Изоляционный материал

Изоляционный материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских (11) ИЗОБРЕТЕН ИУ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.10.77 (21) 2552749 22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— 51) И.К„;. E 21 В 3и1 38

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень №28 (53) УДК 622.245Л4 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения

И. 3. Ахметшина, Я. М. Каган, Ю. А. Лукашкин, В. П. Максимов и М. В. Чижевский (71) Заявитель Государственный научно-исследовательский и проектный институт «Гипротюменнефтегаз» Министерства нефтяной промышленности (54) ИЗОЛЯ ЦИОН Н Ый MATEP HAJI бензиловыс пирты

Изобретение относится к производству изоляционных материалов, в частности для изоляции пластов при бурении и эксплуатации скважин и за крепления грунтов, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, горном деле и строительстве. ,Известны различные изоляционные материалы для указанных, целей на основе органического вяжущего и.кислотных отвердителей (1).

Недостатками таких материалов являются усадка, слабая прочность, низкая адгезия и высокая стоимость.

Наиболее близким по составу из известных является изоляционный материал, состоящий из органического вяжущего, в качестве которого применяется феноло-формальдегидная смола, и кислотного отвердителя (2).

Однако и такой материал характеризуется низкой адгезией и .прочностью.

Целью изобретения является повышение эффективности изоляции пластов за счет увеличения адтезионных и прочностных свой ств конечного,пр одукта.

Поставленная цель достигается тем, что

I стадия

Фенол+ Формалин Конденсация Онси с в качестве органического вяжущего применяют полифенолгликолевый сополимер— продукт полимеризации оксибензиловых спиртов и глобул оксиэтилированных алкилфенолов, при следующем соотношении ингредиентов, вес. о а:

Полифенолгликолевый сополи мер 95 — 99

Кислотныи отвердитель

1 — 5

Оксибензилавые спирты представляют собой промежуточную фракцию изготовления .различных видов феноло.формальдегидных смол. Для сополимеризации с оксибензиловыми спиртами берется 5 — 10 вес. % глобул оксиэтилированных алкилфенолов по отношению к оксибензиловым спиртам.

Так как для сополимеризацни с глобуламн оксиэтилированных фенолов оксибензиловые спирты вводятся до стадии нейтрализации, то технологический цикл получения сополимера предшествует изготовлению определенных марок феноло-формальдегидных смол, причем для получения сополиме2з ра на заводе можно использовать наличное технологическое оборудование, II стадия сополимсризация Сополимср (+ оксиатилироваииыс алнилфеиолы) 51ж

Таблица !

Отвсрлитсль

Сополи»ер, 33l С. 04

1 ! КССИ3 .Сство, ! вес оо тс3яиература, С наименование

Соляная кислота

LLIàâñëcâàÿ

Азотная

Серная

Бс33зилсу)3ьфокислота

Уксусная

Хлористый натрий

Хлористый кальций

9542

87

46

42

51

14

27

12

28

14

17

22

l) 4

28

23 о

3

5

5 о

10 — )О

10 20

1 — 20

1 2!1

10 -20

10 233

10 0

Таким образом, технологический цикл получения резольных феноло-формальдегид ых смол останавливается на стадии нейтрализации и вместо нее осуществляется .ополимеризация оксибензиловых спиртов с глобулами оксиэтил ированных алкил фенолов. В связи с этим стоимость сополимера складываетая из стоимости определенного количества оксибензило вых спиртов и оксиэтилированных алкилфенолов и оказывается намного ниже стоимости определенных марок феноло-формальдегидных смол.

На стадии сополиморизации происходят химические превращения оксибензиловых спиртов, TBIK,êàIê это означает введение од- 15 ного полимера в другой. Наличие,в первом полимере, т. е. в оксибензиловых спкртах, подвижных гидроксильных групп придает иом способность к привитой сополимеризации после введения мак3ромолекул оксиэтилированных алкил фенолов.

Сополиме3ризация осуществляется,при механическом перемешивании при 40 — 60 С в течение 10 — 20 мин. При этих условиях наиболее вероятные химические превращения, протекающие в процессе сополимеризации оксибензиловых спиртов и глобул оксиэтилированных алкилфенолов, могут осуществляться в первую очередь за счет

Видно, что при одних и тех же условиях 80 время отверждения для разных отвердитслей несколько отличается, а прочностные свойства отвержденных образцов вполне отвечают требованиям тампонажного материала.

Предлагаемый состав готовится механическим перемешиванием сополимера с отвердителем преимущественно перед применением. При отверждении получается пластмасса, превосходящая по своим прочност- 40 ным и адгезионным характеристикам применяемые на практике известные синтетические смолы,,как тампонажный материал.

В табл. 2 показаны результаты от вер- 45 ждения сополимера в интервале температур от 20 до 100 С (верхний предел соответствует температуре пласта на многих месторождениях Западной Сибири) с разотрыва гидроксильных прупп первого полимера и водорода вто рого полимера.

Оксибензиловые спирты, представляя из себя дисперсионную полимерную систему, состоят из мак3ромолекул с различными металольными группами. В зависимости от этого, в результате сополимеризации их с глобулами оксиэтилированных алкилфенолов, получается сополимер с макромолекулами различной разветвленности. В качестве отвердителя может быть введена любая органическая или неорганическая кислота — уксусная, щавелевая, оксибензилсульфокислота, соляная, серная, азотная и т. п. Кроме того, сополимер способен отверждаться и в присутствии солей этих кислот. Причем вводится только один из отвердителей (в количестве 1 — 5% в расчете на сухое вещество), а не,группа их.

В зависимости от применения того или иного отвердителя прочностные и адгезионные ,качества сополимера, т. е. изоляционные свойства его, не нарушаются. Так, например, в табл. 1 показаны, прочностные характеристики сополиме3ра .при отверждении его с п1рименением различных отвердителей в ,одинаковом соотношении (95% сополимера и 5% отвердителя) при 10 — 20 С.

Отвсрж Зение

I i рочность на

Брсгая, ч

ЛI Пl2 (личным количествоM отвердителя (наприМЕ1Р, COJISIHOH КИСЛОТЫ) .

П1ри недостаточном количестве отвердителя состав не отверждается или отверждается медленно с образованием недостаточно прочного полимера. Увеличение количества отвердителя до 1,0% и более обусловли вает нормальное отверждение, одновременно сокращая его продолжительность.

Однако избыток отвердителя приводит к получению хрупких образцов, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к .изоляционным материалам. Таким образом, оптимальным является количество отвердителя от 1 до 5 вес. %, сополимера 95—

99 вес о о

Лдгезионные и црочностные свойства разработанного состава определены стандартным способом по обработке сыпучих

751966

Таблица 2

Состав, вес. %

Время отверждения, ч (при 20 100 С) ¹ Pfoo п.п.

Примечание отверсополимер дитель He отверждается

Не отверждается

Слабое отвержденпе

52 — 18

40 — 21

27 — 17

20 — 1,5

17 — 1,0

15 — 0,45

12 — Π20

10 — 0,08

9,5 — 0,05

9,5 — 0,05

9,5 — 0,05

Вязкая масса

Каучукоподобная Твердый

Хрчпкии пород различной минералогической характеристики.

После обработки сополимером образцы из сыпучих пород превращаются в сплошные камни, прочность их достигает б4—

110 МПа. В табл. 3 показаны экспериментальные данные .по креплению песчаных сыпучих образцов.

Таблица 3

Прочность, МПа

Наименование образца на сжатие иа удар

Из сыпучего гидронамывного песка, пропитанного сополимером

96 — 110 Но рассыпается

Из сыпучего дорожного песка, пропитанного сополимером

64 — 87 Не расcûïàåòñÿ

Таблица 4

Адгезия с цементным камнем, А4Па

Проница е.. ость, Ь1Д

О

ref й1

X о о, Прочность, Л1/7.>

Состав

Образец

Примечание

С3 л г о

X о о о

Ж

=. c

îo о О о

i o

0,4, 0,4 (129 i 98,1

Сыпучий керн из измельченн и породы! зпес-ный на о.иове c÷îëû

ТС-10

16,7

Разруьпа ется

Прочность иа сжатие определялась чере 3 суток хранения о6разиа в воде

520i!

4,7 99,9 1,6 1,6

II > длагаемый па основе сополпмера, 65,0 Не разрч1 ьпается

Сыпусо и керн из измсльчсппой породы

2

4

6

8

11

12

13

99,5 i 0,5

99,3, 0,7

99 2 ii 8

991 09

990 .0

989 i 11

98,8 1,2

985 j i5

980 20

97,5; 2,5

970 I 3 i>

950 50

9:3,0 7,0

900 f I Î

Для установления изолирующих и сцементирующих свойств разработанного состава проведены =пециальные исследования на установке УИПК-1М прокачкой смеси, содержащей 95",в сополимера и 5 в отвердителя, через искусственный сыпучий керн измельченной породы нефтяного пласта 3ападной Сибири. Для сравнения проведены исследования известного состава на основе

10 смолы ТС-10.

Сначала установлена начальная проницаемость кернов фильтрацией воды или нефти, затем производится закачка в них разработанного состава, а в аналогичные керны — известного состава.

Конечная проницаемость определяется ,прокачкой воды в обратном направлении .после выдерживания керна для отверждения.

Результаты испытаний показаны в табл. 4.

751966

Полифенолглкиолевый сополимер

Кислотный отвердитель

95 — 99

1 — 5

Формула изобретения

Составитель А. Синецкая

Тсхред А. Камышникова

Корректор С. Файн

Редактор 3. Ходакова

Заказ 890/1016 Изд. Ко 400 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственно"îком:итета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. <Патент>

Как видно из табл. 4, сыпучий керн из измельченной породы нефтеносного пласта цементируется в сплошной твердый камень, что позволяет добиться высокого снижения проницаемости и сцементирования обрабатываемых пород. Это свидетельствует также о высоких изолирующих, т. е. адгезионных, свойствах дредлагаемого изоляционного ма. териала.

Изоляционный материал для изоляции пластов и закрепления грунтов, включающий органическое вяжущее и,кислотный

oпвердитель, о т л и ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения адгезионных и прочностных свойств, в качестве органического

:вяжущего он содержит полифенолгликолевый сополимер — продукт сополимеризации оксибензиловых спиртов и оксиэтили5 рованных алкилфенолов, при следующем соотношении инпредиентов, вес. %..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

15 № ЗОО592, кл. E 21 В 33/138, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2196241/ОЗ, кл. Е 21 В 33/38, 1975 (прототип),