ТЕРМОСТОЙКИЙ ВОДОНАБУХАЮЩИЙ ПАКЕР Российский патент 2022 года по МПК E21B33/12 F16J15/32 C08L101/14 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при производстве водонабухающих пакеров.

Известен набухающий пакер в посадочном ниппеле (Патент РФ №2554610, опубл. 27.06.2015), включающий узел скважинного фильтра, имеющий верхний конец, и сегмент неперфорированной несущей трубы. При этом сегмент неперфорированной несущей трубы расположен рядом с верхним концом узла скважинного фильтра, съемный элемент на верхнем конце неперфорированной несущей трубы, набухающий материал, прикрепленный к внешней стороне неперфорированного основания. Набухающий материал имеет первый диаметр и второй диаметр. Второй диаметр больше, чем первый диаметр.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является водонабухающий пакер (Патент РФ № 2580564, опубл. 10.04.2016), включающий корпус и многослойный набухающий материал с прослоями в каждом слое.

Общим недостатком вышеуказанных и известных водонабухающих пакеров является невысокая термостойкость, т. е. изолирующая способность пакера при повышенных температурах, особенно активно проявляющаяся в наклонных и горизонтальных скважинах. Это обусловлено тем, что даже в вертикальных скважинах пакер касается одной стороной стенки скважины. Контакт с водой, вызывающей набухание, осуществляется преимущественно с противоположной стороны. Пакер набухает однобоко, с одной стороны. Расстояние от корпуса пакера до стенки скважины оказывается равным удвоенному зазору между пакером и стенкой. Прижатие набухающего полимера к стенкам скважины оказывается разным. При больших перепадах давления перед и после пакера такого прижатия оказывается недостаточно для разобщения или изоляции интервалов скважины. Особенно этот недостаток проявляется при повышенной температуре в зоне постановки пакера и в горизонтальных скважинах, где пакер лежит на стенке ствола скважины. При повышенный температурах 200 – 250 °С изолирующая способность пакера снижается, пакер пропускает жидкость или газ в пространстве между стенкой скважины и рабочим набухающим слоем пакера.

В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении термостойкости пакера.

Задача решается тем, что термостойкий водонабухающий пакер включает корпус и набухающий материал, выполненный четырехслойным с прослоями в каждом слое, с исходным материалом первого прослоя первого слоя, приклеенным к корпусу, и со всеми исходными материалами всех слоев, подвергнутых совместной и одновременной вулканизации, в качестве первого слоя набухающего материала использованы от 2 до 5 прослоев общей толщины в пределах от 6 до 15 мм материала, имеющего увеличение объема при набухании в воде 1,5 – 2,0 % и термостойкость 250 - 260 °С, в качестве второго слоя набухающего материала использованы от 4 до 12 прослоев общей толщины в пределах от 8 до 18 мм материала, имеющего увеличение объема при набухании в воде 150 – 200 % и термостойкость 240 - 250 °С, в качестве третьего слоя набухающего материала использованы от 2 до 8 прослоев общей толщины в пределах от 10 до 20 мм материала, имеющего увеличение объема при набухании в воде 350 – 400 % и термостойкость 230 - 240 °С, в качестве четвертого слоя использованы от 2 до 8 прослоев общей толщины в пределах от 10 до 20 мм материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток 250 – 350 % и термостойкость прядка 240 – 250 °С.

В термостойком водонабухающем пакере в качестве исходного материала первого слоя использована смесь, включающая, масс. ч.:

каучуковое связующее 100;

вулканизующая группа 10,0-15,0;

наполнители 6,0-10,0;

природный силикат магния (волокно) 16,0-17,0;

алюмосиликатные полые микросферы 12,0-20,0;

пластификатор 16,0-19,0.

В термостойком водонабухающем пакере в качестве исходного материала второго слоя использована смесь, включающая, масс. ч.:

каучуковое связующее 100;

вулканизующая группа 10,0-15,0;

наполнители 6,0-10,0;

природный силикат магния (волокно) 10,0-12,0;

алюмосиликатные полые микросферы 10,0-16,0;

пластификатор 16,0-19,0;

водопоглощающий анионный полимер акриламида 50,0-100,0.

В термостойком водонабухающем пакере в качестве исходного материала третьего слоя использована смесь, включающая, масс. ч.:

каучуковое связующее 100;

вулканизующая группа 10,0-15,0;

наполнители 6,0-10,0;

природный силикат магния (волокно) 4,0-8,0;

пластификатор 16,0-19,0;

водопоглощающий анионный полимер акриламида 50,0-80,0;

полиакриламид 100,0-200,0.

В термостойком водонабухающем пакере в качестве исходного материала четвертого слоя использована смесь, включающая, масс. ч.:

каучуковое связующее 100;

вулканизующая группа 10,0-15,0;

наполнители 12,0-24,0;

природный силикат магния (волокно) 4,0-8,0;

пластификатор 16,0-19,0;

водопоглощающий анионный полимер акриламида 200,0-280,0.

Для создания слоев водонабухающего элемента пакера используют следующие компоненты.

В качестве каучукового связующего пригодны практически любые каучуки, способные вулканизоваться до резиноподобного состояния. Например, возможно использовать тройной сополимер этилена, пропилена и этилиденнорборнена с содержанием пропилена от 22 до 32%, с вязкостью по Муни при температуре 125 °С в пределах 48-80 усл. ед. Этилиденнорборнен в сополимере используют в пределах 3,7-7,0 %. Возможно использовать фторкаучук по ГОСТ 18376-79 с вязкостью по Муни (МБ4+4) при температуре 125 °С 80-105 усл. ед., условной прочностью при разрыве 13,2 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 100%, усадкой (16-25) %. Возможно применение импортного хлоропренового каучука (Инструкция № 16-405130-2003) с условной прочностью при растяжении не менее 20,0 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 800 %, вязкостью по Муни, МБ 1+4 (100 °С), 45-55 усл. ед., растворимостью в хлороформе не менее 95 %.

В качестве вулканизующей группы используют серу молотую с содержанием массовой доли серы не менее 99,98% для резиновых изделий и каучуков по ГОСТ 127.4-93, вулканизующие системы серии Вулкаген по МА 2491-0010-2007, МА 2491-0005-07 с массовой долей основного вещества не менее 80,0%, активаторы вулканизации: магнезия жженая по ГОСТ 844-79 с содержанием окиси магния не менее 95% и белила цинковые по ГОСТ 202-84 с содержанием массовой доли соединений Zn в пересчете на ZnO не менее 99,7%.

В качестве наполнителя используют мел по ТУ 5743-008-0510542-96 с массовой долей углекислого кальция и углекислого магния в пересчете на углекислый кальций не менее 98,0%, или углерод технический по ГОСТ 7885-86 с удельной условной поверхностью не менее 18 м²/г и адсорбцией дибутилфталата 93-100 см³/100 г.

Природный силикат магния используют в качестве армирующего наполнителя в виде минерального волокна по ГОСТ 12871-93.

В качестве пластификатора используют масло-мягчитель по ТУ 38.1011217-89, масло индустриальное по ТУ 0253-043-48120848-2005 с кинематической вязкостью при 40 °С 25-51 мм²/с., битум нефтяной по ГОСТ 781-78 с температурой размягчения по кольцу и шару 125-135 °С, глубиной проникновения иглы при 25 °С 30-40 мм, массовой долей золы не более 0,5 %.

Алюмосиликатные полые микросферы используют в качестве термостойкого ингредиента и представляют собой стеклокристаллические шарики, которые образуются при высокотемпературном факельном сжигании угля. Насыпная плотность микросфер 0,4-0,45 г/см³, температура плавления 1400-1500 °С, потери массы при прокаливании 0,8 %, фракционный состав 100-500 мкм, выпускаются по ТУ 5712-00456369694.

В качестве полиакриламида используют Праестол 853ВС по ТУ 2216-001-40910172-98 с расстоянием между сшивками 350-700 ангстрем, молекулярной массой более миллиона, равновесным поглощением в дистиллированной воде в пределах 150-400 г/г, с содержанием гель-фракции 80 %, термостойкий до 190 °С.

В качестве водопоглощающего анионного полимера акриламида используют полиакриламид марки В-400 по ТУ 2216-016-55373366-2007 с длиной полимерной цепи между сшивками 200-300 ангстрем, с равновесным водопоглощением в дистиллированной воде 30-50 г/г, с содержанием гель-фракции 100 %, термостойкий до 250 °С.

В рецептуре третьего слоя с целью увеличения степени набухания использован полиакриламид Праестол 853ВС по ТУ 2216-001-40910172-98 с длиной полимерной цепи между сшивками 350-700 ангстрем, с равновесным водопоглощением в дистиллированной воде 150-400 г/г, с содержанием гель-фракции 80%, 15% макромолекул находится в свободном состоянии.

Исходные материалы слоев водонабухающего пакера производят на вальцах смесительных типа СМ 2100 660/660. Вальцуют и одновременно разогревают эластомер, вводят наполнители и 30 % абсорбирующего полимера, вводят природный алюмосиликат магния (волокно), алюмосиликатные полые микросферы, оставшуюся часть абсорбирующего полимера и вулканизующую группу. Вальцуют полученную смесь до однородности, пропускают через необходимый зазор между валками и срезают материал в виде полотна. Температуру валков при вальцевании поддерживают не более 70°С.

Пакер собирают следующим образом.

На обезжиренную поверхность корпуса пакера наносят первый слой двухкомпонентного конструкционного клея на основе эпоксидной смолы. Первый слой клея является грунтовкой. После сушки первого слоя клея в течение 50-60 мин наносят второй слой клея. После нанесения второго слоя клей сушат в течение 30-40 мин. Корпус с высохшим клеевым слоем устанавливают в зажимное устройство сборочного станка. На корпус наклеивают исходный материал первого прослоя первого слоя в виде полотна. При вращении корпуса со скоростью 30 - 50 об/мин на корпус наносят исходный материал в виде полотна прослоев первого слоя по всей длине пакера. Каждый прослой предварительно выкраивают в зависимости от диаметра корпуса и набухающего элемента пакера. Конец полотна первого слоя прикатывают по всей длине пакера. Каждый последующий слой накладывают на предыдущий с нахлестом в 1 - 2 мм. Нахлест прикатывают. В зависимости от диаметра набухающего элемента пакера количество прослоев, приведенного выше состава, может быть от 2 до 5. Количество прослоев зависит от наружного диаметра эластомера и от условий эксплуатации пакеров.

После нанесения необходимого количества прослоев первого слоя наносят прослои второго слоя. Методика нанесения прослоев не меняется. Количество прослоев зависит от диаметра пакера и может быть от 4 до 12.

После нанесения необходимого количества прослоев второго слоя наносят прослои третьего слоя. Методика нанесения прослоев не меняется. Количество прослоев зависит от диаметра пакера и может быть от 2 до 8.

После нанесения необходимого количества прослоев третьего слоя наносят прослои четвертого слоя. Методика нанесения прослоев не меняется. Количество прослоев зависит от диаметра пакера и может быть от 2 до 8.

После нанесения всех слоев резиновой смеси пакер забинтовывают при вращении со скоростью 30 - 50 об/мин бинтовочной лентой в три слоя. Забинтованный пакер заматывают прорезиненной тканью для предотвращения попадания острого пара при вулканизации.

Пакер помещают в вулканизационный котел, где производят вулканизацию исходных смесей под действием острого пара при температуре 147-151°С в течение 35-50 мин. Время вулканизации зависит от диаметра пакера. После остывания пакер разбинтовывают и протачивают на токарном станке до необходимого диаметра.

Таким образом, набухающий элемент пакера состоит из четырех слоев с разными свойствами. Слой, прилегающий к корпусу, имеет хорошую адгезию к клеевому составу, плотно прилегает к поверхности корпуса, практически не набухает в воде и практически не увеличивает свой объем при воздействии повышенных температур. В состав первого слоя введен армирующий наполнитель - природный алюмосиликат магния (волокно) и полые алюмосиликатные микросферы. Этим обеспечивается сохранность размеров первого слоя при транспортировке по трубопроводу с пакером среды с повышенной температурой. Второй слой - промежуточный, в него добавлено содержание абсорбирующего полимера и уменьшено количество природного алюмосиликата магния (волокно) для передачи пластовой жидкости во внутренние слои. Третий слой имеет степень набухания в пластовой жидкости 250-350%, имеет самое малое содержание природного силиката магния (волокна). Этот слой содержит два водопоглощающих материала - водопоглощающий анионный полимер акриламида, не теряющий своих функций при температурах более 240 °С и полиакриламид, имеющий высокую степень набухания в пластовых водах. Введение в рецепт эластомера двух типов водопоглощающих полимеров позволяет увеличить объем полимера при всестороннем доступе воды до 350%, незначительно теряя термостойкость пакера. Четвертый слой из водонабухающих материалов содержит один термостойкий анионный полимер акриламида в повышенном количестве. Это позволяет сохранять изолирующую способность пакера вплоть до 250 °С.

Термостойкость пакера определяют по следующей методике.

Из резиновой смеси каждого слоя изготавливают образцы диаметром 28 мм и высотой 10 мм. Подготовку образцов проводят при условиях вулканизации термостойких пакеров (147°С, 35 мин). После вулканизации образцы термостатируют при температуре 250 °С в течение 7 часов. После охлаждения образцы помещают в сосуд с пресной водой и определяют динамику набухания образцов. За набухаемость принимают увеличение объема образца в % при набухании в пресной воде в течение 8 суток. Необходимо отметить, что эластомер низкотемпературных пакеров при этих условиях разрушается и не набухает при всестороннем доступе воды.

Ниже представлены примеры конкретного исполнения пакера.

Пример 1. На обезжиренную поверхность металлического корпуса пакера наносят эпоксидную грунтовку, сушат в течение 50 мин, наносят слой эпоксидного клея, сушат в течение 30 мин. Корпус с высохшим клеевым слоем устанавливают в зажимное устройство сборочного станка. На корпус наклеивают исходный материал первого прослоя первого слоя в виде полотна. При вращении корпуса со скоростью 30 об/мин. На первый прослой наносят второй прослой первого слоя по всей длине пакера. Толщина каждого слоя резиновой смеси составляет 1,5 мм. Конец полотна второго прослоя прикатывают по всей длине пакера. Каждый последующий прослой накладывают на предыдущий с нахлестом в 1 мм. Нахлест прикатывают. После нанесения 2 прослоев первого слоя общей толщиной 6 мм наносят 4 прослоя второго слоя общей толщиной 8 мм, 2 прослоя третьего слоя общей толщиной 10 мм и 2 прослоя четвертого слоя общей толщиной 10 мм по той же методике. После нанесения всех слоев пакер забинтовывают бинтолентой при вращении со скоростью 30 об/мин в три слоя. Забинтованный пакер заматывают прорезинной тканью. Пакер помещают в вулканизационный котел, где производят вулканизацию под действием острого пара при температуре 147-151°С в течение 35 мин. После остывания пакер разбинтовывают и протачивают на токарном станке.

В качестве исходного материала первого слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: фторкаучук - 100, вулканизующую группу - 15,0 (сера молотая – 3,5 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0010-2007 – 1,5 масс. ч., активатор вулканизации магнезия жженая – 10,0 масс. ч.), наполнитель – углерод технический - 10,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 17,0, микросферы – 20,0, масло индустриальное - 19,0.

В качестве исходного материала второго слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый - 100, вулканизующую группу - 15,0 (сера молотая – 3,5 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0010-2007 -2,5 масс. ч., активатор вулканизации магнезия жженая – 9,0 масс. ч.), наполнители – мел - 6,0 и углерод технический-4,0, минеральное волокно - 12,0, микросферы - 16,0, пластификатор - масло индустриальное - 19,0, водопоглощающий анионный полимер акриламида - 100.

В качестве исходного материала третьего слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый - 100, вулканизующую группу - 15,0 (сера молотая – 3,3 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0010-2007-3,0 масс. ч., активатор вулканизации магнезия жженая – 8,7 масс. ч.), наполнители – мел -5,0, углерод технический-5,0, минеральное волокно - 8,0, пластификатор - масло индустриальное-19,0, полиакриламид Праестол 853ВС - 200, водопоглощающий анионный полимер акриламида - 80,0.

В качестве исходного материала четвертого слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый - 100, вулканизующую группу - 15,0 (сера молотая – 3,3 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0010-2007-3,0 масс. ч., активатор вулканизации магнезия жженая – 8,7 масс. ч.), наполнитель – мел - 10,0, углерод технический - 14,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 8,0, пластификатор - масло индустриальное - 19,0, водопоглощающий анионный полимер акриламида - 280,0.

После вулканизации слои имеют следующие свойства.

Свойства 1 слоя: твердость по ШОРу А – 60, условная прочность при растяжении - 120 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 80 %, увеличение объема при набухании – 1,5 %, термостойкость 260 °С.

Свойства 2 слоя: твердость по ШОРу А – 70, условная прочность при растяжении - 100 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 65 %, увеличение объема при набухании - 200 %, термостойкость 250°С.

Свойства 3 слоя: твердость по ШОРу А – 80, условная прочность при растяжении - 90 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 50 %, увеличение объема при набухании - 400 %, термостойкость 240 °С.

Свойства 4 слоя: твердость по ШОРу А – 85, условная прочность при растяжении - 95 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 45 %, увеличение объема при набухании - 350 %, термостойкость 250 °С.

Пример 2. На обезжиренную поверхность корпуса пакера наносят эпоксидную грунтовку, сушат в течение 60 мин, наносят слой эпоксидного клея, сушат в течение 40 мин. Корпус с высохшим клеевым слоем устанавливают в зажимное устройство сборочного станка. На корпус наклеивают исходный материал первого прослоя первого слоя в виде полотна. При вращении корпуса со скоростью 50 об/мин наносят еще 4 прослоя исходного материала второго слоя по всей длине пакера. Толщина каждого прослоя составляет 2 мм. Конец полотна последнего прослоя прикатывают по всей длине пакера. Каждый последующий прослой накладывают на предыдущий с нахлестом в 2 мм. Нахлест прикатывают. После нанесения 3 прослоев первого слоя общей толщиной 9 мм наносят 6 прослоев второго слоя общей толщиной 10 мм, 5 прослоев третьего слоя общей толщиной 15 мм и 5 прослоев четвертого слоя общей толщиной 15 мм по той же методике. После нанесения всех слоев пакер забинтовывают бинтолентой при вращении трубы со скоростью 50 об/мин в три слоя. Забинтованный пакер заматывают прорезинной тканью. Пакер помещается в вулканизационный котел, где производят вулканизацию резинового элемента под действием острого пара при температуре 147-151°С в течение 50 мин. После остывания пакер разбинтовывают и протачивают на токарном станке.

В качестве исходного материала первого слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук хлоропреновый - 100, вулканизующую группу - 10,0 (сера молотая – 2,5 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0010-2007- 3,4 масс. ч., активатор вулканизации белила цинковые – 4,1 масс. ч.), наполнитель – углерод технический - 3,0, мел - 3,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 10,0, алюмосиликатные полые микросферы- 12,0, пластификатор - масло мягчитель - 16,0.

В качестве исходного материала второго слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый - 100, вулканизующую группу - 10,0 (сера молотая – 3,0 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0005-07-3,0 масс. ч., активатор вулканизации - магнезия жженая – 9,0 масс. ч.), наполнитель – углерод технический - 2,0, мел - 4,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 10,0, алюмосиликатные полые микросферы - 10,0, пластификатор - масло-мягчитель -16,0, водопоглощающий анионный полимер акриламида - 50,0.

В качестве материала резиновой смеси третьего слоя используют, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый- 100, вулканизующую группу - 10,0 (сера молотая – 2,5 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0005-07-2,5 масс. ч., активатор вулканизации -магнезия жженая – 5 масс. ч.), наполнитель – углерод технический-3,0, мел - 3,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 4,0, пластификатор- масло-мягчитель-16,0, водопоглощающий анионный полимер акриламида-50,0, полиакриламид Праестол 853ВС - 100,0.

В качестве материала резиновой смеси четвертого слоя используют, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый- 100, вулканизующую группу - 10,0 (сера молотая – 2,5 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0005-07-2,5 масс. ч., активатор вулканизации -магнезия жженая – 5 масс. ч.), наполнитель – углерод технический - 10,0, мел - 2,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 4,0, пластификатор- масло-мягчитель-16,0, водопоглощающий анионный полимер акриламида - 200,0.

После вулканизации слои имеют следующие свойства.

Свойства 1 слоя: твердость по ШОРу А – 50, условная прочность при растяжении - 10 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 90 %, увеличение объема при набухании – 2 %, термостойкость 250 °С.

Свойства 2 слоя: твердость по ШОРу А – 65, условная прочность при растяжении - 10 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 75 %, увеличение объема при набухании - 150 %, термостойкость 240 °С.

Свойства 3 слоя: твердость по ШОРу А – 75, условная прочность при растяжении – 90 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 55 %, увеличение объема при набухании - 350 %, термостойкость 230 °С.

Свойства 4 слоя: твердость по ШОРу А – 80, условная прочность при растяжении – 90 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 50 %, увеличение объема при набухании - 250 %, термостойкость до 240 °С.

Пример 3. На обезжиренную поверхность корпуса пакера наносят эпоксидную грунтовку, сушат в течение 45 мин, наносят слой эпоксидного клея, сушат в течение 35 мин. Корпус с высохшим клеевым слоем устанавливают в зажимное устройство сборочного станка. На корпус наклеивают исходный материал первого прослоя первого слоя в виде полотна. При вращении корпуса со скоростью 40 об/мин наносят 2 прослоя первого слоя по всей длине пакера. Толщина каждого прослоя составляет 1,5 мм. Конец полотна последнего прослоя прикатывают по всей длине пакера. Каждый последующий слой резиновой смеси накладывают на предыдущий с нахлестом в 1,5 мм. Нахлест прикатывают. После нанесения 5 прослоев первого слоя общей толщиной 15 мм наносят 12 прослоев второго слоя общей толщиной 18 мм, 8 прослоев третьего слоя общей толщиной 20 мм и 8 прослоев четвертого слоя общей толщиной 20 мм по той же методике.

После нанесения всех слоев пакер забинтовывают бинтолентой при вращении со скоростью 40 об/мин в три слоя. Забинтованный пакер заматывают прорезинной тканью. Пакер помещают в вулканизационный котел, где производят вулканизацию под действием острого пара при температуре 147-151°С в течение 40 мин. После остывания пакер разбинтовывают и протачивают на токарном станке.

В качестве исходного материала первого слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый - 100, вулканизующую группу – 12,0 (сера молотая – 3,0 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0005-07-3,0, активатор вулканизации -магнезия жженая – 6,0 масс. ч.), наполнитель – мел-8,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 16,0, пластификатор – битум нефтяной - 17,5, алюмосиликатные полые микросферы - 16,0.

В качестве исходного материала второго слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый - 100, вулканизующую группу - 13,0 (сера молотая – 3,0 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0010-2007- 2,5 масс. ч., активатор вулканизации магнезия жженая – 7,5 масс. ч.), наполнитель – углерод технический - 3,0, мел - 5,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 11,0, пластификатор – битум нефтяной - 18,0, алюмосиликатные полые микросферы - 13,0, водопоглощающий анионный полимер акриламида - 80,0.

В качестве исходного материала третьего слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый - 100, вулканизующую группу - 12,0 (сера молотая – 2,8 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0005-07 - 2,5 масс. ч., активатор вулканизации белила цинковые – 6,7 масс. ч.), наполнитель – мел - 4,0, углерод технический – 4,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 6,0, пластификатор – битум нефтяной - 17,5, полиакриламид Праестол 853ВС - 150,0, водопоглощающий анионный полимер акриламида - 65,0.

В качестве исходного материала четвертого слоя используют смесь, включающую, масс. ч.: каучук этиленпропиленовый - 100, вулканизующую группу - 12,0 (сера молотая – 2,8 масс. ч., вулкаген по МА 2491-0005-07 - 2,5 масс. ч., активатор вулканизации-белила цинковые – 6,7 масс. ч.), наполнитель – мел - 10,0, углерод технический – 8,0, природный алюмосиликат магния в виде волокна - 6,0, пластификатор – битум нефтяной - 17,5, водопоглощающий анионный полимер акриламида - 240,0.

После вулканизации слои имеют следующие свойства.

Свойства 1 слоя: твердость по ШОРу А – 55, условная прочность при растяжении - 10 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 85 %, увеличение объема при набухании – 2,0 %, термостойкость 255 °С.

Свойства 2 слоя: твердость по ШОРу А – 65, условная прочность при растяжении - 10 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 70 %, увеличение объема при набухании - 180 %, термостойкость 245 °С.

Свойства 3 слоя: твердость по ШОРу А – 70, условная прочность при растяжении - 95 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 60 %, увеличение объема при набухании - 380 %, термостойкость 235 °С.

Свойства 4 слоя: твердость по ШОРу А – 82, условная прочность при растяжении - 93 кгс/см², относительное удлинение при разрыве - 52 %, увеличение объема при набухании - 305 %, термостойкость 245 °С.

Промысловые испытания водоизолирующего пакера в скважине показали, что пакер обеспечивает надежное разобщение интервалов скважины в вертикальных, наклонных и горизонтальных стволах при любых перепадах давления перед и после пакера. Перетоков жидкости через пакер не наблюдалось.

Применение предложенного изобретения позволит решить задачу повышения изолирующей способности пакера при повышенных температурах.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при производстве водонабухающих пакеров. Термостойкий водонабухающий пакер включает корпус и набухающий материал. Набухающий материал выполнен четырехслойным с прослоями в каждом слое, с исходным материалом первого прослоя первого слоя, приклеенным к корпусу, и со всеми исходными материалами всех слоев, подвергнутых совместной и одновременной вулканизации. В качестве первого слоя набухающего материала использованы от 2 до 5 прослоев общей толщины в пределах от 6 до 15 мм исходного материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток на 1,5-2,0% и термостойкость 250-260 °С, в качестве исходного материала первого слоя использована смесь, масс. ч.: каучуковое связующее 100; вулканизующая группа 10,0-15,0; наполнители 6,0-10,0; природный силикат магния 16,0-17,0; алюмосиликатные полые микросферы 12,0-20,0; пластификатор 16,0-19,0. В качестве второго слоя набухающего материала использованы от 4 до 12 прослоев общей толщины в пределах от 8 до 18 мм исходного материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток на 150-200% и термостойкость 240-250 °С, в качестве исходного материала второго слоя использована смесь, включающая, масс. ч.: каучуковое связующее 100; вулканизующая группа 10,0-15,0; наполнители 6,0-10,0; природный силикат магния 10,0-12,0; алюмосиликатные полые микросферы 10,0-16,0; пластификатор 16,0-19,0; водопоглощающий анионный полимер акриламида 50,0-100. В качестве третьего слоя набухающего материала использованы от 2 до 8 прослоев общей толщины в пределах от 10 до 20 мм исходного материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток на 350-400% и термостойкость 230-240 °С, в качестве исходного материала использована смесь, включающая, масс. ч.: каучуковое связующее 100; вулканизующая группа 10,0-15,0; наполнители 6,0-10,0; природный силикат магния 4,0-8,0; пластификатор 16,0-19,0; водопоглощающий анионный полимер акриламида 50,0-80,0; полиакриламид 100,0-200,0. В качестве четвертого слоя использованы от 2 до 8 прослоев общей толщины в пределах от 10 до 20 мм исходного материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток на 250-350% и термостойкость 240-250 °С, в качестве исходного материала использована смесь, включающая, масс. ч.: каучуковое связующее 100; вулканизующая группа 10,0-15,0; наполнители 12,0-24,0; природный силикат магния 4,0-8,0; пластификатор 16,0-19,0; водопоглощающий анионный полимер акриламида 200,0-280,0. Техническим результатом является повышение термостойкости пакера.

Термостойкий водонабухающий пакер, включающий корпус и набухающий материал, отличающийся тем, что набухающий материал выполнен четырехслойным с прослоями в каждом слое, с исходным материалом первого прослоя первого слоя, приклеенным к корпусу, и со всеми исходными материалами всех слоев, подвергнутых совместной и одновременной вулканизации, в качестве первого слоя набухающего материала использованы от 2 до 5 прослоев общей толщины в пределах от 6 до 15 мм исходного материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток на 1,5-2,0% и термостойкость 250-260 °С, в качестве исходного материала первого слоя использована смесь, масс. ч.: каучуковое связующее 100; вулканизующая группа 10,0-15,0; наполнители 6,0-10,0; природный силикат магния 16,0-17,0; алюмосиликатные полые микросферы 12,0-20,0; пластификатор 16,0-19,0, в качестве второго слоя набухающего материала использованы от 4 до 12 прослоев общей толщины в пределах от 8 до 18 мм исходного материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток на 150-200% и термостойкость 240-250 °С, в качестве исходного материала второго слоя использована смесь, включающая, масс. ч.: каучуковое связующее 100; вулканизующая группа 10,0-15,0; наполнители 6,0-10,0; природный силикат магния 10,0-12,0; алюмосиликатные полые микросферы 10,0-16,0; пластификатор 16,0-19,0; водопоглощающий анионный полимер акриламида 50,0-100, в качестве третьего слоя набухающего материала использованы от 2 до 8 прослоев общей толщины в пределах от 10 до 20 мм исходного материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток на 350-400% и термостойкость 230-240 °С, в качестве исходного материала использована смесь, включающая, масс. ч.: каучуковое связующее 100; вулканизующая группа 10,0-15,0; наполнители 6,0-10,0; природный силикат магния 4,0-8,0; пластификатор 16,0-19,0; водопоглощающий анионный полимер акриламида 50,0-80,0; полиакриламид 100,0-200,0, в качестве четвертого слоя использованы от 2 до 8 прослоев общей толщины в пределах от 10 до 20 мм исходного материала, имеющего увеличение объема при набухании в пресной воде в течение 8 суток на 250-350% и термостойкость 240-250 °С, в качестве исходного материала использована смесь, включающая, масс. ч.: каучуковое связующее 100; вулканизующая группа 10,0-15,0; наполнители 12,0-24,0; природный силикат магния 4,0-8,0; пластификатор 16,0-19,0; водопоглощающий анионный полимер акриламида 200,0-280,0.