Изоляционный материал Советский патент 1980 года по МПК E21B33/138 

(54) ИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение отно;сится к производству изоляционных материалов, в ча.стности для изоляции пластов при бурении и эксплуатации скважин и закрепления грунтов, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, горном деле и строительстве. Известны различные изоляционные материалы для указанных щелей на основе органического вяжущего и .кислотных отвердителей Щ. Недостатками таких -материалов являются усадка, слабая прочность, низкая адгезия и высокая стоимость. Наиболее близким по составу из известных является изоляционный материал, состоящий из органического вяжущего, в качест1ве которого применяется феноло-формальдегидная смола, и кислотного отвердителя 2. Однако и такой материал характеризуется низкой адгезией и прочностью. Целью изобретения является ловыщение эффективности изоляции тластов за счет увеличения адгезионных и прочностных свойств конечно го продукта. Поставленная цель достигается тем, что I стадия Фенол + Форма.чинКонденсация Окси с в качестве органического вяжущего применяют полифенолгликолевый сополимер - продукт полимеризации оксибензиловых спиртов -и глобул аксиэтилировааных алкилфенолов, при следующем соотн-ошении ингредиентов, вес. %: Поли-фенолгли.мо левый сополимер Кислотный отвердитель Ок,снбензило1вые спирты представляют собой промежуточную фракцию изготовления различных видов феноло-формальдегидных смол. Для сололимеризации с оксибензиловыми спиртами берется 5-10 вес. % глобул оксиэтилированных алкилфенолов по отнощению к оксибензиловым спиртам. Так как для сополимеризации с глобула.ми оксизтилираванных фенолов оксибензиловые спирты вводятся до стадии нейтрализации, то технологический цикл получения сополимера предшествует изготовлению определенных марок феноло-формальдегидных смол, прИ1чем для получения сополимера на заводе можно использовать наличное технологическое оборудование. II стадия иловыссополнмсрнзацияСополимер ы(4-оксиэтнлироваииые алкилфеполы)

Таким образом, технологический цикл получения резольных феноло-формальдегид 1ых смол оста«авливается на стадии нейтрализации и вместо нее Осуществляется оополимеризаадия онсибензиловых спиртов с глобулами оксиэтилир-ованных алкил1фенолов. В СВЯЗИ с этим стоимость сопопИМера складывается из стоимости определенного количества оксибензиловых спиртов и оксиэтилированных алкилфенолов и оказывается намного ниже стоимости определенных MaipoK феноло-формальдепидных смол.

На Стадии соп0лиме|ризации происходят химические превращения аксибензиловых спиртов, так как это означает .введение одного полимера в другой. Наличие ,в первом полимере, т. е. в оксибензиловых .спиртах, подвижных гидроксильных групп |П,р1ИДает им способность к лривитой сополимеризации после Введения макроМОлекул оксиэтилироваПных алкилфенолоБ.

С0полиме|ризация осуществляется .при механическом перемешивании при 40-69° С в течение мин. При этих услов.иях наиболее вероятные химические превращения, Протекающие в процессе сополимеризации оксибензиловых спиртов и глобул оксиэтилированных ал1килфенолов, могут осуществляться в первую очередь за счет

Отвсрлитсль

I к-().111:еi ство,

панменоваиис вес. 96

Соляная кислота

Щавелевая

Азотная

Серная

Беизилсульфокнслотл

Уксзслая

Хлористый натрий

Хлористый кальцин

Видно, что при одних и тех же условиях Зремя от1верждения для разных отвер.дитслей несколько отличается, а прОчностныс свойства отвержденных образцов вполне отвечают т|ребова«ия1М тампонал иого материала.

Предлагаемый состав готовится мехаНИЧ6СКИМ перемешиванием сополимера с отвердителем преимущественно перед пр.именением. При отверждении получается пластмасса, превосходящая по своим прочностным и а.дгезионным характеристикам применяемые на практике известные синтетические смолы, как тампонажный матер.иал.

В табл. 2 показаны результаты отверждения сополимера в интервале температур от 20 до- 100°С (верхний предел соответствует температуре пласта на многих месторождениях Западной Сибири) с разотрыва гидроксильных лрупп первого полимера и водорода второго полимера.

ОКсибензиловые спирты, представляя из себя дисперсионную полимерную Систему, состоят из ма:к(рОМолекул с различными металольными группами. В зависимости от этого, IB результате сополи1меризации их с глобулами оксиэтилированйых алкилфенолов, получается Сополимер с Макромолекулами различной разветвлеиности.

iB качестве отвердителя может быть введена любая органическая или неорганическая кислотна - уксусная, щавелевая, оксибензилсульфокислота, соляная, серная, азотная и т. п. КрОме того, сополимер способен отверждаться и в присутствии солей этих кислот. Причем вводится только один из отвердителей (в количестве 1-5% в расчете на сухое 1вещество), а не группа их. В зависимости от применения того или иного отвердителя прочностные и адгезионные .качества сополимера, т. е. изоляционные свойства его, не нарущаются. Так, напри.мер, в табл. 1 показа.ны прочностные характеристики сополимера при отверждении его с дрименением различных отвердителей в одинаковом соотНОшении (95% сополимера и 5% отвердителя) при 10-20°С.

Таблица

личным количеством отвердителя (например, соляной кислоты).

Цри недостаточном количестве отвердителя состав не отверждается или отверждается медленно с образованием недостаточно прочного полимера. Увеличение количества отвердителя до 1,0% и более обусловливает П0р1мальное отверждение, одновременно сокращая его продолжительность. Однако избыток отвердителя приводит к получению хрупких образцов, что не здовлетваряет требованиям, предъявляемым к изоляционным .материалам. Таким образом, оптимальным является количество отвердителя от 1 до 5 вес. %, сополимера 95-

АдгезиоННые и дрОчностные свойства разработанного состава определены стандартным способом по обработке сыпучих по,род различной минералогической харак теристики. После обработки сополимером образцы из сыпучих пород превращаются в .сплош ные камни, прочность их достигает 64- 110 МПа. В табл. 3 показаны эксперимен тальные данные ло креплению песчаны сыпучих образцов. Таблица 3

Таблица 4 Для установления изолирзющих и сцементирз-ющих свойств разработанного состава проведены специальные исследования на установке УИПК-1М прокачкой смеси, содержащей 95% сополимера и 5% отвердителя, через искусственный сыпучий керн измельченной породы нефтяного пласта Западной Сибири, Для сравнения проведены исследования известного состава на основе смолы ТС-10. Сначала установлена начальная проницаемость iKspHOB фильтрацией воды или нефти, затем производится закачка в них раз1работанного состава, а в аналогичные керны - известного состава. Конечная П|роницаемость определяется прокач-кой воды в обратном «адравлении лосле выдерживания керна для отверждения. Результаты испытаний показаны в табл. 4.

Как видно из . 4, сыпучий керн из измельченной породы нефтенооного пласта цементируется Б сплошной твердый камень, что позволяет добиться высокого снижения проницаемости и сцементи,рования обрабатываемых пород. Это свидетельствует также о высоких изолирующих, т. е. адгезионных, свойствах предлагаемого изоляционного мате риала. Формула изОбретенИЯ Изоляционный материал для изоляции пластов и закре1пления грунтов, включаю- 15 щий органическое вяжущее и ;кислотный отвердитель, отличающийся тем, что, с целью ловышения адгезионных и прочностных свойств, в качестве ор1ганического вяжущего ои содержит полифенолгликолевый соноли-мер - продукт сополимеризации окси-бензиловых спиртов и оксиэтилированных алкилфенолов, при следующем соотноп1ении иНЛредиентов, вес. %:

Полифенолгликюлевый

сополимер95-99

Кислотный отвердитель1-5 Источники информации, лри нятые во .ние лри зкапертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 300592, «л. Е 21 В 33/138, 1966. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2196241Ш, кл. Е 21 В 33/38, 1975 (прототип).