Наполненная вязкоупругая гелеобразная композиция


 


Владельцы патента RU 2280658:

Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) (RU)

Изобретение относится к получению наполненной гелеобразной композиции, обладающей вязкоупругими свойствами. Указанная наполненная вязкоупругая гелевая композиция содержит 1-2 об. части 0,5-2,0 мас. % водного раствора тетрабората натрия, 1-5 об. частей 1,0-8,0 мас. % водного раствора поливинилового спирта, 1-5 об. частей 1,0-8,0 мас. % водного раствора карбоксиметилцеллюлозы или 1-2 об. части 1,0-8,0 мас. % водного раствора полиакриламида, а также 1-3 об. части наполнителя. Динамическая вязкость композиции составляет от 642 до 2467,87 мПа·с, модуль Юнга от 61,12 Н/м2 до 81,12 Н/м2 и величина адгезии от 53,76 Н/м2 до 86,79 Н/м2. В качестве наполнителя используется песок с размером частиц 0,23-0,5 мм, лавсановое или пропиленовое волокно диаметром 70-100 микрон и длиной нити 3-6 см, или тефлоновые гранулы диаметром не более 1 мм. Изобретение может быть использовано в различных областях нефтяной и нефтедобывающей промышленности в качестве тампонажных растворов, для водоизоляции пластов и т.д., а также для очистки нефтепроводов от водных и газовых скоплений, для нанесения антикоррозионных, биоцидных и противоизносных покрытий на внутреннюю поверхность трубопровода. 2 табл.

 

Изобретение относится к получению наполненных гелеобразных композиций, обладающих вязкоупругими свойствами, и может быть использовано в различных областях нефтяной и нефтедобывающей промышленности в качестве тампонажных растворов, для водоизоляции пластов и т.д., а также для очистки нефтепроводов от водных и газовых скоплений, для нанесения антикоррозионных, биоцидных и противоизносных покрытий на внутреннюю поверхность трубопровода.

Известен патент США № 5284897, содержащий 70-93% воды, 5-25% частично гидролизованного поливинилового спирта, 0,5-3% пластификатора для него, 0,05-1,5% загустителя из группы натрийкарбоксиметилцеллюлозы, альгината натрия и ксантановых смол. Продукты, полученные по этому способу, обладают только клеющей способностью.

Известен также патент России № 2139424, основанный на сшивке растворов полисахаридов, где предусматривается предварительное смешение 10-водного раствора тетрабората натрия с глицерином с последующим добавлением щелочи и хромокалиевых квасцов.

Наиболее близкой по составу композицией является гелеобразная композиция (патент США № 5501274), где в качестве рыхлого несвязанного материала используют песок, а в качестве термопластичного материала выбирают по крайней мере один из группы, состоящей из полиолефинов, полиамидов, полиимидов, полиуретанов, полисульфонов, поликарбонатов, полиэстеров (сложных эфиров) и целлюлозы и их производных.

Недостатком этой композиции является недостаточная вязкость и упругость, длительное время приготовления состава, а также длительное время формирования геля.

Задачей предлагаемого изобретения является получение наполненных гелеобразных композиций с заданными свойствами (вязкость, упругость, адгезия и т.д.), быстрота получения, быстрое время формирования композиции. Технический результат достигается тем, что композиция содержит водный 1,0-8,0 мас.% раствор поливинилового спирта (ПВС), водный 1,0-8,0 мас.% раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) или водный 1,0-8,0 мас.% полиакриламида (ПАА), в качестве наполнителя композиция содержит песок с размером частиц 0,3-0,5 мм, лавсановое или полипропиленовое волокно диаметром 70-100 микрон и длиной нити 3-6 см, или тефлоновые гранулы, имеющие диаметр частиц не более 1 мм, а также дополнительно композиция содержит водный 0,5-2,0 мас.% раствор тетрабората натрия (ТБН) при следующем соотношении компонентов, об.ч.:

водный 0.5-2,0 мас.% раствор тетрабората натрия1-2
водный 1,0-8,0 мас.% поливинилового спирта1-5
водный 1,0-8,0 мас.% раствор карбоксиметилцеллюлозы или1-5
водный 1,0-8,0 мас.% раствор полиакриламида1-2
указанный наполнитель1-3

При контакте эти растворы вступают во взаимодействие с образованием гелеобразных композиций при добавке различных наполнителей. В качестве наполнителя композиция содержит песок с размером частиц 0,3-0,5 мм, лавсановое или полипропиленовое волокно с диаметром волокна 70-100 микрон и длиной нити 3-6 см, тефлоновые гранулы с диаметром частиц не более 1 мм.

В таблице 1 приведена динамическая вязкость (мПа·с) исходных растворов полимеров.

Таблица 1.
Концентрация растворов, %ПВСКМЦПАА
14.829.22.1
26.6156.332.4
311.4661.853.3
437.21411.3117.1
551.92800.2635.6
6100.13012.9780.4
7106.23276.7978.1
8112.43496.11032.8

Приводим примеры конкретных составов гелевых композиций.

Пример 1.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 6% раствора ПВС, 1,25 ч. 1% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ при комнатной температуре. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 642 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 61,12 Н/м2. Адгезия 53,76 Н/м2.

Примеры 2-46 приведены в таблице 2 (по прописи примера 1).

Пример 47.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 6% раствора ПВС, 1,25 ч. 0,5% раствора ТБН и (ПВС:ПАА=1:1) 5 ч. 3% раствора ПАА при комнатной температуре, перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 829 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 96,34 Н/м2. Адгезия 46,98 Н/м2.

Пример 48.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 ч. 1,5% раствора ТБН, (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ и 1 ч. песка, перемешивают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 924,06 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 50,41 Н/м2. Адгезия 51,54 Н/м2.

Пример 49.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 ч. 2% раствора ТБН, (ПВС:ПАА=1:1) 5 ч. 2% раствора ПАА и 3 ч. песка, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 1226,78 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 56,19 Н/м2. Адгезия 46,43 Н/м2.

Пример 50.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 7% раствора ПВС, 1,25 ч. 1,5% раствора ТБН, (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ и 1 ч. полипропиленового волокна, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 1819.62 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 69,28 Н/м2. Адгезия 91,78 Н/м2.

Пример 51.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 7% раствора ПВС, 1,25 ч. 2,0% раствора ТБН, (ПВС:ПАА=1:1) 5 ч. 2% раствора ПАА и 3 ч. полипропиленового волокна, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 2345.12 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 61,12 Н/м2. Адгезия 86,79 Н/м2.

Пример 52.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 7% раствора ПВС, 1,25 ч. 1,5% раствора ТБН, (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ и 1 ч. лавсанового волокна, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 2285.45 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 74,84 Н/м2. Адгезия 78,04 Н/м2.

Пример 53.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 7% раствора ПВС, 1,25 мл 0,5% раствора ТБН, (ПВС:ПАА=1:1) 5 ч. 2% раствора ПАА и 3 ч. лавсанового волокна, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 2467.87 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 81,12 Н/м2. Адгезия 63,05 Н/м2.

Пример 54.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 ч. 0,5% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 5% раствора КМЦ. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 11680 мПа·с. Т=0°С

Пример 54.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:1) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 мл 1,5% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 5% раствора КМЦ. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 4216 мПа·с. Т=30°С.

Пример 55.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:1) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 ч. 1% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 5% раствора КМЦ. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 2775 мПа·с. Т=60°С.

Пример 56.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 мл 1,5% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 5% раствора КМЦ. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 896 мПа·с. Т=80°С.

Пример 57.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 6% раствора ПВС, 1,25 1% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ, 1 ч. тефлона, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 1654,86 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 67,32 Н/м2. Адгезия 24.7 Н/м2.

В таблице 2 даны значения динамической вязкости η (мПа·с) гелевой композиции в зависимости от концентрации и соотношений полимеров ПВС и КМЦ при постоянной добавке компонента ТБН:ПВС=1:4, Т=20°С

Таблица 2
Соотношение ПВС:КМЦ1%ПВС+1%КМЦ2%ПВС+2%КМЦ3%ПВС+3%КМЦ4%ПВС+4%КМЦ5%ПВС+5%КМЦ
NНNНNНNНNН
1:1292.111118.720490291727384216
2:1398.612135.321587301906393550
3:14110.413147.422630312036403775
4:15111.814155.123769322284413812
5:16114.615162.124899332323424077
1:27129.116196.7253986344046433733
1:38141.5171380264112354135443661
1:49167.9182446274306364204453939
1:510181.2193910284928374472464970

Наполненная вязкоупругая гелеобразная композиция тампонажного раствора, содержащая водные растворы полимеров и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве водных растворов полимеров композиция содержит водный 1,0- 8,0 мас.% раствор поливинилового спирта, водный 1,0- 8,0 мас.% раствор карбоксиметилцеллюлозы или водный 1,0- 8,0 мас.% полиакриламида, в качестве наполнителя композиция содержит песок с размером частиц 0,3-0,5 мм, лавсановое или полипропиленовое волокно диаметром 70-100 мкм и длиной нити 3-6 см или тефлоновые гранулы, имеющие диаметр частиц не более 1 мм, а также дополнительно композиция содержит водный 0,5- 2,0 мас.% раствор тетрабората натрия, при следующем соотношении компонентов, об. ч.:

Водный 0,5- 2,0 мас.% раствор тетрабората натрия 1-2
Водный 1,0- 8,0 мас.% раствор поливинилового спирта 1-5
Водный 1,0- 8,0 мас.% раствор
карбоксиметилцеллюлозы или 1-5
Водный 1,0-8,0 мас.% раствор полиакриламида 1-2
Указанный наполнитель 1-3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к охране и восстановлению окружающей природной среды на нефте- и газодобывающих предприятиях и может быть использовано для утилизации отработанных буровых растворов, их детоксикации, а также в сельском хозяйстве при рекультивации нарушенных почв и земель.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для получения средств для детоксикации земель и рекультивации почв сельскохозяйственного назначения, а также при разработке способов их применения.

Изобретение относится к области мелиорации почв, а именно к составам для рекультивации. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для закрепления песков при строительстве и ремонте магистральных газо- и продуктопроводов, обочин автомобильных дорог, откосов каналов, оснований опор линий электропередач и связи, а также для других аналогичных целей.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в растениеводстве для улучшения водного режима почвы. .

Изобретение относится к вяжущим средствам для закрепления песков и может быть использовано для этих целей при строительстве, ремонте и эксплуатации магистральных газопроводов и продуктопроводов, железных и автомобильных дорог, откосов каналов, оснований опор линий электропередач и связи.

Изобретение относится к вяжущим средствам для закрепления песков и может быть использовано для их закрепления при строительстве и эксплуатации магистральных газопроводов и продуктопроводов, железных и автомобильных дорог, откосов каналов, оснований опор линий электропередач и связи.

Изобретение относится к вяжущим средствам для закрепления песков и может быть использовано для этих целей при строительстве и эксплуатации магистральных газопроводов, железных и автомобильных дорог, откосов каналов, оснований опор линий электропередач и связи.

Изобретение относится к вяжущим средствам для закрепления песков и может быть использовано для их закрепления при строительстве и эксплуатации магистральных газопроводов и продуктопроводов, железных и автомобильных дорог, откосов каналов, оснований опор линий электропередач и связи.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в борьбе против возбудителей грибковых, бактериальных и вирусных заболеваний, а также трипсов, клещей, нематод и слизней и, кроме того, для улучшения агрофизических свойств почвы.

Изобретение относится к области получения градиентных гелевых полимерных материалов на основе полиакриламида, а точнее к получению композиции на основе сополимеров акриламида и N,N'-метиленбисакриламида и материала на ее основе.

Изобретение относится к способу получения микрогелей регулируемого размера, которые могут использоваться в нефтяной и газовых скважинах для предупреждения притока воды.

Изобретение относится к области получения высокомолекулярных соединений, а именно к полимерным композициям, используемым для приготовления криогелей на основе поливинилового спирта.

Изобретение относится к водорастворимому, порошковому, полимерному составу, и такой состав может найти применение в качестве флокулянта для обезвоживания содержащих твердые вещества суспензий или шламов.
Изобретение относится к области офтальмологии и касается биологически инертных гелеобразных субстанций с высоким процентным содержанием воды. .

Изобретение относится к применению специфически модифицированного крахмала в качестве агента для получения термообратимого геля. .

Изобретение относится к технологии получения абсорбирующих композиций для изготовления продуктов одноразового действия, абсорбирующих физиологические жидкости.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к получению гидролизованного полиакриламида. .

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к гидрофобно модифицированным водорастворимым полимерам или комплексам названных полимеров с ПАВ. .
Изобретение относится к водным композициям, содержащим частицы химически сшитого водорастворимого или вододиспергируемого химического микрогеля. .
Наверх