Термостойкое газогенерирующее кислотообразующее высокопрочное топливо для скважинных аппаратов

Изобретение относится к созданию термостойких газогенерирующих кислотообразующих высокопрочных топлив для скважинных аппаратов различного механизма действия: пороховых аккумуляторов давления скважинных, пороховых генераторов давления, пулевых и кумулятивных перфораторов и др. для термобарического и химического воздействия на призабойную зону с целью повышения продуктивности нефтяных скважин. Термостойкое газогенерирующее кислотообразующее топливо для скважинных аппаратов включает окислитель - перхлорат аммония или перхлорат калия, или смесь перхлората аммония с перхлоратом калия, горючее связующее - соединение, имеющее в своей цепи α-окисный цикл - продукт взаимодействия эпихлоргидрина с дифенилолпропаном, или продукт взаимодействия эпихлоргидрина с олигодиеном, или продукт взаимодействия эпихлоригидрина с диэтиленгликолем или триэтиленгликолем, или их смесь, а также отверждающий агент - соединение аминного типа. Топливо может также содержать дибутилфталат, ди-(2-этилгексил)-себацинат, ди-(2-этилгексил)-фталат или пластификатор ЭДОС; алюминий; хлористый аммоний; соединение, содержащее в составе молекулы атом фтора, например политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен или литий фтористый; технический углерод; в качестве технологической добавки, например, эмульгатор марки N-23 или 1,2-диалкилглицерохолил-фосфат; оксид кремния; пигмент или краситель. Изобретение направлено на создание термостойкого газогенерирующего кислотообразующего высокопрочного топлива с повышенным уровнем прочности и термостойкости, повышенным содержанием кислотообразующих соединений - хлористого и фтористого водорода в продуктах сгорания. 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 23 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области создания твердых топлив для скважинных аппаратов различного механизма действия: пороховых аккумуляторов давления скважинных, пороховых генераторов давления, пулевых и кумулятивных перфораторов для термогазохимического и барического воздействия на призабойную зону пласта в нефтяных скважинах с одновременной кислотной обработкой с целью интенсификации добычи ресурсов.

Известны различные твердые топлива, которые могут быть использованы в скважинных аппаратах. Это газогенерирующие топлива на основе хлорсодержащего термопластичного горючего (патенты RU №2401253, МПК С06D 5/06, С06В 29/22, заявлено 11.06.2009 г.; №2401254, МПК С06D 5/06, С06В 29/22, заявлено 11.06.2009 г. ), углеводородного каучука (патенты RU №2395482, МПК С06D 5/06, С06В 29/22, заявлено 06.07.2009 г.; №2393139, МПК С06D 5/06, С06В 29/22, заявлено 06.07.2009 г.; №2182147 МПК С06D 5/06, С06В 29/22, заявлено 05.04.2000 г. ), на основе полидивинилизопренового каучука с концевыми эпоксидными группами (патент RU №2233975, МПК Е21В 43/248, заявлено 04.11.2002 г. ), бутадиенстирольного термоэластопласта (патенты RU №2183609, МПК С06D 5/00, С06В 29/02, заявлено 05.04.2000 г.; №2451004, МПК С06D 5/06, С06В 29/22, заявлено 06.07.2010 г. ), термопластичный твердотопливный состав на основе бутадиен-нитрильного каучука и нитрата аммония (патент RU №2444554, МПК С06D 5/06, С06В 31/30, С09K 8/60, заявлено 2.07.2010 г. ).

Топлива на основе термопластичного горючего (патенты №№2401253, 2401254, 2444554) имеют невысокий уровень прочности при повышенных температурах, что ограничивает их применение в глубоких высокотемпературных скважинах.

Топлива по патентам №№2395482, 2393139, 2182147, 2233975, 2183609 имеют недостаточно высокий уровень прочности при сжатии - менее 20 кгс/см2 при 20°C.

Наиболее близким аналогом по уровню прочности и термостойкости является термостойкое газогенерирующее твердое топливо (патент №2451004), включающее окислитель - перхлорат аммония или калия, или смесь гексогена и октогена, или их смесь, горюче-связующее - термоэластопласт ДСТ-30, катализатор горения, стабилизатор горения, антиоксидант, структурирующую, армирующую и технологические добавки, которое принято нами за прототип.

Недостатками данного топлива являются невысокие прочность (менее 25 кгс/см2 при 20°C) и термостойкость (температура начала интенсивного разложения Тнир не более 218°C), ограничивающие применение изделий из данного топлива в высокотемпературных скважинах. Кроме того, смешение состава проводят с использованием легколетучего растворителя, что приводит к усложнению и удорожанию технологического процесса изготовления зарядов и необходимости обеспечения его экологической безопасности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание термостойкого газогенерирующего кислотообразующего высокопрочного топлива с улучшенными прочностными характеристиками и высокой термостойкостью.

Технический результат достигается за счет рационального выбора компонентов и установления оптимального их содержания в композиции.

Предложено топливо для скважинных аппаратов, включающее окислитель - перхлорат аммония, или перхлорат калия, или смесь перхлората аммония с перхлоратом калия, горючее связующее и отверждающий агент, причем соотношение в смеси перхлората аммония и перхлората калия от 99:1 до 1:99.

Соотношение компонентов в предлагаемом топливе, мас. %:

Горючее связующее 7,3…25,0
Отверждающий агент 0,7…15,0
Окислитель Оостальное

В качестве горючего связующего топливо содержит соединение, имеющее в своей цепи α-окисный цикл и выбранное из группы, включающей: продукт взаимодействия эпихлоргидрина с дифенилолпропаном, продукт взаимодействия эпихлоргидрина с олигодиеном, продукт взаимодействия эпихлоргидрина с диэтиленгликолем или триэтиленгликолем, или их смесь. В качестве отверждающего агента оно содержит соединение аминного типа, например отверждающий агент, представляющий собой эвтектическую смесь ароматических полиаминов, марки УП-0638/1, или марки УП-0638/2 (ТУ 6-10-35-90), или марки Этал-0638/2, или марки Этал-1472 (ТУ 2257-1472-18826195-05), или отверждающий агент, представляющий собой продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этилендиамина, марки АФ-2М, или марки АФ-2 (ТУ 2494-052-00205423-2004), или арамин -модифицированный ароматический полиамин (ТУ 2415-164-05786904-02), или продукт взаимодействия диэтилентриамина с бутилметакрилатом, или полиэтиленполиамин, или 3-аминометил-3,5,5-триметилциклогексиламин, или диаминодифенилметан, или 3,3′-дихлор-4,4′-диаминодифенилметан, или гексаметилендиамин, или его раствор в спирте.

Предлагаемое топливо может также содержать 0,1…10,0 мас. % дибутилфталата или ди-(2-этилгексил)-себацината, или ди-(2-этилгексил)-фталата, или пластификатора ЭДОС, представляющего собой смесь производных 1,3-диоксанов (ТУ 2493-003-13604749-93); 0,1…10,0 мас. % алюминия; 0,1…25,0 мас. % хлористого аммония; 0,1…40,0 мас. % соединения, имеющего в составе молекулы атомы фтора, например, политетрафторэтилена или политрифторхлорэтилена, или лития фтористого; 0,1…3,0 мас. % технического углерода; 0,01…1,0 мас. % технологической добавки, например, эмульгатора марки N-23 или 1,2-диалкилглицерохолил-фосфата; 0,01…0,2 мас. % оксида кремния; 0,01…3,0 мас. % пигмента или красителя.

Процесс изготовления предлагаемого топлива заключается в смешивании компонентов без использования легколетучего растворителя, заливке или запрессовке топливной массы в формы требуемых размеров с последующей полимеризацией при температуре 20…80°С в течение 2…72 часов.

Содержание горючего связующего менее 7,3 мас. % недостаточно для обеспечения монолитности заряда, более 25,0 мас. % - снижает энергоемкость топлива. Содержание отверждающего агента в топливе подбирают опытным путем.

Топливо может дополнительно содержать пластификатор ЭДОС, или дибутилфталат, или ди-(2-этилгексил)-себацинат, или ди-(2-этилгексил)-фталат, выполняющие функции пластификатора. Содержание его в топливе более 10,0 мас. % приводит к снижению его прочности.

В случаях, когда требуется высокая энергоемкость топлива для обеспечения более высокой эффективности скважинного аппарата, например для вскрытия нефтяных пластов и других целей, целесообразно введение в состав топлива алюминия в качестве энергетической добавки. Введение алюминия в количестве менее 0,1 мас. % не приводит к заметному увеличению энергоемкости топлива. При увеличении содержания алюминия более 10,0 мас. % увеличивается до неприемлемых значений содержание конденсированной фазы в продуктах сгорания, снижающей как качество нефти, так и долговечность работы скважинного аппарата многоразового использования.

Введение в топливо хлористого аммония в качестве газообразующей добавки позволяет увеличить содержание в продуктах сгорания кислотообразующего соединения - хлористого водорода. При содержании хлористого аммония менее 0,1 мас. % количество хлористого водорода практически не увеличивается. Содержание хлористого аммония более 25,0 мас. % нецелесообразно, так как приводит к снижению энергоемкости топлива и температуры продуктов сгорания, а значит и эффективности работы скважинного аппарата.

Введение в топливо соединения, имеющего в составе молекулы атомы фтора, например политетрафторэтилена, или политрифторхлорэтилена, или лития фтористого, в количестве до 40,0 мас. % позволяет получить в продуктах сгорания хлористый и фтористый водород, которые в скважинной жидкости образуют смесь соляной и плавиковой кислот, эффективную при обработке терригенных коллекторов.

Технический углерод в качестве упрочняющей добавки целесообразно вводить в количестве 0,1…3,0 мас. %. Меньшее количество не оказывает упрочняющего эффекта, большее - отрицательно влияет на технологичность состава.

Введение технологической добавки, например эмульгатора марки N-23 или 1,2-диалкилглицерохолил-фосфата, целесообразно в количестве 0,001…1,0 мас. %. Использование меньшего количества добавки неэффективно, содержание более 1,0 мас. % снижает прочность топлива.

Для придания требуемого цвета в топливо дополнительно вводят краситель или пигмент, например неорганический - оксид или соль металла, или органический - трифенилметановый, или фталоцианиновый, или полициклический, или азопигмент, или азолак в количестве 0,01…3,0 мас. %.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примерами, приведенными в таблицах 1,2. Там же приведены характеристики одного из вариантов (обр. 4) прототипа. Количество кислотообразующих соединений (хлористого и фтористого водорода) в продуктах сгорания в пересчете на 12%-ную соляную и плавиковую кислоты для вариантов предлагаемого изобретения и прототипа получено расчетным путем при одинаковых условиях - в условиях постоянного объема при давлении 50 МПа.

Все варианты предлагаемого изобретения превосходят прототип по прочностным характеристикам и имеют более высокую термостойкость - температура начала разложения более 240°C. Варианты топлива, содержащие хлористый аммоний и соединение, имеющее в составе молекулы атомы фтора, например политетрафторэтилен и политрифторхлорэтилен, превосходят прототип также и по содержанию кислотообразующих соединений - хлористого и фтористого водорода в продуктах сгорания в пересчете на 12%-ную соляную и плавиковую кислоты.

Предлагаемое топливо отработано в опытных условиях АО "НИИПМ" с положительным результатом. Подтверждено, что состав является оптимальным по содержанию и соотношению компонентов и полностью решает поставленные задачи.

1. Термостойкое газогенерирующее кислотообразующее высокопрочное топливо для скважинных аппаратов, включающее окислитель - перхлорат аммония или перхлорат калия, или смесь перхлората аммония с перхлоратом калия, горючее связующее, отличающееся тем, что в качестве горючего связующего оно содержит соединение, имеющее в своей цепи α-окисный цикл и выбранное из группы, включающей: продукт взаимодействия эпихлоргидрина с дифенилолпропаном, продукт взаимодействия эпихлоргидрина с олигодиеном, продукт взаимодействия эпихлоргидрина с диэтиленгликолем или триэтиленгликолем, или их смесь, а также дополнительно содержит отверждающий агент - соединение аминного типа, при соотношении перхлората аммония и перхлората калия в смеси от 99:1 до 1:99 и следующем соотношении компонентов, мас.%:

Горючее связующее 7,3-25,0
Отверждающий агент 0,7-15,0
Окислитель остальное

2. Топливо по п. 1, которое в качестве горючего связующего содержит смесь продукта взаимодействия эпихлоргидрина с дифенилолпропаном и продукта взаимодействия эпихлоргидрина с диэтиленгликолем или триэтиленгликолем в соотношении 1:99-99:1,
или смесь продукта взаимодействия эпихлоргидрина с дифенилолпропаном и продукта взаимодействия эпихлоргидрина с олигодиеном в соотношении 1:99-99:1,
или смесь продукта взаимодействия эпихлоргидрина с диэтиленгликолем или триэтиленгликолем и продукта взаимодействия эпихлоргидрина с олигодиеном в соотношении 1:99-99:1,
или смесь продукта взаимодействия эпихлоргидрина с дифенилолпропаном, продукта взаимодействия эпихлоргидрина с диэтиленгликолем или триэтиленгликолем и продукта взаимодействия эпихлоргидрина с олигодиеном в соотношении 1:1:98-1:98:1-98:1:1.

3. Топливо по п. 1, в котором используют отверждающий агент марки УП-0638/1, или марки УП-0638/2, или марки Этал-0638/2, или марки Этал-1472, или марки АФ-2, или марки АФ-2М, или арамин, или продукт взаимодействия диэтилентриамина с бутилметакрилатом, или полиэтиленполиамин, или 3-аминометил-3,5,5-триметилциклогексиламин, или диаминодифенилметан, или 3,3′-дихлор-4,4′-диаминодифенилметан, или гексаметилендиамин или его раствор в спирте.

4. Топливо по п. 1, которое дополнительно содержит дибутилфталат или ди-(2-этилгексил)-себацинат, или ди-(2-этилгексил)-фталат, или пластификатор ЭДОС в количестве 0,1-10,0 мас.%.

5. Топливо по п. 1, которое дополнительно содержит алюминий в количестве 0,1-10,0 мас.%.

6. Топливо по п. 1, которое дополнительно содержит хлористый аммоний в количестве 0,1-25,0 мас.%.

7. Топливо по п. 1, которое дополнительно содержит технический углерод в количестве 0,1-3,0 мас.%.

8. Топливо по п. 1, которое дополнительно содержит технологическую добавку в количестве 0,001-1,0 мас.%.

9. Топливо по п. 8, в котором в качестве технологической добавки используют эмульгатор марки N-23 или 1,2-диалкилглицерохолил-фосфат.

10. Топливо по п. 1, которое дополнительно содержит соединение, имеющее в составе молекулы атомы фтора, в количестве 0,1-40,0 мас.%.

11. Топливо по п. 10, в котором в качестве соединения, имеющего в составе молекулы атомы фтора, используют политетрафторэтилен или политрифторхлорэтилен, или литий фтористый.

12. Топливо по п. 1, которое дополнительно содержит оксид кремния в количестве 0,01-0,2 мас.%.

13. Топливо по п. 1, которое дополнительно содержит пигмент или краситель в количестве 0,01-3,0 мас.%



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтедобычи и, в частности, к методам кислотной обработки призабойной зоны пласта с последующим вводом скважины в эксплуатацию. Способ также может быть применен при капитальном ремонте скважин и, в частности, при очистке каналов продуктивного пласта.

Изобретение относится к нефтедобыче. Технический результат - увеличение эффективности и успешности проведения обработки призабойной зоны ОПЗ.
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам обработки призабойной зоны скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности кислотной обработки призабойной зоны пласта в добывающих и нагнетательных скважинах, повышении нефтеотдачи пластов.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны горизонтальных стволов скважин, вскрывших карбонатную породу.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны горизонтальных стволов скважин, вскрывших карбонатный коллектор.

Настоящее изобретение относится к вязкоупругим текучим средам, загущенным кислым композициям, а также к способам их использования. Водная вязкоупругая текучая среда для обработки подземного пласта, содержащая по меньшей мере одну композицию гелеобразующего вещества, где указанная композиция гелеобразующего вещества содержит по меньшей мере одно вязкоупругое поверхностно-активное вещество приведенной общей формулы, и систему растворителей, которая содержит воду, одноатомный спирт и двухатомный или многоатомный спирт, при массовом соотношении указанного одноатомного спирта и указанного двухатомного или многоатомного спирта от 1,0 до 2,2.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение нефтеотдачи неоднородного карбонатного коллектора.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при интенсификации добычи нефти из продуктивных карбонатных пластов. Технический результат - повышение эффективности обработки скважины.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение нефтеотдачи карбонатного коллектора.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение нефтеотдачи неоднородного карбонатного коллектора.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - повышение нефтеотдачи обводненного нефтяного пласта за счет доотмыва остаточной нефти.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в процессах добычи, транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов. Состав для предотвращения асфальтеносмолопарафиновых отложений, включающий блок-сополимер оксидов этилена и пропилена, поверхностно-активное вещество и растворитель, содержит дополнительно масло ПОД и в качестве растворителя углеводородный растворитель, получаемый при производстве синтетического каучука в виде пипериленовой фракции, при следующем соотношении компонентов, мас.%: блок-сополимер оксидов этилена и пропилена 20-70, масло ПОД 20-52, поверхностно-активное вещество 1-10, указанная пипериленовая фракция - остальное.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности для вскрытия пластов-коллекторов, содержащих нефть, газ или конденсат. Технический результат - повышение эффективности вскрытия продуктивных пластов в процессе бурения нефтяных и газовых скважин, сохранение фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов.

Изобретение относится к буровым растворам на водной основе и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважин, преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород в терригенных и солевых отложениях в условиях воздействия высоких температур до 200°С.

Группа изобретений относится к кондиционированию грунта при работе туннелепроходческих механизированных комплексов ТПМК в забое, консолидации и стабилизации плывунных водонасыщенных грунтов.

В настоящем изобретении предложены модифицированные проппанты и способы их получения. Модифицированный проппант, содержащий субстрат частицы проппанта и гидрогелевое покрытие, где указанное покрытие содержит образующий гидрогель полимер, имеет толщину от 0,01% до 20% среднего диаметра указанного субстрата, образующий гидрогель полимер набухает при контакте с жидкостью на водной основе с образованием гидрогелевого покрытия вокруг субстрата частицы проппанта, после гидратации и набухания указанное покрытие имеет толщину от 10% до 1000% среднего диаметра частиц субстрата проппанта, указанный образующий гидрогель полимер поперечно сшит с обеспечением при этом повышения свойств полимера к водопоглощению и набуханию.
Настоящее изобретение относится к схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, содержащей гидравлический цемент, цементную пыль, воду, добавку, замедляющую схватывание, и ускоритель схватывания цемента; при этом схватываемая композиция свободна от микросфер и сохраняет удобное для перекачивания насосом текучее состояние в течение, по меньшей мере, около одного дня; при этом ускоритель схватывания цемента присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от примерно 0,1 до примерно 4 вес.%, причем ускоритель схватывания цемента содержит по меньшей мере две добавки, выбранные из группы, в которую входят хлорид кальция, формиат цинка и ацетат кальция.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока в скважину с использованием жидкого стекла, и может быть использовано для изоляции краевой или нагнетаемой системой поддержания пластового давления воды, а также ликвидации конуса обводнения.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - повышение эффективности воздействия на пласт путем значительного снижения скорости реакции кислотного состава с породой пласта, увеличение охвата пласта обработкой, увеличение текущей нефтеотдачи пласта, исключение загрязнения призабойной зоны пласта.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к области в условиях соленосных отложений с присутствием сероводорода, а именно к сероводородостойким тампонажным растворам, используемым для крепления обсадных колонн, установки отсекающих мостов и создании флюидоупорных изоляционных покрышек.

Изобретение относится к смешению компонентов взрывчатых составов, в том числе смесевых ракетных твердых топлив (СРТТ). После подготовки компонентов осуществляют дозирование жидковязких и порошкообразных компонентов, включая взрывчатое вещество и окислитель, и их перемешивание.

Изобретение относится к созданию термостойких газогенерирующих кислотообразующих высокопрочных топлив для скважинных аппаратов различного механизма действия: пороховых аккумуляторов давления скважинных, пороховых генераторов давления, пулевых и кумулятивных перфораторов и др. для термобарического и химического воздействия на призабойную зону с целью повышения продуктивности нефтяных скважин. Термостойкое газогенерирующее кислотообразующее топливо для скважинных аппаратов включает окислитель - перхлорат аммония или перхлорат калия, или смесь перхлората аммония с перхлоратом калия, горючее связующее - соединение, имеющее в своей цепи α-окисный цикл - продукт взаимодействия эпихлоргидрина с дифенилолпропаном, или продукт взаимодействия эпихлоргидрина с олигодиеном, или продукт взаимодействия эпихлоригидрина с диэтиленгликолем или триэтиленгликолем, или их смесь, а также отверждающий агент - соединение аминного типа. Топливо может также содержать дибутилфталат, ди--себацинат, ди--фталат или пластификатор ЭДОС; алюминий; хлористый аммоний; соединение, содержащее в составе молекулы атом фтора, например политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен или литий фтористый; технический углерод; в качестве технологической добавки, например, эмульгатор марки N-23 или 1,2-диалкилглицерохолил-фосфат; оксид кремния; пигмент или краситель. Изобретение направлено на создание термостойкого газогенерирующего кислотообразующего высокопрочного топлива с повышенным уровнем прочности и термостойкости, повышенным содержанием кислотообразующих соединений - хлористого и фтористого водорода в продуктах сгорания. 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 23 пр.

Наверх