Водонефтенабухающая эластомерная композиция

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.

 

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.

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



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования.

Изобретение относится к внутрискважинной системе интенсификации, содержащей скважинную трубчатую конструкцию, расположенную в стволе скважины в пласте и имеющую внутреннюю часть и внутренний диаметр, первый затрубный барьер и второй затрубный барьер для изоляции продуктивной зоны, причем первый затрубный барьер расположен наиболее близко к устью скважины, при этом каждый затрубный барьер содержит трубчатую металлическую часть для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, при этом трубчатая металлическая часть имеет наружную поверхность; разжимную муфту, окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность, обращенную к трубчатой металлической части, а также наружную поверхность, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью; затрубное пространство между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью; прорезь, выполненную в трубчатой металлической части с возможностью впускать текучую среду в упомянутое пространство и имеющую заданный размер прорези, скользящую муфту, имеющую по меньшей мере один профиль и расположенную между двумя затрубными барьерами, а также имеющую закрытое положение и открытое положение, в котором отверстие в скважинной трубчатой конструкции обеспечивает сообщение по текучей среде между внутренней частью скважинной трубчатой конструкции и продуктивной зоной, при этом профиль скользящей муфты расположен на первом расстоянии от прорези затрубного пространства, и отверстие имеет заданный размер отверстия, внутрискважинный инструмент для перевода скользящей муфты из закрытого положения в открытое положение, содержащий корпус инструмента и надувное устройство, выполненное с возможностью надуваться в скважинной трубчатой конструкции для разделения скважинной трубчатой конструкции на первую часть и вторую часть, и по меньшей мере один ключ, выполненный с возможностью зацепления профиля так, что когда надувное устройство надуто и первая часть скважинной трубчатой конструкции находится под избыточным давлением обеспечивается то, что инструмент передвигается вниз по потоку, и ключ вовлекает в движение профиль, что принудительно обеспечивает переход скользящей муфты из закрытого положения в открытое положение, при этом надувное устройство расположено ниже по потоку от прорези второго затрубного барьера так, что затрубное пространство второго затрубного барьера сообщается посредством текучей среды с первой частью скважинной трубчатой конструкции, когда надувное устройство надуто.

Изобретение относится к внутрискважинной системе интенсификации, содержащей скважинную трубчатую конструкцию, расположенную в стволе скважины в пласте и имеющую внутреннюю часть и внутренний диаметр, первый затрубный барьер и второй затрубный барьер для изоляции продуктивной зоны, причем первый затрубный барьер расположен наиболее близко к устью скважины, при этом каждый затрубный барьер содержит трубчатую металлическую часть для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, при этом трубчатая металлическая часть имеет наружную поверхность; разжимную муфту, окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность, обращенную к трубчатой металлической части, а также наружную поверхность, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью; затрубное пространство между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью; прорезь, выполненную в трубчатой металлической части с возможностью впускать текучую среду в упомянутое пространство и имеющую заданный размер прорези, скользящую муфту, имеющую по меньшей мере один профиль и расположенную между двумя затрубными барьерами, а также имеющую закрытое положение и открытое положение, в котором отверстие в скважинной трубчатой конструкции обеспечивает сообщение по текучей среде между внутренней частью скважинной трубчатой конструкции и продуктивной зоной, при этом профиль скользящей муфты расположен на первом расстоянии от прорези затрубного пространства, и отверстие имеет заданный размер отверстия, внутрискважинный инструмент для перевода скользящей муфты из закрытого положения в открытое положение, содержащий корпус инструмента и надувное устройство, выполненное с возможностью надуваться в скважинной трубчатой конструкции для разделения скважинной трубчатой конструкции на первую часть и вторую часть, и по меньшей мере один ключ, выполненный с возможностью зацепления профиля так, что когда надувное устройство надуто и первая часть скважинной трубчатой конструкции находится под избыточным давлением обеспечивается то, что инструмент передвигается вниз по потоку, и ключ вовлекает в движение профиль, что принудительно обеспечивает переход скользящей муфты из закрытого положения в открытое положение, при этом надувное устройство расположено ниже по потоку от прорези второго затрубного барьера так, что затрубное пространство второго затрубного барьера сообщается посредством текучей среды с первой частью скважинной трубчатой конструкции, когда надувное устройство надуто.

Изобретение относится к гидравлическим якорям пакера. Техническим результатом является упрощение конструкции.

Скважинный инструмент для использования в подземной скважине с обсадной колонной в ней. Скважинный инструмент имеет оправку, клин, шлипсовый блок плашек и предустановленный механизм.

Скважинный инструмент для использования в подземной скважине с обсадной колонной в ней. Скважинный инструмент имеет оправку, клин, шлипсовый блок плашек и предустановленный механизм.

Изобретение относится к набухающим пакерам. Техническим результатом является повышение надежности крепления уплотнительных элементов на полом стволе.

Изобретение относится к пазам противополетных устройств. Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности скважинного противополетного устройства.

Изобретение относится к пакерам. Техническим результатом является повышение надежности работы пакера.

Группа изобретений относится к пакеру-подвеске хвостовика гидромеханической цементируемой, узлу якоря пакера-подвески хвостовика, муфте якоря пакера-подвески хвостовика, якорному элементу пакера-подвески хвостовика.
Изобретение относится к битумно-полимерной композиции, которая может найти применение, в частности, при изготовлении дорожных вяжущих веществ, а также для изготовления внутренних и внешних покрытий для промышленных областей применения.

Изобретение относится к резино-технической промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления изделий различного целевого назначения, в том числе для изготовления железнодорожных подрельсовых и нашпальных прокладок-амортизаторов.
Изобретение относится к получению каучуковой композиции, характеризующейся высокими прозрачностью, ударной вязкостью и теплостойкостью. Композиция содержит катализированный неодимом изопреновый каучуковый (IR) компонент в количестве от 5 до 95 массовых частей и каучуковый полимерный компонент (RB), выбранный из группы: бутадиеновый каучук (BR), 1,2-полибутадиенового каучука, стирол-бутадиеновый каучук (SBR), при условии, что совокупное количество полимеров IR и RB составляет 100 массовых частей.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано в производстве акустических материалов для снижения шумовых уровней акустических полей защищаемого объекта, находящегося под водой, в частности для объектов судостроения.

Изобретение относится к резиновой смеси на основе комбинации бутадиен-стирольного каучука эмульсионной полимеризации с добавление масла, синтетического цис-бутадиенового каучуков на неодимовом катализаторе и небольшой доли натурального каучука и может быть использовано в шинной промышленности при разработке рецептуры резин для протектора летних и всесезонных шин 13, 14 дюймов с дорожным рисунком.

Изобретение относится к способу получения сополимерных диен-винилароматических каучуков, модифицированных полярным сомономером. Способ получения сополимерных диен-винилароматических каучуков, модифицированных полярным сомономером осуществляют эмульсионной сополимеризацией сопряженных диенов, винилароматических мономеров и полярных сомономеров в присутствии радикального инициатора, регулятора молекулярной массы и эмульгатора с последующим выделением каучука из латекса.

Изобретение относится к функционализированному кремнеземному материалу, способу получения его, к резиновой смеси, а также к резиновой детали, такой как шина. Функционализированный кремнеземный материал содержит частицы гидрофобизированного силаном кремнезема с полимерным эластомерным покрытием на основе бутадиенстирольного каучука.

Изобретение относится к новым винилсилановым соединениям, которые могут быть модификаторами при полимеризации сопряженных диеновых мономеров для получения эластомерных полимеров, используемых в производстве резиновых изделий.

Изобретение относится к способу изготовления каучуковой композиции. Описан способ изготовления каучуковой композиции для покрышек, содержащей 100 мас.ч.

Изобретение относится к способу получения диенового полимера или статического виниларен-диенового сополимера. Способ включает анионную (со)полимеризацию по меньшей мере одного сопряженного диенового мономера необязательно в присутствии по меньшей мере одного виниларена, одного углеводородного растворителя, одного инициатора на литиевой основе и одного органического соединения, выбранного из 2,2,6,6-тетраметил-1-пиперидинилокси (ТЕМРО), 1,1,3,3-тетраэтилизоиндолин-2-илоксила (ТEDIО) или их смесей.
Изобретение относится к концентрированной водной композиции для приготовления увлажняющих агентов. Концентрированная водная композиция для приготовления увлажняющих агентов включает: a.

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, нефти и буровой системе Полиэконол-Флора. 2 табл.

Наверх