Отверждаемый герметик

Изобретение относится к получению герметика резьбовых соединений труб нефтяного сортамента, в частности обсадных труб, работающих в условиях повышенных температур и изгибающих нагрузок, характерных для наклоннонаправленных и горизонтальных скважин. Герметик включает следующее соотношение компонентов в мас.%: 60-66 эпоксидного компаунда с отвердителем, 30-34 фторопластового порошка, остальное - вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-1,0 мм. Изобретение позволяет повысить герметизирующую способность в интервале температур 30-90°С в условиях изгибающей нагрузки. 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к веществам, используемым для герметизации резьбовых соединений труб нефтяного сортамента, в частности обсадных труб, работающих в условиях повышенных температур и изгибающих нагрузок, характерных для наклоннонаправленных и горизонтальных скважин.

Известен ряд отверждаемых герметиков для герметизации соединений труб нефтяного сортамента [1]. Недостатками указанных герметиков являются многокомпонентность составов, включающих в т.ч. экологически вредные вещества (например, свинец), и требующих сложной технологии приготовления, а также низкая герметичность в условиях изгибающих нагрузок.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является отверждаемый герметик, включающий эпоксидный компаунд с отвердителем и фторопластовый порошок [2]. Однако указанный герметик характеризуется низкой герметизирующей способностью в интервале температур 30°-90°С в условиях изгибающей нагрузки.

При создании изобретения решалась задача повышения герметизирующей способности в интервале температур 30°-90°С в условиях изгибающей нагрузки. Решение поставленной задачи достигается тем, что отверждаемый герметик на основе эпоксидного компаунда с отвердителем и фторопластового порошка дополнительно содержит вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-1,0 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидный компаунд с отвердителем	60-66
фторопластовый порошок	30-34
вышеуказанный вспученный
вермикулитовый песок	остальное

Были приготовлены 5 составов эпоксидных компаундов с отвердителями и фторопластовым порошком с размером частиц 0,1-0,3 мм:

- эпоксидно-полиэфирный марки К-115 (СТУ 30-14148-63) с отвердителем ПЭПА (СТУ 49-2529-62) и термообработанный фторопласт ПФТ-300 (ТУ 301-05-25-90);

- эпоксидно-тиокольный марки К-153 (СТУ 30-14161-64) с отвердителем УП-0633М (ТУ 6-05-1863-78) и фторопластом 4 марки А (ГОСТ 10007-62);

- эпоксидно-каучуковый марки К-139 (ТУ N П-133-62) с отвердителем ПЭПА (СТУ 49-2529-62) и фторопластом 4 марки А (ГОСТ 10007-62);

- эпоксидно-кремнийорганический марки ТФЭ-9 (ТУ N П-536-67) с отвердителем ПЭПА (СТУ 49-2529-62) и фторопластом 42 П (ВТУ 208-62);

- эпоксидно-фурановый марки 41-ФАЭД-10 с отвердителем ГМДА (ТУ 6-01-92-66) и термообработанным фторопластом ПФТ-300 (ТУ 301-05-25-90)

для температуры 30° и 90°С со средним содержанием компонентов (прототип) и 15 составов вышеуказанных эпоксидных компаундов с отвердителями, фторопластовым порошком и вспученным вермикулитовым песком (марки 150 по ГОСТ 12865-67 фракционного состава от 0,3 до 1,0 мм) для тех же температур со средним и граничным содержанием компонентов.

Приготовление отверждаемого герметика осуществляется обычным способом в мешалке лопастного типа непосредственно перед применением путем смешения компонентов в заданном соотношении. Для чего, например, в мешалку одновременно загружают 5,62 кг эпоксидно-каучукового компаунда, 0,68 кг отвердителя ПЭПА, 3,2 кг фторопластового порошка и 0,5 кг вспученного вермикулитового песка. Перемешивание осуществляют в течении 3-5 минут. При этом герметик наносится на предварительно обезжиренную от заводской консервационной смазки поверхность резьбового соединения. В зимнее время осуществляется подогрев компаунда и отвердителя.

Оценка герметизирующей способности осуществлялась по максимальному давлению выпрессовывания образца отверждаемого герметика, сформированного при 30° и 90°С в термостате, из цилиндрической формы диаметром 22 мм и длиной 150 мм. При этом по истечении двух суток при 30°С и одних суток при 90°С с одного конца цилиндрической формы со снятыми торцевыми заглушками через резиновую прокладку сразу же (до остывания) создавалось давление маслом. Максимальное давление выпрессовывания образца фиксировалось образцовым манометром. Образцы отверждаемого герметика тех же составов, сформированные в цилиндрической форме по тому же режиму, были подвергнуты изгибающему усилию 11 МПа, соответствующему интенсивности искривления 14° на 10 м трубы, на приспособлении к разрывной машине. Полученные данные сведены в таблицу.

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что предлагаемый отверждаемый герметик с оптимальным соотношением компонентов по сравнению с известным характеризуется повышенной герметизирующей способностью в условиях изгибающих нагрузок (˜ в 3 раза). Повышение герметизирующей способности обусловлено температурным расширением «защемленного» воздуха в слоях вспученного вермикулитового песка, упрочняющего связь герметика с металлической поверхностью по мере спуска обсадной колонны в скважину в соответствии с геотермическим коэффициентом, а в условиях изгибающих нагрузок частицы вспученного вермикулита играют одновременно роль армирующей и демпфирующей добавки, повышая также и долговечность герметика.

Таблица Сравнительные испытания известного и предлагаемого отверждаемого герметика
№ п/п	Наименование эпоксидных компаундов	Состав и свойства отверждаемого герметика
		эпоксидный компаунд с отвердителем, мас.%	наполнитель, мас.%	tотвержд., °С	максимальное давление выпрессовывания, МПа
эпоксидный компаунд	отвердитель	фторопластовый порошок	вспученный вермикулитовый песок	без изгиба	с изгибом
Отверждаемый герметик
1	Эпоксидно-полиэфирный	54.3	8,7	37		30/90	5,8/6,3	2,1/2,9
2	Эпоксидно-тиокольный	54,3	8,7	37	-	-"-	5,6/6,9	1,7/3,5
3	Эпоксидно-каучуковый	56,2	6,8	37	-	-"-	6,4/8,2	1,9/3,5
4	Эпоксидно-кремнийорганический	55,3	7,7	37		-"-	6,5/8,7	1,8/3,8
5	Эпоксидно-фурановый	55,7	7,3	37	-	-"-	6,6/8,8	1,8/3,7
Предлагаемый отверждаемый герметик
6	Эпоксидно-полиэфирный	57,4	8,6	30	4	-"-	7,8/9,9	7,0/7,7
7	-"-	54,3	8,7	32	5	-"-	9,3/10,7	8,4/8,8
8	-"-	52,2	7,8	34	6	-"-	9,8/11,0	9,5/10,0
9	Эпоксидно-тиокольный	56,9	9,1	30	4	-"-	8,0/9,3	6,5/7,1
10	-"-	54,3	8,7	32	5	-"-	9,2/10,8	8,2/8,7
11	-"-	51,8	8,2	34	6	-"-	9,4/11,0	9,0/9,9
12	Эпоксидно-каучуковый	58,9	7,1	30	4	-"-	8,3/10,1	7,8/8,1
13	-"-	56,2	6,8	32	5	-"-	9,6/11,2	8,6/8,8
14	-"-	53,5	6,5	34	6	-"-	10,0/11,8	9,7/10,2
15	Эпоксидно-кремнийорганический	58,0	8,0	30	4	-"-	8,4/11,9	7,3/8,0
16	-"-	55,3	7,7	32	5	-"-	9,5/11,1	8,5/8,8
17	-"-	52,7	7,3	34	6	-"-	9,9/11,6	9,1/9,6
18	Эпоксидно-фурановый	58,3	7,7	30	4	-"-	7,9/10,1	6,9/7,5
19	-"-	55,7	7,3	32	5	-"-	9,4/11,0	8,1/8,5
20	-"-	53,0	7,0	34	6	-"-	10,2/11,8	9,8/10,1

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Добренков А.Н., Клюсов А.А. Способы герметизации резьбовых соединений обсадных труб. Обз. информ. Сер.: Бурение газовых и газоконденсатных скважин. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2003. - С.43.

2. Патент 2110550 РФ. Резьбовой отверждаемый герметик. / Грачев В.В., Аль-Карадаги Т.Ф., Добренков А.Н. - Б.И. №10, 10.05.1998 (прототип).

Отверждаемый герметик резьбовых соединений труб нефтяного сортамента, включающий эпоксидный компаунд с отвердителем и фторопластовый порошок, отличающийся тем, что дополнительно содержит вспученный вермикулитовый песок фракции 0,3-1,0 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидный компаунд с отвердителем	60-66
Фторопластовый порошок	30-34
Вышеуказанный вспученный вермикулитовый песок	Остальное