканизующая система: сера, ускорители вулканизации или органический пероксид и соагент вулканизации, технологические добавки.Also from patent RU 2632823 C1, publication date 10.10.2017, an oilfield element is known, which is obtained from a composition including the following components: butadiene-nitrile rubber, hydrogenated butadiene-nitrile rubber, cellulose ether, copolymer of acrylic acid with acrylic acid amide or potassium acrylate, carbon black, highly dispersed silicon oxide, zinc oxide, burnt magnesia, stearic acid, antioxidants, vulcanizing system: sulfur, vulcanization accelerators or organic peroxide and vulcanization coagent, technological additives.

Одним из решений в данной области является патент US 9540501 В2, дата публикации 10.01.2017, в котором описывается водонабухающая резиновая смесь, состоящая из ненабухающей каучуковой основы и гидрофильного эластомера на основе окиси этилена, содержащего от 0 до 20 мол.% вулканизуемых функциональных групп, а также водонабухающий неэластомерный материал. One of the solutions in this area is patent US 9540501 B2, publication date 01/10/2017, which describes a water-swellable rubber mixture consisting of a non-swelling rubber base and a hydrophilic elastomer based on ethylene oxide containing from 0 to 20 mol.% vulcanizable functional groups, as well as a water-swellable non-elastomer material.

Известна резиновая смесь, раскрытая в патенте RU 2654029 C1, дата публикации 15.05.2018, на основе бутадиен-нитрильного каучука, дополнительно содержащая в своем составе серу, альтакс, оксид цинка, стеарин асбестовые волокна и полиакриламид POLYSWELL.A rubber mixture is known, disclosed in patent RU 2654029 C1, publication date 05/15/2018, based on nitrile butadiene rubber, additionally containing sulfur, altax, zinc oxide, stearin, asbestos fibers and POLYSWELL polyacrylamide.

Другим решением в этой области является водонабухающая эластомерная композиция по патенту RU 2683462 C1, дата публикации 28.03.2019, на основе бутадиен-нитрильного каучука которая включает вулканизующий агент серу, ускорители вулканизации альтакс и каптакс, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, диспергирующий агент глицерин, наполнитель коллоидную кремнекислоту БС-120 и водонабухающие реагенты натрий-карбоксиметилцеллюлозу и катионно-анионную полимерную смолу на основе акриламида Ультрарез DS.Another solution in this area is a water-swellable elastomer composition according to patent RU 2683462 C1, publication date March 28, 2019, based on nitrile butadiene rubber, which includes the vulcanizing agent sulfur, vulcanization accelerators altax and captax, vulcanization activators zinc oxide and stearin, dispersing agent glycerin, filler colloidal silicic acid BS-120 and water-swelling reagents sodium carboxymethylcellulose and cationic-anionic polymer resin based on acrylamide Ultrarez DS.

Наиболее близким по технической сущности является решение, раскрытое в патенте RU 2767071 C1, дата публикации 16.03.2022, описывающее водонабухающую резиновую смесь на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, полимерных спиртов и пространственно-сшитых поликонденсационных сополимеров многоатомных спиртов и акриловой кислоты. The closest in technical essence is the solution disclosed in patent RU 2767071 C1, publication date 03/16/2022, describing a water-swellable rubber mixture based on hydrogenated nitrile butadiene rubber, polymer alcohols and spatially cross-linked polycondensation copolymers of polyhydric alcohols and acrylic acid.

К недостаткам этого решения можно отнести высокую стоимость, невозможность эффективного применения данного решения в осложненных скважинах в присутствии кислот, невозможность точного регулирования времени начала набухания пакера, изготовленного из предложенной резиновой смеси.The disadvantages of this solution include high cost, the impossibility of effectively using this solution in complicated wells in the presence of acids, and the inability to accurately control the time of the start of swelling of a packer made from the proposed rubber mixture.

Для устранения данных недостатков уровня техники предлагается использовать резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, гидролизуемого органического полимерного соединения в количестве 20,00-50,00 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, полимерных спиртов в количестве 10,00-30,00 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука и прочих ингредиентов, широко применяемых в резиновой промышленности.To eliminate these disadvantages of the state of the art, it is proposed to use a rubber mixture based on nitrile butadiene rubber, a hydrolyzable organic polymer compound in an amount of 20.00-50.00 parts by weight. per 100 parts by mass rubber, polymer alcohols in the amount of 10.00-30.00 parts by mass. per 100 parts by mass rubber and other ingredients widely used in the rubber industry.

Перечень чертежейList of drawings

На фигурах 1-7 представлены графики, показывающие зависимости скорости и степени изменения объема образцов от времени выдерживания в кислой среде.Figures 1-7 present graphs showing the dependence of the rate and degree of change in the volume of samples on the time of exposure in an acidic environment.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Задачей предлагаемого решения является преодоление недостатков предшествующего уровня техники и разработка резиновой смеси, эффективно применяемой в осложненных скважинах в присутствии кислот, обеспечивающей точное регулирование времени начала набухания пакера, изготовленного из предложенной резиновой смеси.The objective of the proposed solution is to overcome the shortcomings of the prior art and develop a rubber mixture that is effectively used in difficult wells in the presence of acids, providing precise control of the time of the start of swelling of a packer made from the proposed rubber mixture.

Техническим результатом является разработка резиновой смеси, из которой изготавливают изделия, обладающие повышенной скоростью и степенью набухания в присутствии кислот, а также стабильностью в условиях высоких концентраций кислот. При этом обеспечивается возможность точного регулирования времени начала набухания изделия в зависимости от концентрации кислоты в среде. Причем степень набухания предлагаемого решения в указанных условиях (кислая среда) является достаточной для перекрытия ствола скважины и удержания перепада давлений.The technical result is the development of a rubber mixture from which products are made that have an increased rate and degree of swelling in the presence of acids, as well as stability under conditions of high acid concentrations. This makes it possible to precisely regulate the time at which the product begins to swell depending on the acid concentration in the medium. Moreover, the degree of swelling of the proposed solution under the specified conditions (acidic environment) is sufficient to shut off the wellbore and maintain the pressure drop.

Для решения данных недостатков и достижения поставленной технической задачи предлагается использовать кислотоактивируемую резиновую смесь для изготовления водонабухающих резиновых изделий, содержащую в качестве полимерной основы гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (ГБНКС), а также гидролизуемое органическое полимерное соединение в количестве 20,00-50,00 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, полимерные спирты (полиаллилловый, поливиниловый, поли-1-гидроксиметилэтилен, поли-3-фенил-2-пропен-1-ол и т.д.) в количестве 10,00-30,00 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука. To solve these shortcomings and achieve the set technical task, it is proposed to use an acid-activated rubber mixture for the manufacture of water-swellable rubber products, containing hydrogenated butadiene-nitrile rubber (GBNKS) as a polymer base, as well as a hydrolyzable organic polymer compound in an amount of 20.00-50.00 wt. .h. per 100 parts by mass rubber, polymer alcohols (polyallylic, polyvinyl, poly-1-hydroxymethylethylene, poly-3-phenyl-2-propen-1-ol, etc.) in an amount of 10.00-30.00 parts by weight. per 100 parts by mass rubber.

Дополнительно резиновая смесь может содержать и прочие ингредиенты, широко применяемые в резиновой промышленности, такие как мягчители, пластификаторы, наполнители, технологические добавки, вулканизующую систему, диспергаторы, красители, противостарители и прочие химикаты, являющиеся обыденными в промышленности резиново-технических изделий. Additionally, the rubber mixture may contain other ingredients widely used in the rubber industry, such as softeners, plasticizers, fillers, processing aids, vulcanizing system, dispersants, dyes, antioxidants and other chemicals that are common in the rubber products industry.

Указанные улучшенные свойства положительно сказываются на безопасности при спуске оборудования, поскольку изделия набухают контролируемо, что видно из графиков 1-7. Кроме того, у предлагаемого решения сохраняется набухаемость и в отсутствии кислой среды, что обеспечивает работоспособность изделий в любых водных средах, как минерализованных так и кислых, а также изделия устойчивы к действию нефтепродуктов. Отсюда вытекает еще один технический результат - универсальность, поскольку изготовленные изделия могут быть использованы в любых типах скважин или любых системах, где требуется набухание и устойчивость изделия.These improved properties have a positive effect on safety when lowering equipment, since the products swell in a controlled manner, as can be seen from graphs 1-7. In addition, the proposed solution retains swelling even in the absence of an acidic environment, which ensures the performance of the products in any aqueous environment, both mineralized and acidic, and the products are resistant to the action of petroleum products. This leads to another technical result - versatility, since the manufactured products can be used in any type of well or any system where swelling and stability of the product are required.

Количественное содержание функциональных добавок зависит от количественного содержания основных компонентов и алгоритм подбора указанных количеств является операцией, хорошо известной специалистам в данной области техники. Выбор подходящей вулканизующей системы также хорошо знаком специалистам. Дополнительные ингредиенты подбираются исходя из специфических условий эксплуатации и изготовления изделия, и не влияют на сущность изобретения. The quantitative content of functional additives depends on the quantitative content of the main components and the algorithm for selecting these quantities is an operation well known to specialists in the art. The selection of a suitable vulcanizing system is also familiar to those skilled in the art. Additional ingredients are selected based on the specific operating and manufacturing conditions of the product, and do not affect the essence of the invention.

Выбор соотношения основных полимерных компонентов зависит от предполагаемых условий эксплуатации изделия из данной резиновой смеси и могут варьироваться в заданных пределах для достижения требуемых свойств.The choice of the ratio of the main polymer components depends on the expected operating conditions of the product made from a given rubber mixture and can vary within specified limits to achieve the required properties.

Например, количество полимерного спирта (спиртов) может составлять 11,00, 13,00, 15,00, 20,00, 25,00 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука, количество гидролизуемого органического полимерного соединения может составлять 21,00, 25,00, 30,00, 40,00, 49,00 масс.ч. на 100 мас.ч. каучука. Однако количественное соотношение компонентов не ограничено только приведенными значениями и может включать любые промежуточные значения, входящие в первоначально указанные интервалы.For example, the amount of polymer alcohol(s) may be 11.00, 13.00, 15.00, 20.00, 25.00 parts by weight. per 100 parts by mass rubber, the amount of hydrolyzed organic polymer compound can be 21.00, 25.00, 30.00, 40.00, 49.00 parts by mass. per 100 parts by weight rubber. However, the quantitative ratio of the components is not limited only to the given values and may include any intermediate values included in the originally specified intervals.

При этом выбор количественного содержания полимерного спирта и гидролизуемого органического полимерного соединения обусловлен достижением оптимальных физико-механических свойств изделий. Так, при содержании в концентрациях выше 30 и 50 масс.ч., соответственно, резко падают прочностные характеристики резин и выдерживаемое давление аналогично резко снижается до неприемлемого уровня. Это связано с тем, что при чрезмерном увеличении содержания набухающих и гидролизуемых компонентов конечное изделие становится непригодным к применению, т.к. из-за высокой доли гидролизуемого соединения через некоторое время изделие превращается в гель, который не способен удерживать давление. При концентрации полимеров ниже минимально допустимого уровня (10 и 20 масс.ч.) эффект от введения полимеров не является удовлетворительным и мало заметен.In this case, the choice of the quantitative content of polymer alcohol and hydrolyzable organic polymer compound is determined by the achievement of optimal physical and mechanical properties of the products. Thus, when contained in concentrations above 30 and 50 parts by weight, respectively, the strength characteristics of rubber sharply drop and the withstand pressure is similarly sharply reduced to an unacceptable level. This is due to the fact that if the content of swelling and hydrolyzable components increases excessively, the final product becomes unsuitable for use, because due to the high proportion of hydrolyzed compound, after some time the product turns into a gel that is not able to maintain pressure. When the concentration of polymers is below the minimum permissible level (10 and 20 parts by mass), the effect of introducing polymers is not satisfactory and is hardly noticeable.

Гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (ГБНКС), т.е. гидрированный (сшитый перекисью), относится к семейству нитрильных каучуков и, как следует из названия, получается путем частичной или полной гидрогенизации (гидрирования) бутадиен-нитрильного каучука (БНК). Получаемый в результате каучук заметно превосходит БНК по стойкости и механически свойствам, сохраняя при этом относительно низкую стоимость.Hydrogenated nitrile butadiene rubber (HBNRU), i.e. hydrogenated (cross-linked with peroxide), belongs to the family of nitrile rubbers and, as the name suggests, is obtained by partial or complete hydrogenation (hydrogenation) of nitrile butadiene rubber (NBR). The resulting rubber is noticeably superior to NBR in durability and mechanical properties, while maintaining a relatively low cost.

Свойства ГБНКС зависят от содержания акрилонитрила и остаточных двойных связей: при увеличении содержания акрилонитрила увеличивается устойчивость к температуре и нефтепродуктам, но ухудшаются свойства при низких температурах. ГБНКС проявляет устойчивость к низким и лучшую устойчивость к высоким температурам, и, в зависимости от марки, имеет рабочий диапазон от -45 до +165°C. ГБНКС проявляет хорошую устойчивость к озону, погодным воздействиям и старению, а также устойчив к горячей воде и пару до 150°C. ГБНКС проявляет хорошее сопротивление к истиранию. ГБНКС устойчив к воздействию алифатических углеводородов (пропан, бутан, нефть, дизельное топливо, мазут), растительных и минеральных масел и консистентных смазок, негорючих гидравлических жидкостей (HFA, HFB и HFC). Также устойчив к воздействию разбавленных кислот, щелочей и растворов солей при средних температурах. ГБНКС проявляет некоторую устойчивость к топливам с высоким (до 40%) содержанием ароматических углеводородов. Отдельные марки ГБНКС с высоким содержанием акрилонитрила проявляют устойчивость также к биотопливам и кислородосодержащим топливам.The properties of GBNKS depend on the acrylonitrile content and residual double bonds: with increasing acrylonitrile content, the resistance to temperature and oil products increases, but the properties deteriorate at low temperatures. GBNKS exhibits resistance to low and better resistance to high temperatures, and, depending on the brand, has an operating range from -45 to +165°C. GBNKS exhibits good resistance to ozone, weathering and aging, and is also resistant to hot water and steam up to 150°C. GBNKS exhibits good abrasion resistance. GBNKS is resistant to aliphatic hydrocarbons (propane, butane, oil, diesel fuel, fuel oil), vegetable and mineral oils and greases, and non-flammable hydraulic fluids (HFA, HFB and HFC). Also resistant to dilute acids, alkalis and salt solutions at medium temperatures. GBNKS exhibits some resistance to fuels with a high (up to 40%) content of aromatic hydrocarbons. Certain grades of GBNKS with a high acrylonitrile content are also resistant to biofuels and oxygen-containing fuels.

Вместе с тем использование гидрированного бутадиен-нитрильного каучука не ограничено рамками изобретения и предусмотрено также использование обычного бутадиен-нитрильного каучука с соответствующим небольшим, но допустимым, снижением физико-механических свойств получаемых резиновых изделий, при этом на свойства водонабухания выбор бутадиен-нитрильного каучука не влияет. В качестве бутадиен-нитрильного каучука могут применяться как ненасыщенные марки (например БНКС-40, производства ПАО СИБУР), так и насыщенные марки (Therban (производства Arlanxeo, Голландия), Zeptol (производства Zeon, Япония), Zhanber (производства Zannan, Китай). However, the use of hydrogenated nitrile butadiene rubber is not limited to the scope of the invention and the use of conventional nitrile butadiene rubber is also provided with a corresponding small, but acceptable, reduction in the physical and mechanical properties of the resulting rubber products, while the choice of nitrile butadiene rubber does not affect the water swelling properties . Both unsaturated grades (for example BNKS-40, produced by PJSC SIBUR) and saturated grades (Therban (produced by Arlanxeo, Holland), Zeptol (produced by Zeon, Japan), Zhanber (produced by Zannan, China) can be used as nitrile-butadiene rubber. .

Наиболее известными, часто используемыми и доступными полимерными спиртами является поливиниловый спирт и полиаллиловый спирт. The most well-known, frequently used and available polymer alcohols are polyvinyl alcohol and polyallyl alcohol.

Поливиниловый спирт (C2H4O)x - искусственный, водорастворимый, термопластичный полимер. Синтез ПВС осуществляется реакцией щелочного/кислотного гидролиза или алкоголиза сложных поливиниловых эфиров. Основным сырьём для получения ПВС служит поливинилацетат (ПВА). В отличие от большинства полимеров на основе виниловых мономеров, ПВС не может быть получен непосредственно из соответствующего мономера - винилового спирта (ВС). Поливиниловый спирт является превосходным эмульгирующим, адгезионным и пленкообразующим полимером. Он обладает высокой прочностью на разрыв и гибкостью. Эти свойства зависят от влажности воздуха, так как полимер адсорбирует влагу. Вода действует на полимер как пластификатор. При большой влажности у ПВС уменьшается прочность на разрыв, но увеличивается эластичность. Температура плавления находится в области 230°C (в среде азота), а температура стеклования 85°C для полностью гидролизованной формы. На воздухе при 220°C ПВС необратимо разлагается с выделением СO, CO2, уксусной кислоты и изменением цвета полимера с белого на темно-коричневый. Температура стеклования и температура плавления зависят от молекулярной массы полимера и его тактичности. Поливиниловый спирт стабилен в отношении масел, жиров и органических растворителей.Polyvinyl alcohol (C 2 H 4 O) x is an artificial, water-soluble, thermoplastic polymer. The synthesis of PVA is carried out by the reaction of alkaline/acid hydrolysis or alcoholysis of polyvinyl esters. The main raw material for the production of PVA is polyvinyl acetate (PVA). Unlike most polymers based on vinyl monomers, PVA cannot be obtained directly from the corresponding monomer, vinyl alcohol (VA). Polyvinyl alcohol is an excellent emulsifying, adhesive and film-forming polymer. It has high tensile strength and flexibility. These properties depend on air humidity, since the polymer adsorbs moisture. Water acts on the polymer as a plasticizer. At high humidity, PVA's tensile strength decreases, but its elasticity increases. The melting point is around 230°C (under nitrogen) and the glass transition temperature is 85°C for the fully hydrolyzed form. In air at 220°C, PVA irreversibly decomposes with the release of CO, CO 2 , acetic acid and a change in the color of the polymer from white to dark brown. The glass transition temperature and melting point depend on the molecular weight of the polymer and its tacticity. Polyvinyl alcohol is stable against oils, fats and organic solvents.

Полиаллиловый спирт имеет структурную химическую формулу (-СН2-СН(СН2ОН)-)х. Полиаллиловый спирт можно получить также как и поливиниловый спирт путем полимерно-аналогичного превращения сложных полиаллиловых эфиров. Полиаллиловый спирт обладает растворимостью в воде. Полиаллиловый спирт, так же как и поливиниловый спирт, легко вступает в реакцию с альдегидами, давая полиацетали. Как и поливиниловый спирт адсорбирует влагу. В целом свойства его достаточно изучены и не требуют подробного описания. Polyallyl alcohol has a structural chemical formula (-CH 2 -CH(CH 2 OH)-) x . Polyallyl alcohol can be obtained in the same way as polyvinyl alcohol by polymer-analogous conversion of polyallyl esters. Polyallyl alcohol is soluble in water. Polyallyl alcohol, like polyvinyl alcohol, readily reacts with aldehydes to form polyacetals. Like polyvinyl alcohol, it adsorbs moisture. In general, its properties have been sufficiently studied and do not require a detailed description.

Поливиниловый спирт и полиаллиловый спирт приведены в качестве примеров используемых полимерных спиртов и как самые доступные на рынке, однако эти примеры не ограничивают возможность использования других представителей полимерных спиртов, например, таких как поли-1-гидроксиметилэтилен, поли-3-фенил-2-пропен-1-ол и подобных спиртов. Возможно использовать один полимерный спирт или смесь нескольких спиртов.Polyvinyl alcohol and polyallyl alcohol are given as examples of polymer alcohols used and are the most readily available on the market, however these examples do not limit the use of other polymer alcohols such as poly-1-hydroxymethylethylene, poly-3-phenyl-2-propene -1-ol and similar alcohols. It is possible to use one polymer alcohol or a mixture of several alcohols.

Гидролизуемые органические полимерные соединения представляют собой сшитые изоцианатами сложные полиэфиры, которые могут применяться как в готовом виде (например Urepan, производства Rhein Chemie, Германия), так и в виде двукомпонентной системы (сложные полиэфиры например Химтраст СП 90/3, Химтраст СП-160, Desmophen 800, Setathane D1150 и др.; в качестве изоцианата предпочтительно применение метилендифенилдиизоцианата (например марки DESMODUR 44V20L или COSMONATE M-200), однако это связано сугубо с улучшениями рабочих условий, технический эффект сохраняется и при применении иных изоцианатов, например толуилендиизоцианата). Также в качестве подобных соединений могут применятся сложные эфиры поливинилового спирта, сополимер винилметилового эфира с малеиновым ангидридом (гантрец AN, Ashland ), сополимеры алкилвиниловых эфиров с винил-хлоридом (гантрец VC, Ashland). Примеры указанных соединений не являются исчерпывающими и могут быть использованы и другие полимерные соединения, подвергающиеся гидролизу.Hydrolyzable organic polymer compounds are polyesters cross-linked with isocyanates, which can be used both in finished form (for example, Urepan, produced by Rhein Chemie, Germany) and in the form of a two-component system (polyesters, for example, Khimtrast SP 90/3, Khimtrast SP-160, Desmophen 800, Setathane D1150, etc.; it is preferable to use methylene diphenyl diisocyanate as an isocyanate (for example, DESMODUR 44V20L or COSMONATE M-200), however, this is purely due to improved working conditions; the technical effect is maintained when using other isocyanates, for example toluene diisocyanate). Also, polyvinyl alcohol esters, a copolymer of vinyl methyl ether with maleic anhydride (gantres AN, Ashland), copolymers of alkyl vinyl ethers with vinyl chloride (gantres VC, Ashland) can be used as such compounds. Examples of these compounds are not exhaustive and other polymeric compounds subject to hydrolysis can be used.

Гидролиз гидролизуемых органических полимерных соединений может протекать по сложноэфирной функциональной группе, уретановой группе, амидной и диамидной группе. В данном случае под «гидролизуемым соединением» подразумевается соединение, вступающее в реакцию гидролиза в присутствии кислоты. Причем, наиболее эффективно данное решение в том случае, когда гидролиз идет по основной цепи соединения, т.е. с уменьшением молекулярной массы.Hydrolysis of hydrolyzable organic polymer compounds can occur at the ester functional group, urethane group, amide and diamide group. As used herein, by “hydrolyzable compound” is meant a compound that undergoes a hydrolysis reaction in the presence of an acid. Moreover, this solution is most effective in the case when hydrolysis occurs along the main chain of the compound, i.e. with a decrease in molecular weight.

Используемые в изобретении функциональные добавки, такие, как мягчители, диспергаторы, наполнители, ускорители, вулканизующие системы, противостарители, красители и т.п. являются хорошо знакомыми для специалистов и не требуют специального раскрытия. Подходящие для использования добавки раскрыты, в частности, в книге «Функциональные наполнители для пластмасс» под ред. М. Ксантос, 2010 г. Functional additives used in the invention, such as softeners, dispersants, fillers, accelerators, vulcanizing systems, antioxidants, dyes, etc. are well known to specialists and do not require special disclosure. Suitable additives are disclosed in particular in the book “Functional Fillers for Plastics”, ed. M. Xanthos, 2010

Что касается механизма достижения технического результата, то этот вопрос до конца нами не исследован, однако повышенная набухаемость предложенной резиновой смеси скорее всего связана с природой самих полимеров, т.к. в основной цепи каждого полимера содержится достаточное количество полярных атомов (например, кислород), которые могут образовывать водородные связи, тем самым вызывая набухание. As for the mechanism for achieving the technical result, we have not fully studied this issue, however, the increased swelling of the proposed rubber mixture is most likely associated with the nature of the polymers themselves, because Each polymer backbone contains a sufficient number of polar atoms (such as oxygen) that can form hydrogen bonds, thereby causing swelling.

В отношении действия гидролизуемых органических полимерных соединений известно, что содержание полярных функциональных групп в полимере повышает его полярность и, следовательно, набухаемость в воде. Так, например, полиэтилен не набухает в воде, а поливинилацетат (то же соединение, но с боковыми полярными группами) отлично набухает в воде. Также известно, что с увеличением молекулярной массы степень набухания снижается. Таким образом, влияние гидролиза на набухаемость резиновой смеси двойственно: это и увеличение степени набухания за счет снижения молекулярной массы (молекулы как-бы «режутся» по гидролизуемым группам) и увеличение степени набухания за счет увеличения количества полярных связей (т.к. при гидролизе на концах «отрезанных» участков образуются полярные группы).With regard to the action of hydrolyzable organic polymer compounds, it is known that the content of polar functional groups in the polymer increases its polarity and, consequently, swelling in water. For example, polyethylene does not swell in water, but polyvinyl acetate (the same compound, but with side polar groups) swells well in water. It is also known that with increasing molecular weight the degree of swelling decreases. Thus, the influence of hydrolysis on the swelling ability of a rubber mixture is twofold: this is an increase in the degree of swelling due to a decrease in molecular weight (the molecules are, as it were, “cut” into hydrolyzed groups) and an increase in the degree of swelling due to an increase in the number of polar bonds (since during hydrolysis polar groups are formed at the ends of the “cut off” sections).

Также, предположительно, имеет место синергизм от совместного использования полимерных спиртов и гидролизуемых органических полимерных соединений, выражающийся в повышенной набухаемости в кислой среде при совместном применении этих двух ингредиентов. Данный вопрос не изучался досконально с точки зрения механизма взаимодействия, однако можно предположить, что полимерные спирты в большей степени отвечают за «накопление» воды в набухающем эластомере, а соединения, образующиеся в ходе гидролиза, - за диффузию воды в эластомер. Если упрощенно, то полимерные спирты - это бассейн, а продукты гидролиза - трубы по которым течет вода и наполняет бассейн.There is also presumably a synergism from the combined use of polymer alcohols and hydrolyzable organic polymer compounds, expressed in increased swelling in an acidic environment when these two ingredients are used together. This issue has not been thoroughly studied from the point of view of the interaction mechanism, but it can be assumed that polymer alcohols are largely responsible for the “accumulation” of water in the swelling elastomer, and compounds formed during hydrolysis are responsible for the diffusion of water into the elastomer. To put it simply, polymer alcohols are a pool, and hydrolysis products are pipes through which water flows and fills the pool.

Стабильность всех используемых полимеров в отношении масел, жиров и органических растворителей, позволяет увеличить стойкость резиновых изделий в нефтесодержащих средах.The stability of all polymers used in relation to oils, fats and organic solvents makes it possible to increase the durability of rubber products in oil-containing environments.

Также необходимо отметить, что изготовление водонабухающих пакеров не является единственной областью использования предложенной резиновой смеси и она может быть использована в любой области, требующей использование материалов, обладающих водонабухающими свойствами. В частности, данное изобретение может применяться для создания гидроизолирующих материалов в строительстве (между плитами домов), систем защиты труб от протеков, уплотнительные резины для бассейнов, для ремонта водонагнетательного оборудования и т.п.It should also be noted that the manufacture of water-swellable packers is not the only area of use of the proposed rubber mixture and it can be used in any area that requires the use of materials with water-swelling properties. In particular, this invention can be used to create waterproofing materials in construction (between house slabs), systems for protecting pipes from leaks, sealing rubber for swimming pools, for repairing water injection equipment, etc.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Для подтверждения возможности осуществления изобретения и достижения технического результата был проведен ряд исследований и экспериментов. Результаты экспериментов представлены ниже.To confirm the possibility of implementing the invention and achieving a technical result, a number of studies and experiments were carried out. The experimental results are presented below.

Резиновую смесь изготавливали на вальцах лабораторных ЛБ 320 150/150 (производства АО "Завода имени Красина") с общей загрузкой 1200 г, согласно приведенной ниже рецептуре.The rubber mixture was produced on laboratory rollers LB 320 150/150 (manufactured by JSC Krasin Plant) with a total load of 1200 g, according to the recipe below.

В качестве компонентов резиновой смеси использовались, в частности, гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (Therban фирмы Arlanxeo), окись цинка (ГОСТ 208-84) - активатор ускорителей, сера (Polsinex фирмы Grupa Azoty) - вулканизующий агент, стеариновая кислота (ГОСТ 6484-84) - активатор ускорителей вулканизации, диспергатор наполнителей, мягчитель (пластификатор), дибензтиазолдисульфид (тиазол 2МБС) - ускоритель вулканизации (ГОСТ 7087-75), триоктилтримеллитат (пластификатор ТОТМ), поливиниловый спирт (ГОСТ 10779-78), органический пероксид - вулканизатор. The components of the rubber mixture were, in particular, hydrogenated butadiene-nitrile rubber (Therban from Arlanxeo), zinc oxide (GOST 208-84) - accelerator activator, sulfur (Polsinex from Grupa Azoty) - vulcanizing agent, stearic acid (GOST 6484- 84) - vulcanization accelerator activator, filler dispersant, softener (plasticizer), dibenzthiazole disulfide (thiazol 2MBS) - vulcanization accelerator (GOST 7087-75), trioctyl trimellitate (TOTM plasticizer), polyvinyl alcohol (GOST 10779-78), organic peroxide - vulcanizer.

В качестве гидролизуемого органического полимерного соединения использовали сополимер винилметилового эфира с малеиновым ангидридом гантрец AN, производства Ashland.The hydrolyzable organic polymer compound used was a copolymer of vinyl methyl ether with maleic anhydride, AN, produced by Ashland.

Соотношения компонентов предлагаемого решения и прототипа приведены в таблице 1:The ratios of the components of the proposed solution and the prototype are shown in Table 1:

Предлагаемое решение (пример 1)Proposed solution (example 1) Прототип
(по патенту
RU 2767071)
Prototype
(according to patent
RU 2767071)
Бутадиен-нитрильный каучукNitrile butadiene rubber -- -- Гидрированный бутадиен-нитрильный каучукHydrogenated nitrile butadiene rubber 100,00100.00 100,00100.00 СераSulfur 0,200.20 0,200.20 Дибензотиазолдисульфид Dibenzothiazole disulfide 1,001.00 1,001.00 Гидрофильная смола Hydrophilic resin -- -- Мягчитель TOTMSoftener TOTM 3,003.00 3,003.00 Окись цинкаZinc oxide 5,005.00 5,005.00 Стеариновая кислотаStearic acid 5,005.00 5,005.00 Поливиниловый спиртPolyvinyl alcohol 20,0020.00 20,0020.00 Технический углерод Н 220Carbon black H 220 -- -- Смесь дифенилметан диизоционата и полиэтиленгликоляA mixture of diphenylmethane diisocyanate and polyethylene glycol -- -- Сополимер многоатомных спиртов и акриловой кислотыCopolymer of polyhydric alcohols and acrylic acid -- 40,0040.00 Гантрец ANGantretz AN 40,0040.00 -- Органический пероксидOrganic peroxide 7,007.00 7,007.00

Из изготовленных резиновых смесей на вулканизационном прессе LP 600kN (ф. Montech) свулканизованы образцы. После вылежки в 24 часа, образцы испытаны по ГОСТ ISO 1817-2016 «Резина и термоэластопласты. Определение стойкости к воздействию жидкостей». Условия испытаний приведены в таблице 2.Samples were vulcanized from the manufactured rubber mixtures on a vulcanizing press LP 600kN (Montech). After curing for 24 hours, the samples were tested according to GOST ISO 1817-2016 “Rubber and thermoplastic elastomers. Determination of resistance to liquids." Test conditions are given in Table 2.

Таблица 2table 2 Концентрация HCl, г/лHCl concentration, g/l Минерализация, г/лMineralization, g/l Температура, °СTemperature, °C Условия 1 (Фиг.1)Conditions 1 (Figure 1) 00 30,0030.00 60,0060.00 Условия 2 (Фиг.2)Conditions 2 (Figure 2) 1010 30,0030.00 60,0060.00 Условия 3 (Фиг.3)Conditions 3 (Figure 3) 30thirty 30,0030.00 60,0060.00 Условия 4 (Фиг.4)Conditions 4 (Figure 4) 100100 30,0030.00 60,0060.00

Результаты испытаний приведены на фиг. 1-4The test results are shown in Fig. 1-4

Как видно из представленных графиков (фиг. 1-4), в условиях без воздействия кислоты, предлагаемое решение уступает прототипу в скорости и общей степени набухания, но уже при малых концентрациях соляной кислоты (порядка 10 г/л), образцы сопоставимы в эффективности, при более высоких же концентрациях соляной кислоты, предлагаемое решение значительно превосходит прототип.As can be seen from the presented graphs (Fig. 1-4), under conditions without exposure to acid, the proposed solution is inferior to the prototype in speed and overall degree of swelling, but even at low concentrations of hydrochloric acid (about 10 g/l), the samples are comparable in efficiency, at higher concentrations of hydrochloric acid, the proposed solution is significantly superior to the prototype.

Наиболее ярко данное различие может показать сравнение предельной степени набухания в зависимости от концентрации кислоты.This difference can be most clearly demonstrated by comparing the maximum degree of swelling depending on the acid concentration.

Результаты проведенных испытаний приведены на фиг. 5, на которой отчетливо видно, что в области концентрации кислоты более 30 г/л, влияние увеличения концентрации кислоты на предельную степень набухания предлагаемого решения не столь велико, что свидетельствует о том, что данное решение стабильно в условиях высоких концентраций кислот.The results of the tests are shown in Fig. 5, which clearly shows that in the region of acid concentration more than 30 g/l, the effect of increasing acid concentration on the maximum degree of swelling of the proposed solution is not so great, which indicates that this solution is stable under conditions of high acid concentrations.

Наиболее вероятным является сценарий, когда к моменту воздействия кислоты резиновое изделие уже успело в какой-то степени набухнуть, поэтому хорошей иллюстрацией эффективности предлагаемого решения будет случай, когда воздействие кислоты начинается не сразу. Для иллюстрации подобного сценария, эластомер сначала набухал в растворе хлорида натрия (30 г/л) в течении 6,5 суток, затем образцы переместили в раствор с аналогичной минерализацией, но в который дополнительно была внесена соляная кислота для получения концентрации 30 г/л.The most likely scenario is that by the time the acid is exposed, the rubber product has already swollen to some extent, so a good illustration of the effectiveness of the proposed solution would be the case when the acid does not begin immediately. To illustrate this scenario, the elastomer was first swollen in a sodium chloride solution (30 g/l) for 6.5 days, then the samples were transferred to a solution with similar salinity, but in which hydrochloric acid was additionally added to obtain a concentration of 30 g/l.

Результаты проведенных испытаний приведены на фиг. 6, из которой видно, что при воздействии кислоты у предлагаемого решения значительно повышается скорость набухания, прототип же наоборот проявляет реверсию (снижает степень набухания со временем).The results of the tests are shown in Fig. 6, from which it can be seen that when exposed to acid, the swelling rate of the proposed solution significantly increases, while the prototype, on the contrary, exhibits reversion (reduces the degree of swelling over time).

Данные обстоятельства также дают возможность регулировать и контролировать скорость набухания изделий из предложенной смеси путем контролируемого подкисления среды и/или изменением ее концентрации.These circumstances also make it possible to regulate and control the rate of swelling of products from the proposed mixture by controlled acidification of the medium and/or changing its concentration.

Для подтверждения возможности использования различных групп гидролизуемых органических полимерных соединений и в качестве обоснования выбора количественного содержания компонентов были проведены дополнительные испытания с другими представителя указанного класса соединений. Соотношения компонентов предлагаемых решений приведены в таблице 3.To confirm the possibility of using various groups of hydrolyzable organic polymer compounds and to justify the choice of quantitative content of components, additional tests were carried out with other representatives of the specified class of compounds. The ratios of the components of the proposed solutions are shown in Table 3.

Таблица № 3
Составы резиновых смесей по изобретению
Table No. 3
Compositions of rubber compounds according to the invention
11 22 33 44 Гидрированный бутадиен-нитрильный каучукHydrogenated nitrile butadiene rubber 100,00100.00 100,00100.00 100,00100.00 100,00100.00 СераSulfur 0,200.20 0,200.20 0,200.20 0,200.20 Дибензотиазилдисульфид Dibenzothiazyl disulfide 1,001.00 1,001.00 1,001.00 1,001.00 Гидрофильная смола Hydrophilic resin -- -- -- -- Мягчитель TOTMSoftener TOTM 3,003.00 3,003.00 3,003.00 3,003.00 Окись цинкаZinc oxide 5,005.00 5,005.00 5,005.00 5,005.00 Стеариновая кислотаStearic acid 5,005.00 5,005.00 5,005.00 5,005.00 Поливиниловый спиртPolyvinyl alcohol 20,0020.00 20,0020.00 20,0020.00 20,0020.00 Гантрец VCGantretz VC 40,0040.00 60,0060.00 -- -- Urepan 640 GUrepan 640 G -- -- 40,0040.00 -- Desmophen 800 + MDI*Desmophen 800 + MDI* -- -- 40,0040.00 Органический пероксидOrganic peroxide 7,007.00 7,007.00 7,007.00 7,007.00

*смесь эфира и изоцианата готовили отдельно при постоянном перемешивании. МДИ вводили постепенно в полиэфир до образования высоковязкого продукта. Далее реакционную смесь переносили в плоскую емкость так, чтобы слой продукта не превышал 2 см и термостатировали в термошкафу при 80°С в течении 8 часов (с целью удаления возможных следов влаги и низкомолекулярных соединений).*a mixture of ether and isocyanate was prepared separately with constant stirring. MDI was gradually introduced into the polyester until a highly viscous product was formed. Next, the reaction mixture was transferred to a flat container so that the product layer did not exceed 2 cm and thermostated in a oven at 80°C for 8 hours (in order to remove possible traces of moisture and low molecular weight compounds).

Результаты сравнения предельной степени набухания образцов (1-4) в зависимости от времени выдержки образца при концентрации соляной кислоты 100 г/л приведены на фиг. 7.The results of comparing the maximum degree of swelling of samples (1-4) depending on the sample exposure time at a hydrochloric acid concentration of 100 g/l are shown in Fig. 7.

Как видно из графика при высокой концентрации соляной кислоты в рамках количественных значений по изобретению предлагаемое решение также показывает отличные результаты, сопоставимые с примером 1. При превышении предельно допустимого содержания органического гидролизуемого полимерного соединения результаты ухудшаются, что также подтверждает, что заявленное соотношение компонентов является оптимальным.As can be seen from the graph, at a high concentration of hydrochloric acid within the quantitative values of the invention, the proposed solution also shows excellent results, comparable to example 1. When the maximum permissible content of an organic hydrolyzable polymer compound is exceeded, the results deteriorate, which also confirms that the stated ratio of components is optimal.

Были проведены аналогичные испытания при других количественных соотношениях компонентов, которые показали улучшение свойств по сравнению с прототипом во всем заявленном интервале значений, а также возможность получения технического результата и решения поставленной технической задачи.Similar tests were carried out with other quantitative ratios of components, which showed an improvement in properties compared to the prototype in the entire declared range of values, as well as the possibility of obtaining a technical result and solving the technical problem.

Claims (8)

1. Кислотоактивируемая резиновая смесь для изготовления водонабухающих резиновых изделий на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука, содержащая вулканизующую систему и технологические добавки, отличающаяся тем, что резиновая смесь дополнительно содержит гидролизуемое органическое полимерное соединение в количестве 20,00-50,00 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука и по меньшей мере один полимерный спирт в количестве 10,00-30,00 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука. 1. An acid-activated rubber mixture for the manufacture of water-swelling rubber products based on hydrogenated nitrile butadiene rubber, containing a vulcanizing system and technological additives, characterized in that the rubber mixture additionally contains a hydrolyzable organic polymer compound in an amount of 20.00-50.00 parts by weight. per 100 parts by mass rubber and at least one polymer alcohol in an amount of 10.00-30.00 parts by mass. per 100 parts by mass rubber. 2. Резиновая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве полимерного спирта содержит полиаллиловый и/или поливиниловый спирт.2. The rubber mixture according to claim 1, characterized in that it contains polyallyl and/or polyvinyl alcohol as a polymer alcohol. 3. Резиновая смесь по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что резиновым изделием является пакер.3. Rubber mixture according to claim 1 or 2, characterized in that the rubber product is a packer. 4. Резиновая смесь по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве гидролизуемого органического полимерного соединения используют сшитые изоцианатами сложные полиэфиры, которые могут применяться как в готовом виде, так и в виде двукомпонентной системы.4. Rubber mixture according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that polyesters cross-linked with isocyanates are used as a hydrolyzable organic polymer compound, which can be used both in finished form and as a two-component system. 5. Резиновая смесь по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве гидролизуемого органического полимерного соединения используют сложные эфиры поливинилового спирта.5. Rubber mixture according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that polyvinyl alcohol esters are used as a hydrolyzable organic polymer compound. 6. Резиновая смесь по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве гидролизуемого органического полимерного соединения используют сополимер винилметилового эфира с малеиновым ангидридом.6. Rubber mixture according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that a copolymer of vinyl methyl ether with maleic anhydride is used as a hydrolyzable organic polymer compound. 7. Резиновая смесь по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве гидролизуемого органического полимерного соединения используют сополимеры алкилвиниловых эфиров с винилхлоридом.7. Rubber mixture according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that copolymers of alkyl vinyl ethers with vinyl chloride are used as a hydrolyzable organic polymer compound. 8. Резиновая смесь по одному из пп. 1-7, отличающаяся тем, что в качестве технологических добавок используют мягчители, диспергаторы, наполнители, противостарители и красители.8. Rubber mixture according to one of paragraphs. 1-7, characterized in that softeners, dispersants, fillers, antioxidants and dyes are used as technological additives.
RU2023120807A 2023-08-08 Acid-activated rubber mixture for making water-swellable rubber articles RU2813984C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2813984C1 true RU2813984C1 (en) 2024-02-20

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9540501B2 (en) * 2012-04-16 2017-01-10 Zeon Chemicals L.P. Water swellable rubber composition having stable swelling property at high temperatures
RU2751316C1 (en) * 2020-12-29 2021-07-13 Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" Rubber mixture
RU2759301C1 (en) * 2021-07-13 2021-11-11 Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" Method for reducing water content of wells and eliminating intra-and inter-layer water flows
RU2767071C1 (en) * 2021-06-09 2022-03-16 Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" Rubber mixture for making water-swelling articles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9540501B2 (en) * 2012-04-16 2017-01-10 Zeon Chemicals L.P. Water swellable rubber composition having stable swelling property at high temperatures
RU2751316C1 (en) * 2020-12-29 2021-07-13 Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" Rubber mixture
RU2767071C1 (en) * 2021-06-09 2022-03-16 Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" Rubber mixture for making water-swelling articles
RU2759301C1 (en) * 2021-07-13 2021-11-11 Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД" Method for reducing water content of wells and eliminating intra-and inter-layer water flows

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2791468C (en) Enhanced oilfield swellable elastomers and methods for making and using same
US10336933B2 (en) Vulcanized oil and water swellable particulate composite compositions
US20160281454A1 (en) Controlled degradation of elastomers and use in oilfield applications
EA015568B1 (en) Starch-(meth)acrylate graft copolymer, oil-absorbing expansion material as well as oil and water-absorbing expansion material and packer made of said material
CA2524977A1 (en) Self adaptive cement systems
CN101153102A (en) Water uptake expansion composition, water uptake expansion material and water uptake expansion packer
EP2229500A1 (en) Apparatus and method with hydrocarbon swellable and water swellable body
EP2615151A1 (en) Compositions and methods for well cementing
CA2743362C (en) Fluorinated elastomeric blowout preventer packers and method
KR101504556B1 (en) Waterproofing compound and method for manufacturing thereof
KR20150018304A (en) A method for manufacturing of marine rope and products using the same
RU2813984C1 (en) Acid-activated rubber mixture for making water-swellable rubber articles
US4559390A (en) Method for preventing degradation and deterioration of vulcanized rubber material
GB2529563A (en) Polymer cement composition and cementing method
RU2767071C1 (en) Rubber mixture for making water-swelling articles
WO2014066093A1 (en) Methods for maintaining zonal isolation in a subterranean well
RU2759301C1 (en) Method for reducing water content of wells and eliminating intra-and inter-layer water flows
RU2751316C1 (en) Rubber mixture
WO2003050157A1 (en) Heat and hot water resistant polyurethane sealant
RU2765950C1 (en) Rubber mixture for making oil-swelling products
RU2779309C1 (en) Method for manufacture of water-swelling packer
WO2017106522A1 (en) Self-healing water-swellable hydraulic seal
RU2782913C1 (en) Heat-resistant water-swelling packer
WO2023137004A1 (en) Swellable elastomer sponge for sand management
Stuck et al. Effect of Different Nitrile Elastomers in Down Hole Drilling Applications With a Review of Testing and Failure Analysis