Полимерная композиция

 

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая мочевино-формальдегидную смолу и стабилизатор рН, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик , повышения сроков хранения смолы и повышения прочности камня на ее основе, в качестве стабилизатора рН она содержит отход сланцеперерабатывающей промьшшенности - кероген70 при следующем соотношении ингредиентов , мас.%: Мочевино-формальдегидная. смола37-41 с Отход сланцеперерабатывающей промьшшенности (Л кероген-70 59-63

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (11) .}(51) Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 7-41

59-63

МФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3637159/22-03 (22) 23.08.83 (46) 07.04.85. Бюл. Ф 13 (72) В.В. Гольдштейн, С.В. Рагуля и. Б.С. Лядов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Вариша 3. Аминопласты. М., "Химия", 1970, с. 118.

2. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. M., "Химия", t966 (прототип). (54) (57) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая мочевино-формальдегидную смолу и стабилизатор рН, о т д ич а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, повышения сроков хранения смолы и повышения прочности камня на ее основе, в качестве стабилизатора рН она содержит отход сланцеперерабатывающей промышленности — кероген70 при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

Мочевино-формальдегидная . смола

Отход сланцеперерабатыI вающей промьппленности— кероген-70

37,0

63,0

40,0

60,0

41,0

59,0

38,5

61,5

37-41

6 1148

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для использования при проведении тампонажных работ в скважинах в качестве компонента полимерных тампо- 5 нажньж составов.

Известны мочевино-формальдегидные смолы (МФС), увеличение сроков хранения,которых достигается путем очень сильного их обезвоживания 11 ).

О

Данный способ предусматривает создание специальных технологических линий для глубокого обезвоживания смолы. Кроме того, получение МФС концентрацией свыше 70Х представляет значительные трудности и требует больших временных и энергетических затрат.

Однако самопроизвольное отверждение МФС в процессе хранения происходит также и за счет окисления свобод-jy ного формальдегида, присутствующего в жидкой смоле. Образующаяся при окислении формальдегида муравьиная кислота, понижая рН МФС, способствует поликонденсации (отверждению). 25

Наиболее близкой по составу к изобретению является полимерная композиция, включающая МФС с увеличенным сроком хранения, содержащая 1020 этилового спирта, и стабилизатор Зп рН. При такой стабилизации смола не выпадает из раствора в течение 5 мес при 40 С (2).

Однако в данном случае возникают трудности с хранением пожароопасно- 35

ro состава, кроме того, разбавленные составы дают тампонажный материал с пониженными физико-химическими характеристиками. МФС остается в жидком состоянии. Ю

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, повьппение сроков хранения смолы, создание полимерной композиции, включающей мочевиио-формальдегидную <5 смолу и стабилизатор рН, а также повышение прочности камня на ее осно- . ве.

Поставленная цель достигается тем, что в полимерной композиции, вклю" SO чающей мочевино-формальдегидную смолу и стабилизатор рН, в качестве стабилизатора рН она содержит отход сланцеперерабатывающей промьпппенности — кероген-70 при следующем соот- 55 ношении ингредиентов, мас.Х:

Мочевино-формальдегидная смола

973 2

Отход сланцеперерабатывакщей промышленности — . кероген-70 59-63

Отход сланцеперерабатывающей промьппленности — кероген-70, представляет собой продукт переработки горючих сланцев, состоящий из органической (70 ) и минеральной (ЗОХ) частей.

Органическая часть представляет собой битумы и другие органические вещества, содержащие 77 . С, 7-8 Н S, М, О в виде карбонильных групп.

Минеральная часть состоит, :

Сао 28-35

Si02 30-35

Ге,Оз

4-5

А,Оз 10-12

М О 2,5-3

К О 4,5-6,5

Na 0 О, 1-0,2

Температура воспламенения 175 С, температура самовоспламенения 450 С,. плотность керогена p = 1,1-1 35 г/см .

Кероген стабилизирует рН МФС, нейтрализует продукты окисления формальдегида, что в свою очередь. приводит к значительному замедлению реакции поликонденсации. Преждевременного отверждения смолы не происходит и, как следствие этого, увеличивается срок хранения МФС.

Состав приготавливается путем добавления стабилизатора в МФС при тщательном перемешивании. В результате образуется сухой, сыпучий продукт, который может хранится в бумажных мешках в течение 12 мес и более. Сроки хранения. МФС, выпускаемых промьппленностью, составляют

3-6 мес. МФС выпускаются согласно

ГОСТУ 14231-78 (марки КФЖ и КФМТ), ТУ13362-77, ТУ13497-77 (марка КС-11).

Для проведения исследований были составлены рецептуры четырех полимерных композиций, мас.X:

МФС КС-f1

Отход. — кероген

МФС КФМТ

Отход — кероген

МФС КФЖ

Отход — кероген

МФС М-70

Отход — кероген

Часть приготовленных составов была оставлена на длительное хранение — f2 мес.

3 11489

Отверждение полимерной композиции проводилось алкилреэорциновой смолой

ТС-10 в присутствии едкого натра.

Пример 1. Смешивают 370,0 г

МФС КС-11 с 630,0 r керогена. Образуется сыпучая масса, которая при затворении водой выделяет в раствор смолу, а кероген остается в качестве дисперснай Фазы.

К 500,0 г полученного состава добавляют при перемешивании 250,0 г воды, 20,0 r едкого натра, 230,0 г

ТС-10. Образуется тампонажный раствор со следующими показателями у =

1,12 г/см, растекаемость по конусу АэНИИ 20 см, время начала загустевания при 20 С 8 ч, при 50 С 30 мин, Прочность при изгибе через 1 сут образующегося камня 4,0-4,8 MIIa н 4,95,2 ИПа соответственно.

П р н м е р 2. Смешивают 385 r

МФС M-70 с 615 r керогена. Образуется сыпучая масса, водорастворимая в воде в присутствии щелочи.

К 650,0 r полученной полимерной 25 композиции добавляют при перемешивании 170,0 r воды, 10 г едкого натра, 170 г ТС-10. Образуется .тампонажный раствор со следующими покадателями:

g 1, 14 r/cM, растекаемость по конусу АзНИИ>20 см. Время начала загустевания при 20 С вЂ” 12 ч, при 50 С—

1 ч. Предел прочности на изгиб при

20 С 4,2 МПа, при 50 С 4,7 MIIa.

Пример 3. Смешивают 400,0 г

МФС КФМТ с 600,0 г керогена. Образуется сыпучая водорастворимая масса. К 570,0 r полученной полимерной композиции добавляют при перемешивании 200,0 r воды, 10,0 г едкого натра, 220 r ТС-10. Образуется тампонажный состав со. следующими показателями: y = 1,11 г/см, растекаемость по конусу АзНИИ>22 см, время начала загустевания при 50 С составляет

3 ч. Прочность при изгибе образующего. ся тампонажного камня через 1 сут равна 4,3 МПа.

Пример 4. Смешивают 410 0 г

МФС КФЖ с 590 r керогена. Образуется сыпучая водорастворимая масса, К 650,0 г полученной полимерной композиции добавляют при перемешивании 170,0 г воды, 10,0 г едкого натра, 170,0 r TC-10. Образуется тампо- 5> нажный состав со следующими свойствами: у = 1, 13 .г/см, растекаемость по конусу АзНИИ 22 см. Время начала

73 4 отверждения при 20 С составляет

20 ч, при 50 С вЂ” 1 ч 40 мин. Прочность при 50 С на изгиб образующегося тампонажного камня 4,8 МПа.

Пример 5. К 650 0 г полимерной композиции (370 г МФС КС-11 и 630,0 r керогена) добавляют при постоянном перемешивании 250,0 r воды, 20,0 г едкого натра, 230,0 г

ТС- 0. Образуется тампонажный раст.вор со следующими показателями:

1,12 г/см, растекаемость по конусу АзНИИ>20 см, время начала загустевания при 20 С 8 ч, при 50 С—

30 мин. Предел прочности при изгибе образующегося тампонажного камня при 20 С 4,9 МПа, при 50 С вЂ” 5,2 МПа.

Пример 6. К 650,0 г поли мерной композиции (615 г МФС марки

М-70 и 615 r керогена) добавляют при перемешивании 170,0 г воды, 10,0 г едкого натра, 170,0 r ТС-10.

Образуется тампонажный раствор со следующими показателями: Р = — 1,14 г/см, растекаемость по конусу АзНИИ>20 см, время начала загустевания при 20 С равно 12 ч, при 50 С вЂ” 1 ч.

Предел прочности при изгибе образующегося тампонажного камня при

20 С 4,9 MIIa, при 50 С 5,2 MIla.

Пример 7. К 570,0 г полимерной композиции (400,0 г МФС марки

КФМТ и 600,0 г керогена) добавляют при перемешивании 200,0 г воды, f0 0 r едкого натра, 220,0 г ТС-10.

Образуется тампонажный раствор со следующими показателями: р =

1, 11 г/см, растекаемость по конусу АэНИИ)22 см, время начала отверж. дения при 50 С 3 ч. Предел прочности на изгиб образующегося тампонажного камня 4,3 МПа.

Пример 8. К 650,0 r сухой полимерной. композиции (410,0 г МФС

КФЖ и 590,0 г керогена) добавляют при тщательном перемешивании 170,0 г воды, 10,0 г едкого натра, 170,0 r

ТС-10. Образуется тампонажный состав со следующими свойствами: р =

1,13 г/см, растекаемость по конусу АзНИИ>22 см, время начала отверждения при 20 С 20 ч, при 50 С вЂ” 2 ч.

Предел прочности на изгиб образующегося тампонажного камня при 50 С

4,8 MIIa.

Полученные данные по отверждению полимерной тампонажнойкомпозиции щелочными отвердителямисведены в табл.1.

11489

Рецептура тампонакного материала

При- Полимерная комп мер виция

Технологические показатели р, г/см "асте т,ц каемо 1мин ИПа м сть, с

ИФС Полимер- Я О Едкий ТС- IO ная ком- натр позиция 1 ероеи

50,0 25 2,0 23 t 12 20 480 — 30 4,9

37,0

1 630

2 6115

38,5 65,0 17. 1,0 17 t 14 . 20 720 4,2 БО 4,7

22 - — 180 4,3

5710 20 1 эО 22 11! 1

3 60,0 40,0

65,0 17 1,0

41,0

4 59,0 после двеиадцатимесячного хранения

37,0 50,0 25 2,0 23 1,12

20 480 4,9 30 5„2

5 63,0

6 61,5

65 О 17 10

57 0 20 1,0

38,5

22 - - 180 4,3

22 1,11

7 60,0 40,0

8 59,0 41 О

65,0 17 I 0 t7 1>13 22 1200 - 120 4,8

Примечание. плотность тампонахного раствора, г/см»; время начала загустевания (отверядения) тампонаиного раствора, мин; показатели при 20 С; покаватели прн 50 С.

Уг4т

"к1

В табл. 2 приведены свойства известной полимерной композиции (МФС-70_#_+

+ 10K этилового спирта). Аналогичные исследования были проведены с МФС, КФЖ, КФИТ, КС-11 с содержанием этилового спирта 10, 15, 20Х. Все смолы после десятимесячного хранения отвердели.

Как видно из данных, приведенных в табл. 1 и 2, прочность камня на ос- 10 нове известных составов меньше, чем прочность камня на .основе предлагаемой полимерной композиции. Это приводит к преждевременному разрушению тампонажного полимерного камня, 15

Кероген, значительно замедляя реакцию поликонденсации МФС, стабилизирует рН последней, и как следствие этого, увеличивается срок хранения МФС, сохраняется ее активность, 20 промышленные МФС (жидкие) ко времени повторных испытаний отверждаются.

Предлагаемая полимерная композиция на основе ИФС может быть применена как компонент тампонажных полимер-25 ных растворов (составов). Она представляет собой сыпучую сухую смесь, растворимую в воду в присутствии щелочи и отверждаемую щелочными отвердителями, в частности ТС-.10. Техноло- 30 гический процесс получения полимерной композиции не предусматривает уста73 б новки громоздкого оборудования, создания вакуума и т.д. Полимерная композиция, растворяясь в подщелоченной воде, выделяет в раствор смолу, а кероген, оставаясь в виде дисперсной фазы, является наполнителем тампонажного раствора.

Используется полимерная композиция следующего состава, мас.%: M-70

41,0; кероген 59 О.

На основе полимерной композиции приготавливается тампонажный состав, мас.7:

Полимерная композиция 60

ТС-10 22

Na0H 1,0

Н2 О 17 р 1,14 г/см, растекаемость по конусу АзНИИ 20 см.

Состав приготавливается следующим образом: в подщелоченную, согласно рецептуре, воду при перемешивании вводят полимерную композицию до полного растворения. Затем в полученный раствор подается отвердитель ТС-10.

Тщательно перемешивают и закачивают в зону проведения ремонтно-изоляционных работ.

Данные испытаний подтвердили высокую эффективность предлагаемой полимерной композиции для проведения ремонтно-изоляционных работ.

1 Таблица 1

17 1, 13 22 1200 - 100 4,8

I7 1,14 20 720 4,9 60 5,2

1148973

Т а б л и ц а 2

ТС-10, NaOH, г г

М-70

Технологические показатели но

Содержание

Пример зтилового

4„ 50 С, из - 20

ИПа г /смз

Растекаемость, см

2,2

20 1,0 39 1,12 25

2,3 после пятимесячного хранения при 20 С

30 2 0 38 1,12

25 1,3 1,7

1 30 10

2 40 10 20

3 36 10 24 1,0 39 1,12 25

1,3 1,9.На девятом мес. хранения при 20 С смолы начала приобретать сиропообразную консистенцию (началось самоотвердение). К десятому месяцу смола отвердела).

П р и м е ч а н и е. 6„ — через 24 ч после начала загустевания, ИПа.

Составитель Е. Тангалычев

РедактоР Г. Волкова ТехРед Т.gубинчак Корректор В. Бутяга

Заказ 1840/20 спирта в смоле, 7.

1 30 10

2 40 10

3 36 10

30 2,0 38 1,12 25 1,8

24 1,0 39 1,11 25 1,9

1,0 39 1,12 25 1,3 1,9

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4