КОМПАУНД ЭПОКСИДНОФЕНИЛЕНОВЫЙ ВОДОСОВМЕСТИМЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ Российский патент 2012 года по МПК C09K8/44 E21B33/138 

Описание патента на изобретение RU2458961C1

1. Область применения

До настоящего времени задача эффективного тампонирования водопритока при добыче нефти не решена, о чем свидетельствует тот факт, что в большинстве случаев нефть поступает в емкости и отстойники с содержанием загрязненной воды до 30-70 мас.%.

Предлагаемое техническое решение относится к полимерным материалам, в частности к эпоксидным компаундам «холодного» отверждения, отверждаемым аминными отвердителями в присутствии воды и растворенными в ней минеральными солями.

Компаунд предназначен для отверждения в нужном горизонте грунта с образованием прочного не растворимого в воде, но набухающего в ней полимера, например, при ликвидации водопритока из интервалов перфорации заколонного пространства в добываемую нефть и газ при бурении нефтегазовых скважин или для крепления грунтов зашахтного пространства стволов солевых шахт и штреков. Компаунд может быть использован для герметизации стыков и повреждений в различных конструкциях под землей, например канализационных коллекторов, фундаментов, а также в работах по переводу жидких отходов (в том числе радиоактивных), находящихся в нижней части днища судов и емкостей, в твердые или гелеобразные с закреплением их и последующим механическим удалением из опасной зоны для утилизации.

2. Уровень техники

Известно множество полимерных компаундов и составов, применяемых для устранения водопритока при бурении скважин для добычи нефти и газа, способных образовывать гели или твердые материалы.

Аналоги, близкие к предлагаемому решению, - технические решения, содержащие в составе своих композиций эпоксидные соединения.

Состав, содержащий алкилрезорциновую смолу с отвердителем аминного типа (а.с. СССР №486129, Е21В 33/138, Бюл. №36, 1975 г.), однако в таком решении компаунд имеет высокую вязкость при низкой температуре и недостаточную устойчивость к действию пластовых флюидов при повышенной температуре, кроме того, он гидрофобен и неспособен закрепляться в «трещиноватости» водопритока.

Другое техническое решение, предназначенное для изоляции и крепления скважин и также связанное с использованием алкилрезорциновой смолы (а.с. СССР №1629479, Е21В 33/138, Бюл. №7, 1991 г.), содержит дополнительно эпоксидиановую смолу, спиртовой раствор новолачной фенолформальдегидной смолы, поливинилбутираль и фурфурол, которые вводятся во взаимодействие для проведения модификации (форконденсация). Недостатком указанного состава является то, что наличие в нем растворителей - спирта и фурфурола при отверждении не позволит испариться растворителям и получить прочный полимер, поэтому и отмечена его недостаточная устойчивость к агрессивным средам, особенно к кислотным.

Более совершенная модификация эпоксидной смолы (RU 2128677, C08G 59/14, C09K 8/44, Бюл. №10, 10.04.1999 г.) получена смешением эпоксидиановой и любой фенолформальдегидной смолы, поливинилового спирта, формалина и диэтиленгликоля. Указанная модификация мало пригодна для тампонирования скважин от водопритока при бурении и герметизации стыков при эксплуатации, т.к. отверждается аминами в течение 5-6 часов, за это время водоприток все размоет. Используется как покрытие, а не гидроизоляция или тампонаж, поэтому в описании именно это и указано.

По а.с. СССР №1747678, E21B 33/128, 1992 г. для тампонирования водопритока в скважину используют смесь кремнийорганической смолы и соляной кислоты, что в настоящее время запрещено исходя из норм санитарно-гигиенической опасности для подземных вод. Кроме того, после выдержки состава в пласте в течение 16-24 часов проницаемость скважины снижается только на 20-25%, что может привести к его размыву и уносу в подземные воды.

По этой же причине затруднено использование решения по а.с. СССР 765497, E21B 33/13, где в составе используется метакриловая кислота, эпихлоргидрин как гелеобразователь и вода. Образование геля у такой композиции от двух до десяти суток и при этом наблюдается синерезис геля (явление самопроизвольного уменьшения объема геля с одновременным выделением наружу дисперсионной среды). Эпихлоргидрин - обжигающая кожу жидкость, содержащая хлор и эпоксидную группу, а это 1-ый класс опасности. Компоненты могут попадать в грунты и водоносные слои, а затем появиться в водоемах и колодцах.

Известен состав для изоляции водопритоков и поглощений в скважинах (а.с. СССР №1176063, E21B 33/138, Бюл. №32 от 30.08.1985 г.), содержащий сополимер метакрилата натрия и метакриловой кислоты, а вместо эпихлоргидрина используется водорастворимая алифатическая эпоксидная смола на основе триэтиленгликоля ТЭГ-1, поэтому указанное предложение можно принять наиболее близким аналогом к предлагаемому. Для сокращения времени гелеобразования используется ускоритель УП 606/2 (2,4,6-трисдиметиламинометилфенол). По данным приведенного источника, не известно отверждается ли он с требуемой скоростью в присутствии солей и кислот. Однако известно, что смолы ТЭГ-1 не позволяют получать прочную структуру полимера, противостоящую нагрузкам водопритока, а при разбуривании тампонажной пробки он может намотаться на бур и открыть водоприток.

Общим недостатком всех приведенных выше аналогов, как и наиболее близкого к предлагаемому техническому решению, является то, что не учитывается способность водоносного слоя при контакте с компаундом вымывать большую часть его водорастворимого компонента - обычно именно она определяет реакционную способность - поэтому тампонажные свойства проявляются через длительное время. Кроме того, из-за этого не образуется прочной адгезионной связи, т.е. крепления к «трещиноватости» грунта. Соответственно и стойкость к агрессивным флюидам в скважине также недостаточна.

3. Сущность изобретения

Задача при создании компаунда по повышению адгезионной и когезионной прочности в процессе тампонирования, химической устойчивости, устранению токсичности применяемых компонентов с обеспечением технологичности в полевых условиях, особенно в зимнее время, решается изобретением.

Компаунд эпоксиднофениленовый водосовместимый тампонажный, представляющий собой комплект из эпоксидсодержащей смоляной основы и отвердителя аминного типа, отличающийся тем, что эпоксидсодержащая смоляная основа получена эпоксидированием ароматически сопряженного гидроксифенилена, имеющего степень поликонденсации n=2, полученного при температуре 240-260°C из двухатомного фенола (алкилрезорцина) диглицидиловьм эфиром диэтиленгликоля со степенью поликонденсации n=0-2, при их мольном соотношении соответственно 1:5. Эпоксидирование проводят в расплаве при 120-165°C в присутствии 0,15 - 0,35 мас.% 2,4,6-трисдиметиламинометилфенола до масс. доли эпоксидных групп 6,0-9,0% и дополнительно смоляная часть содержит 15-25 мас.% технической воды. Содержание ингредиентов в составе комплекта компаунда, мас.ч.:

- вышеуказанная смоляная часть 100 - отвердитель аминного типа 2,0-12,0.

Компаунд также отличается тем, что его комплект в качестве отвердителя аминного типа в зависимости от сезона применения и специфики тампонирования водопритока состоит: на 100 мас.ч. смоляной части он содержит в мас.ч. от 2,0 до 2,7 диэтилентриамина и/или от 3,2 до 5,0 полиэтиленполиамина, и/или от 5,2 до 6,0 аминофенола АФ-2, и/или от 10,0 до 12,0 гамма-аминопропилтриэтоксисилана, и/или от 10,0 до 11,0 диаминодифенилметана, и/или их смеси, и/или другие составы, применяемые для отверждения эпоксидных смол.

По изобретательскому уровню при разработке смоляной части компаунда оказалось, что при растворении ее (смоляной части) в воде после синтеза они совмещаются без расслоения и выдерживают перемораживание при температуре минус 30°C.

При отверждении компаунда с содержанием воды более 25 мас.%, содержащей соли, кислоты, нефть и др. примеси, также не происходит его расслоения, что весьма эффективно при формировании тампонажной пробки. Кроме того, из смоляной части при образовании полимера при отверждении не вымываются компоненты, а наоборот, происходит дополнительное набухание его еще до 30% объема.

Основные параметры смоляной части и компаунда приведены в таблице.

Таблица № п/п Наименование параметра Параметр 1 Внешний вид Жидкость темно-коричневого цвета 2 Массовая доля нелетучих веществ, %: - для компаунда 80 концентрации 80±2 - для компаунда 100 концентрации 95-100 3 Массовая доля эпоксидных групп, % 6-9 4 Плотность 50% раствора компаунда 1,108 г/см3 Плотность 60% раствора компаунда 1,135 г/см3 5 Кинематическая вязкость - 50% раствора компаунда 267 мм2/сек - 60% раствора компаунда 800 мм2/сек

Отверждение компаунда с отвердителем в 6-10% водном соляном растворе и в нефти происходит без осложнений.

Адгезия к металлической поверхности трубы НКТ (насосно-компрессорная труба) при закачке к месту тампонирования незначительная, засмоливания поверхности трубы не происходит.

Адгезия к тампонируемой поверхности - трещиноватости проблемной зоны - обеспечивает прочное сцепление без вымывания и обеспечивает низкую водопроницаемость.

При использовании в качестве отвердителя полиэтиленполиамина (ПЭПА) в зависимости от концентрации компаунда меняется время отверждения от 90 мин (при 80% концентрации) до 365 мин (при 40% концентрации) при температуре 20°C и от 40 мин при температуре 60°C до 80 мин при вышеуказанных концентрациях.

Таким образом, изменение концентрации и температуры позволяет варьировать тампонажным составом в зависимости от условий и поставленных задач.

Исходные материалы:

- эпоксидная смола ДЭГ-1;

- олигомер АРГОФ-3;

- ускоритель 2,4,6-трисдиметиламинометилфенол марки К-54;

- отвердитель полиэтиленполиамин (ПЭПА); гамма-аминопропилтриэтоксисилан; аминофенол АФ-2; диаминодифенилметан;

- вода техническая или водопроводная.

Токсичность компаунда - общетехническая, как при работе с эпоксидными смолами. Пожароопасность, взрывоопасность при хранении, транспортировке и работе отсутствует.

Компаунд при получении (синтезе) освобождается от следов эпихлоргидрина (ЭХГ), содержащегося в ничтожном количестве в любых эпоксидных смолах. ЭХГ при синтезе удаляется и вступает в реакцию с гидроксилами алкилрезорцина, а при совмещении с водой - вода не отделяется от компаунда при перемещении в трубе и отверждении, поэтому попадание вредных веществ в окружающую среду сводится к минимальным количествам, что в условиях нефтедобычи является несущественным.

Диапазон граничных значений содержания компонентов при синтезе компаунда подобран для обеспечения технологических и эксплуатационных характеристик, как при хранении, транспортировке, загрузке, так и при эксплуатации по снижению водопритока в скважине. Отвердители и ускорители подбираются опытным путем так же как и для всех эпоксидных компаундов, известными методами. Водосовместимость с компаундом обеспечивается его природой и для технологических потребностей может изменяться по содержанию воды от 15 до 25 мас.%, а в частных случаях по предлагаемому решению - до 60 мас.%. Компаунд может поставляться с водой как в летнее, так и зимнее время, так как выдерживает перемораживание. Поставка может быть и без воды, но при растворении требуется подогрев до 20°C и интенсивное перемешивание. Количество вводимых отвердителей пересчитывается на сухой остаток, и они могут вводиться в раствор.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет преимущество перед известным, принятым за аналог, и обеспечивает требование заказчика по устранению водопритока в скважину, что способствует повышению дебита скважины, снижает затраты по тампонированию, не осложняет экологическую обстановку при добыче нефти и газа.

Похожие патенты RU2458961C1

название год авторы номер документа
ЭМАЛЬ ДЛЯ АТМОСФЕРОСТОЙКИХ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ РАДИАЦИОННОСТОЙКИХ И ДЕЗАКТИВИРУЕМЫХ ПОКРЫТИЙ 2005
  • Мещеряков Юрий Яковлевич
  • Рогозинская Лада Юрьевна
RU2307143C2
ЭМАЛЬ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ 2011
  • Мурашов Александр Валерьевич
  • Яговцев Антон Анатольевич
  • Максимов Дмитрий Андреевич
  • Зубков Вячеслав Дмитриевич
RU2472829C1
АРМАТУРА КОМПОЗИТНАЯ 2012
  • Зубков Вячеслав Дмитриевич
  • Сарксян Вагаршак Борисович
  • Ломакин Олег Геннадьевич
  • Максимов Дмитрий Андреевич
  • Бешлык Вячеслав Эдуардович
  • Фролов Григорий Витальевич
RU2509653C1
ЭМАЛЬ ДЛЯ АТМОСФЕРОСТОЙКОГО РАДИАЦИОННОСТОЙКОГО ДЕЗАКТИВИРУЕМОГО ПРОТИВООБРАСТАЮЩЕГО ГРИБОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ 2018
  • Лысов Аркадий Анатольевич
  • Мещеряков Юрий Яковлевич
  • Карпов Валерий Анатольевич
  • Ковальчук Юлия Лукинична
RU2703636C1
ПОЛИМЕРНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ 2010
  • Зубков Вячеслав Дмитриевич
  • Сарксян Вагаршак Борисович
  • Данилов Игорь Венедиктович
  • Ломакин Олег Геннадьевич
  • Максимов Дмитрий Андреевич
  • Бешлык Вячеслав Эдуардович
  • Фролов Григорий Витальевич
  • Мещеряков Юрий Яковлевич
RU2495892C2
Грунт-эмаль для защитного противокоррозионного эпоксидного покрытия с толщиной защитного слоя до 500 мкм, способ формирования защитного противокоррозионного эпоксидного покрытия и изделие с защитным противокоррозионным эпоксидным покрытием 2015
  • Полякова Светлана Орестовна
  • Поляков Михаил Викторович
RU2613985C1
ЭМАЛЬ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОЖАРОБЕЗОПАСНОГО БИОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ 2008
  • Мещеряков Юрий Яковлевич
  • Рогозинская Лада Юрьевна
  • Пашков Анатолий Иванович
  • Тушкова Нина Анатольевна
  • Мазлин Арнольд Анатольевич
  • Мурашов Александр Валерьевич
  • Медведков Сергей Юрьевич
  • Григорьев Юрий Иванович
RU2401854C2
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 2005
  • Белей Иван Ильич
  • Зиновьев Василий Михайлович
  • Карнаухов Николай Александрович
  • Коновалов Евгений Алексеевич
  • Наумов Борис Васильевич
  • Кустышев Игорь Александрович
  • Щербич Николай Ефимович
  • Вялов Виталий Вячеславович
  • Чернухин Владимир Иванович
  • Куценко Геннадий Васильевич
RU2288250C1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ 2002
  • Пономарев И.Н.
  • Балашов И.Н.
RU2220991C1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРИТОКА В НЕФТЯНЫЕ И ГАЗОВЫЕ СКВАЖИНЫ 2012
  • Кадыров Рамзис Рахимович
  • Стерлядев Юрий Рафаилович
  • Паршуков Николай Николаевич
  • Гумерова Екатерина Владимировна
  • Сахапова Альфия Камилевна
  • Хасанова Дильбархон Келамединовна
RU2504570C1

Реферат патента 2012 года КОМПАУНД ЭПОКСИДНОФЕНИЛЕНОВЫЙ ВОДОСОВМЕСТИМЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ

Изобретение относится к полимерным материалам, в частности к эпоксидным компаундам «холодного» отверждения аминными отвердителями в присутствии воды и растворенными в ней минеральными солями и продуктами нефтедобычи. Компаунд представляет собой комплект из эпоксидсодержащей смолы, включающий смоляную часть и отвердитель аминного типа. Эпоксидная смоляная основа получена эпоксидированием ароматически сопряженного гидроксифенилена, имеющего степень поликонденсации п=2, полученного при температуре 240-260°C из двухатомного фенола (алкилрезорцина) диглицидиловым эфиром диэтиленгликоля со степенью поликонденсации n=0-2 при их мольном соотношении соответственно 1:5, эпоксидирование проводят при температуре 120-165°С в присутствии 0,15-0,35 мас.% 2,4,6-трисдиметиламинометилфенола до маc. доли эпоксидных групп 6,0-9,0% и дополнительно смоляная часть содержит 15-25 мас.% технической воды и содержание ингредиентов в составе комплекта компаунда составляет, мас.ч.: вышеуказанная смоляная часть 100, отвердитель аминного типа 2,0-12,0. Технический результат - повышение эффективности изоляции водопритока. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 458 961 C1

1. Компаунд эпоксиднофениленовый водосовместимый тампонажный, представляющий собой комплект из эпоксидсодержащей смолы, как смоляной части и отвердителя аминного типа, отличающийся тем, что эпоксидная смоляная основа получена эпоксидированием ароматически сопряженного гидроксифенилена, имеющего степень поликонденсации n=2, полученного при температуре 240-260°C из двухатомного фенола (алкилрезорцина) диглицидиловьм эфиром диэтиленгликоля со степенью поликонденсации n=0-2 при их мольном соотношении соответственно 1:5, эпоксидирование проводят при температуре 120-165°C в присутствии 0,15-0,35 мас.% 2,4,6-трисдиметиламинометилфенола до мас. доли эпоксидных групп 6,0-9,0% и дополнительно смоляная часть содержит 15-25 мас.% технической воды и содержание ингредиентов в составе комплекта компаунда составляет, мас.ч.:
вышеуказанная смоляная часть 100 отвердитель аминного типа 2,0-12,0

2. Компаунд по п.1, отличающийся тем, что его комплект в качестве отвердителя аминного типа в зависимости от сезона применения и специфики тампонирования водопритока на 100 мас.ч. смоляной части содержит, мас.ч.: от 2,0 до 2,7 диэтилентриамина, и/или от 3,2 до 5,0 полиэтиленполиамина, и/или от 5,2 до 6,0 аминофенола АФ-2, и/или от 10,0 до 12,0 гамма-аминопропилтриэтоксисилана, и/или от 10,0 до 11,0 диаминодифенилметана, и/или их смеси и/или их смеси, и/или другие составы, применяемые для отверждения эпоксидных смол.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2458961C1

Состав для изоляции водопритоков и поглощений в скважинах 1983
  • Сидоров Игорь Андреевич
  • Поддубный Юрий Анатольевич
  • Сазонова Валентина Михайловна
  • Шварева Галина Николаевна
  • Милова Елизавета Иосифовна
  • Кан Владимир Александрович
  • Парфенова Галина Ивановна
SU1176063A1
Способ изоляции и крепления стволов скважин 1972
  • Дон Николай Семенович
  • Гриневский Игорь Николаевич
  • Лопатин Юрий Сергеевич
  • Калде Луи Янович
  • Нурксе Харри Хугович
  • Федоров Владимир Николаевич
SU486129A1
Модифицированная эпоксидная смола для изоляции и крепления скважин 1987
  • Калде Луй Яанович
  • Лаагер Элле Александровна
  • Гриневский Игорь Николаевич
  • Дон Николай Семенович
  • Левкин Владимир Терентьевич
SU1629479A1
МОДИФИЦИРОВАННАЯ ЭПОКСИДНАЯ СМОЛА ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ И КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН 1997
  • Бакиев Т.А.
  • Юсупов Х.З.
  • Загидуллин Р.Н.
  • Галлямов М.Ш.
  • Гриневский И.Н.
  • Гусаренков А.И.
  • Дмитриев Ю.К.
RU2128677C1
КАБЕЛЬ СВЯЗИ 2017
  • Веретенников Виктор Васильевич
RU2686112C2

RU 2 458 961 C1

Авторы

Мещеряков Юрий Яковлевич

Рогозинская Лада Юрьевна

Медведков Сергей Юрьевич

Перцев Алексей Васильевич

Березин Олег Анатольевич

Трушин Михаил Васильевич

Шрайбман Владимир Моисеевич

Чудинов Николай Павлович

Клячин Олег Николаевич

Даты

2012-08-20Публикация

2011-02-07Подача