Полимерный состав
Владельцы патента RU 2333347:
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано как для ремонтно-изоляционных работ (РИР), так и для проведения изоляции водопритоков и зон поглощения в нагнетательных и добывающих скважинах. Полимерный состав содержит, мас.%: ацетоноформальдегидная смола 60-93, карбамидоформальдегидная смола 1,86-30, щелочной отвердитель 0,4-2, вода остальное, при соотношении ацетоноформальдегидной смолы к карбамидоформальдегидной смоле 1:0,02÷0,5. Технический результат - повышение эффективности и качества изоляции зон поглощения и РИР. 1 табл.
Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано как для ремонтно-изоляционных работ (РИР), так и для проведения изоляции водопритоков и зон поглощения в нагнетательных и добывающих скважинах.
Известен полимерный тампонажный состав, включающий карбамидоформальдегидную смолу и алюмохлорид (А.с. №1763638, Е21В 33/138, БИ №35, 1992 г.).
Недостатками известного полимерного тампонажного состава являются: узкий диапазон отверждения (до 90 мин), низкие прочностные свойства и усадка образующегося камня. Входящая в состав карбамидоформальдегидная смола имеет короткий срок хранения (два месяца со дня изготовления, ГОСТ14231-88).
Известен полимерный тампонажный состав, включающий карбамидоформальдегидную смолу, ацетоноформальдегидную смолу и алюмохлорид (Пат РФ №2259469, Е21В 33/138, БИ №24, 2005 г.).
Известный состав содержит в качестве катализатора отверждения алюмохлорид, который обладает коррозионной активностью. Как показывает практика, применение полимерных тампонажных составов со щелочным катализатором отверждения предпочтительней.
Наиболее близким к предлагаемому составу является полимерный состав для изоляции водопритока и зон поглощения в скважине, содержащий ацетоноформальдегидную смолу, щелочной отвердитель, мочевину, воду (А.с №1040121, Е21В 33/138, БИ №33, 1983 г.).
Недостатками известного состава являются низкая прочность образующегося в пласте полимерного камня и влияние объема приготавливаемой композиции на стабильность ее эксплуатационных характеристик в связи с высокой экзотермичностью процесса отверждения состава. При малых объемах приготовленного полимерного состава (до 1 м3) сроки отверждения их более длительные и нестабильные, чем при больших объемах (более 1 м3). Кроме того, при приготовлении состава требуется нагрев ацетоноформальдегидной смолы до 50-60°С, что обуславливает ряд трудностей при приготовлении состава на промысле.
Технической задачей предложения является повышение эффективности и качества изоляции зон поглощения и ремонтно-изоляционных работ за счет исключения влияния объема приготавливаемой композиции на стабильность ее эксплуатационных характеристик и повышения прочностных характеристик полимерного тампонажного камня, а также расширение арсенала средств, применяемых для ремонтно-изоляционных работ (РИР), так и для проведения изоляции водопритоков и зон поглощения в нагнетательных и добывающих скважинах.
Задача решается известным полимерным составом, включающим ацетоноформальдегидную смолу, щелочной отвердитель и воду.
Новым является то, что полимерный состав дополнительно содержит карбамидоформальдегидную смолу, в соотношении ацетоноформальдегидной смолы к карбамидоформальдегидной смоле соответственно 1:0,02÷0,5 при следующем содержании компонентов, мас.%:
| ацетоноформальдегидная смола | 60-93; |
| карбамидоформальдегидная смола | 1,86-30; |
| щелочной отвердитель | 0,4-2; |
| вода | остальное |
Анализ патентной и научно-технической литературы позволил сделать вывод об отсутствии технических решений, содержащих существенные признаки заявленного состава, выполняющих аналогичную задачу, поэтому можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Применяемая ацетоноформальдегидная смола марки АЦФ-75 представляет собой однородную жидкость от светлого до коричневого цвета по ТУ 2228-006-48090685-2002.
Карбамидоформальдегидная смола марки КФЖ представляет собой однородную белого цвета суспензию по ГОСТ 14231-88.
Щелочной отвердитель представляет собой водный раствор едкого натра или смесь раствора едкого натра и кальцинированной соды.
Полимерный состав готовят следующим образом.
Готовят смесь из ацетоноформальдегидной и карбамидоформальдегидной смол. Для этого к ацетоноформальдегидной смоле добавляют карбамидоформальдегидную смолу и перемешивают. Время перемешивания зависит от объема приготавливаемой смеси и составляет от 5 до 15 минут.
Затем при перемешивании добавляют щелочной отвердитель. Предлагаемый состав при соотношении ацетоноформальдегидной смолы к карбамидоформальдегидной смоле соответственно 1:0,02÷0,5 и щелочного отвердителя при следующем содержании компонентов, мас.%:
| ацетоноформальдегидная смола | 60-93; |
| карбамидоформальдегидная смола | 1,86-30; |
| щелочной отвердитель | 0,4-2; |
| вода | остальное |
исключает влияние объема приготавливаемого состава на эксплуатационные характеристики, а также повышаются прочностные характеристики полимерного камня. Предлагаемый полимерный состав отличается простотой при приготовлении и позволяет расширить арсенал средств, применяемых для РИР, так и для проведения изоляции водопритоков и зон поглощения в нагнетательных и добывающих скважинах.
Используя то обстоятельство, что процесс отверждения ацетоноформальдегидной смолы сопровождается выделением тепла, замеряли температуру полимерного состава с интервалом в 5 минут.
При смешивании ацетоноформальдегидной и карбамидоформальдегидной смол образуется комплекс с межмолекулярными водородными связями, который затем отверждается в присутствии щелочного отвердителя. Вводимая карбамидоформальдегидная смола образует с ацетоноформальдегидной смолой промежуточный продукт за счет имеющихся реакционноспособных групп обеих смол. Температура разогрева ограничивается, и исключается зависимость объема приготавливаемого состава на его эксплуатационные характеристики.
Время отверждения полимерного состава определялось от момента смешивания компонентов до момента потери подвижности состава.
Прочностные характеристики отвержденных образцов определяли по ГОСТ 26798.1-96.
Ниже приведены примеры, подтверждающие возможность осуществления предложения в лабораторных условиях.
Пример 1.
Приготовили смесь смол в соотношении ацетоноформальдегидной смолы к карбамидоформальдегидной смоле соответственно 1:0,02 при следующем содержании компонентов, мас.%:
| ацетоноформальдегидная смола | 93; |
| карбамидоформальдегидная смола | 1,86 |
К приготовленной смеси смол добавили едкий натр 1 мас.%, воду 4,14 мас.% и перемешали. Время отверждения составило 50 минут как при 200 мл, так и при 1000 мл приготовленного состава. Температура состава через 5 минут составила 23°С. Прочность на изгиб составила - 5,2 МПа, на сжатие - 13,59 МПа. Усадка не наблюдается.
Примеры 2-6 осуществляют аналогично примеру 1.
Соотношения компонентов в полимерном составе, эксплуатационные параметры состава и камня приведены в таблице.
| Таблица | ||||||||||
| Содержание компонентов и эксплуатационные характеристики полимерного состава и образующегося камня. | ||||||||||
| № п/п | Полимерный состав, мас% | Эксплуатационные характеристики | ||||||||
| Время полного отверждения при 35°С, Ч-мин | Темпера тура состава ч/з 5 мин | Предел прочности, через 30 сут, МПа | Усадка, %, ч/з 30 сут | |||||||
| Ацетоноформальдегидная смола | Карбамидоформальдегидная смола | Едкий натр | Вода | Мочевина | при изгибе | при сжатии | ||||
| 1 | 93,0 | 1,86 | 1,0 | 4,14 | 0-50 / 0-50 | 23,0 | 5,2 | 13,59 | 0 | |
| 2 | 90,0 | 5,0 | 1,0 | 4,0 | 1-50/1-49 | 22,5 | 5,10 | 10,92 | 0 | |
| 3 | 80,0 | 15,0 | 1,0 | 4,0 | 2-20 / 2-20 | 22,3 | 4,79 | 10,28 | 0 | |
| 4 | 78,0 | 20,0 | 0,4 | 1,6 | 8-45 / 8-40 | 21,3 | 4,16 | 9,43 | 0 | |
| 5 | 75,0 | 20,0 | 1,0 | 4,0 | 4-05 / 4-06 | 22,2 | 4,08 | 11,95 | 0 | |
| 6 | 60,0 | 30,0 | 2,0 | 8,0 | 1-15/1-15 | 22,1 | 5,29 | 12,05 | 0 | |
| 7 | 47,5 | 47,5 | 1,0 | 4,0 | 6-20/6-18 | 20,1 | 2,62 | 5,37 | 5 | |
| 8 | 35,0 | 50,0 | 3,0 | 12,0 | Отверждение произошло не в полном объеме | 20,0 | - | - | - | |
| 9 | 98,5 | 1,0 | 0,1 | 0,4 | 20,0 | - | - | - | ||
| Состав по прототипу | ||||||||||
| 10 | 55 | 0,3 | 43,7 | 1 | 9-10 | 31,0 | 0,30 | 0 | ||
| 11 | 67 | 3,0 | 29,0 | 1 | 1-00 | 39,0 | 1,63 | 0 | ||
| 12 | 80 | 0,3 | 13,7 | 6 | 0-30 | 57,0 | 8,20 | 0 |
Уменьшение массового содержания в полимерном составе ацетоноформальдегидной смолы ниже 60% и увеличение содержания карбамидоформальдегидной смолы больше 30% ведет к ухудшению прочностных характеристик полимерного камня, ухудшению эксплуатационных характеристик. Увеличение массового содержания ацетоноформальдегидной смолы более 93% ведет к отверждению состава не в полном объеме.
Из таблицы видно, что предлагаемый полимерный состав исключает влияние объема приготавливаемого состава на эксплуатационные характеристики, а также повышаются прочностные характеристики полимерного камня. Предлагаемый полимерный состав отличается простотой при приготовлении и позволяет расширить арсенал средств, применяемых для РИР, так и для проведения изоляции водопритоков и зон поглощения в нагнетательных и добывающих скважинах.
Полимерный состав, включающий ацетоноформальдегидную смолу, щелочной отвердитель и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбамидоформальдегидную смолу в соотношении ацетоноформальдегидной смолы к карбамидоформальдегидной смоле 1:0,02÷0,5 соответственно при следующем содержании компонентов, мас.%:
| ацетоноформальдегидная смола | 60,00-93,00 |
| карбамидоформальдегидная смола | 1,86-30,0 |
| щелочной отвердитель | 0,4-2,0 |
| вода | остальное |
