×
02.03.2020
220.018.082d

Водонабухающая эластомерная композиция для изготовления уплотнительных элементов пакерного оборудования

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к водонабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования, применяемого в нефтегазодобывающей отрасли. Водонабухающая эластомерная композиция для изготовления уплотнительных элементов пакерного оборудования на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизующий агент - серу, ускорители вулканизации меркаптанового ряда - альтакс и каптакс, активаторы вулканизации - оксид цинка и стеарин, диспергирующий агент - глицерин, наполнитель - коллоидную кремнекислоту БС-120 и водонабухающие реагенты - натрий-карбоксиметилцеллюлозу и полимер на основе акриламида, дополнительно содержит в качестве наполнителя технический углерод ТУ П234, а в качестве полимера на основе акриламида - сополимер акриламида с акрилатом калия. Техническим результатом изобретения является увеличение степени набухания эластомерного материала в пресной воде, в 22%-ном водном растворе натриевой соли и водных растворах натриевой соли промежуточной минерализации. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к водонабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования, применяемого в нефтегазодобывающей отрасли.

Известна водонабухающая эластомерная композиция на основе бутадиен-нитрильного каучука, модифицированного комбинацией акрилового сополимера с карбоксиметилцеллюлозой (Пат. WO №2010039131, МПК A61L15/30, A61L15/60, C08L1/00, C08L 33/00, C08L9/02, E21В 33/12, опубл. 08.04.2010).

Недостатком таких резин является то, что для них характерна сравнительно высокая эффективность набухания только в водных растворах солей малой минерализации (3,5-6,0%).

Известна применяемая при изготовлении пакеров водонабухающая эластомерная смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая 7,0-10,0 масс. ч. вулканизующей группы, 250,0-451,0 масс. ч. сополимера акриламида и акрилата натрия со степенью сшивки в пределах m=0,01-0,05%, 35,0 масс. ч. наполнителя, 15,0-36,0 масс. ч. минерального волокна и 15,0 масс. ч. пластификатора (Пат. RU №2580564, МПК E21B 33/12, F16J 15/02, опубл. 10.04.2016).

Недостатками данного изобретения является низкий уровень упруго-прочностных свойств эластомерного материала после контакта с водой, а также сложная технология его использования при производстве пакера.

Известна водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая вулканизующий агент серу, ускоритель вулканизации альтакс, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, наполнитель технический углерод, асбестовые волокна и водонабухающие реагенты сшитый полиакриламид POLYSWELL и карбоксиметилцеллюлозу (Пат. RU №2653024, МПК C08L 9/02, C08L 33/26, C08K 3/04, C08K 3/06, C08K 3/22, C08K 5/47, E21B 33/12, опубл. 04.05.2018).

Недостатком резиновой смеси является невысокая степень набухания эластомерного материала пакера в 22% солевом растворе.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является водонабухающая эластомерная композиция для набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая вулканизующий агент серу, ускорители вулканизации меркаптанового ряда, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, наполнитель коллоидную кремнекислоту БС-120, диспергирующий агент глицерин и водонабухающие реагенты натрий-карбоксиметилцеллюлозу и катионно-анионную полимерную смолу на основе акриламида Ультрарез DS (Пат. RU №2683462, МПК C08L 9/02, C08L 33/26, C08K 3/04, C08K 3/06, E21B 33/12, опубл. 28.03.2019). Композиция обладает хорошей степенью набухания в пресной воде.

Недостатком эластомерной композиции является невысокая степень набухания эластомерного материала пакера в солевых растворах различной концентрации.

Задачей заявляемого изобретения является создание эластомерного материала с повышенной способностью к объемному набуханию в пресной воде и водных растворах натриевой соли различной минерализации.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение степени набухания эластомерного материала в пресной воде, в 22% водном растворе натриевой соли, и водных растворах натриевой соли промежуточной минерализации.

Технический результат достигается за счет того, что водонабухающая эластомерная композиция для изготовления уплотнительных элементов пакерного оборудования на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающая вулканизующий агент серу, ускорители вулканизации меркаптанового ряда - альтакс и каптакс, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, диспергирующий агент глицерин, наполнитель - коллоидную кремнекислоту БС-120 и водонабухающие реагенты натрий-карбоксиметилцеллюлозу и полимер на основе акриламида, при этом дополнительно содержит в качестве наполнителя технический углерод ТУ П234, а в качестве полимера на основе акриламида - сополимер акриламида с акрилатом калия при следующем соотношении компонентов, масс. ч.: каучук БНКС-28 - 100,0; БС-120 - 10,0; ТУ П234 - 30,0; оксид цинка - 5,0; стеарин - 1,0; глицерин - 2,0; сера - 2,0; альтакс - 1,0; каптакс - 1,0; сополимер акриламида с акрилатом калия - 50,0-100,0; натрий-карбоксиметилцеллюлоза - 50,0-100,0.

Согласно заявляемому изобретению в основе водонабухающей эластомерной композиции используют полярный бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-28 АМН (ТУ 38.30313-2006) со средним содержанием звеньев нитрила акриловой кислоты 28 %.

Вулканизующая группа включает: серу (ГОСТ 127-76); ускорители вулканизации - альтакс (дибензотиазолдисульфид) (ТУ 6-14-851-86), каптакс (2-меркаптобензтиазол) (ТУ 739-74). Активирующая система базируется на комбинации оксида цинка (ГОСТ 202-84) и стеарина (ГОСТ 6484-96). В качестве диспергирующего агента используют глицерин (ГОСТ 6259-75).

Роль усиливающего наполнителя в рецептуре выполняет коллоидная кремнекислота марки БС-120 (ГОСТ 18307-78) и технический углерод ТУ П234 (ГОСТ 7885-86).

В качестве водонабухающих реагентов используют натрий-карбоксиметилцеллюлозу (ТУ 2231-001-53535770-01) и сополимер акриламида с акрилатом калия (кажущаяся плотность 85-90 %; рН 8,1; емкость катионного обмена 4.6 мэкв/г; максимум абсорбции в деионизированной воде 400 г/г; влагоудерживание при рF1 980 мл/л), например, торговой арки AQUASORB 3005.

Образцы готового эластомерного материала подвергались экспозиции в пресной воде и водных растворах натриевой соли различной минерализации при температуре 23±2°С.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве водонабухающих реагентов в рецептуре резиновой смеси на основе полярного каучука используют заявленные сочетания натрий-карбоксиметилцеллюлозы с сополимером акриламида с акрилатом калия. Сочетание указанных реагентов натуральной и синтетической природы в эластомерной композиции, обеспечивает высокую степень набухания эластомерного материала в пресной воде и водных растворах солей различной минерализации (до 22 % включительно).

При контакте полученного из заявленной водонабухающей эластомерной композиции эластомерного материала с этими средами ввиду специфики диффузионных процессов и полиэлектролитных взаимодействий обеспечивается синергетический эффект, заключающийся в более высокой степени объемного набухания по сравнению с прототипом.

Рецептуры композиций (примеры 1-2) по заявляемому изобретению и рецептура по прототипу приведены в таблице 1.

Таблица 1

Ингредиенты смеси Содержание ингредиентов, масс. ч.
1 2 прототип
Бутадиен-нитрильный каучук БНКС-28 100 100 100
БС-120 10 10 40
ТУ П234 30 30 -
Оксид цинка 5 5 5
Стеарин 1 1 1
Глицерин 2 2 2
Сера 2 2 2
Альтакс 1 1 1
Каптакс 1 1 1

Сополимер акриламида с акрилатом калия 50 100 -
Натрий-карбоксиметилцеллюлоза 50 100 25
Катионно-анионная полимерная смола на основе акриламида Ультрарез DS - - 25

Изготовление водонабухающей эластомерной композиции осуществляют с использованием высокоскоростного смесителя типа «Брабендер» и лабораторных вальцев по общепринятой в резиновой промышленности технологии.

Водонабухающие эластомерные материалы изготавливали вулканизацией полученных композиций в гидравлическом прессе по оптимальному температурно-временному режиму, предварительно выявленному с помощью реометра Monsanto 3000 Professional. Физико-механические свойства стандартных образцов определяли на разрывной машине Zwick 5,0 kN в соответствии с ГОСТ 270-75. Объемное набухание эластомеров в пресной воде и водных растворах натриевой соли различной минерализации осуществляли в соответствии с ГОСТ 9.030-74 (метод А). Физико-механические свойства образцов после набухания определяли на разрывной машине Zwick 5,0 kN в соответствии с ГОСТ 9.030-74 (метод В).

Полученные значения упруго-прочностных свойств, а также сравнительные данные по степени объемного набухания с прототипом за время экспозиции 200 ч, представлены в таблице 2. Такое время экспозиции обусловлено нормативными требованиями работ по обслуживанию скважин.

Анализ численных значений таблицы 2 свидетельствует о том, что по сравнению с прототипом полученные из заявленной водонабухающей эластомерной композиции эластомерные материалы характеризуются более высокой степенью объемного набухания. Заграничные соотношения по минимальному и максимальному содержанию комбинации водонабухающих реагентов не обеспечивают достижения искомого технического результата и в этой связи не иллюстрируются примерами. Заявляемые водонабухающие эластомеры обладают способностью к большому объемному набуханию в водных растворах натриевой соли различной минерализации с сохранением приемлемого уровня физико-механических свойств.

Таблица 2

Шифр образца
Показатель
Примеры
1 2 прототип
Степень объемного набухания в пресной воде после экспозиции 200 ч, % 181 629 206
Степень объемного набухания в 3,5 % водном растворе натриевой соли после экспозиции 200 ч, % 81 248 81
Степень объемного набухания в 6 % водном растворе натриевой соли после экспозиции 200 ч, % 69 205 57
Степень объемного набухания в 10 % водном растворе натриевой соли после экспозиции 200 ч, % 60 185 36
Степень объемного набухания в 22 % водном растворе натриевой соли после экспозиции 200 ч, % 50 164 23
Условная прочность при растяжении*, MПa 6,2/2,3 3,1/2,1 7,5/5,1
Относительное удлинение при разрыве*, % 214/143 135/126 417/278

Примечания: * - в числителе значения до контакта с пресной водой, в знаменателе - после экспозиции в пресной воде в течении 200 ч.

Таким образом, эластомерные материалы, полученные из водонабухающей эластомерной композиции на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающей вулканизующий агент серу, ускорители вулканизации меркаптанового ряда, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, диспергирующий агент глицерин, наполнитель коллоидную кремнекислоту БС-120 и технический углерод ТУ П234 и водонабухающие реагенты натрий-карбоксиметилцеллюлозу и сополимер акриламида с акрилатом калия при заявленных соотношениях, обладают высокой степенью набухания в пресной воде и водных растворах натриевой соли различной минерализации.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 362 items.
13.01.2017
№217.015.8863

Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов

Изобретение относится к горному и подземному строительству, в частности к конструкциям туннелей для автодорог, железных дорог и метрополитенов. Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов с защитной обделкой, имеющий поперечное сечение в виде фигуры постоянной ширины. Поперечное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602533
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.9187

Производные 2-(адамант-2-ил)этиламина, обладающие потенциальной противовирусной активностью

Изобретение относится к новым адамантансодержащим аминам нижеуказанной общей формулы, конкретно к 2-(адамант-2-ил)пентан-1-амину и 2-(адамант-2-ил)фенилэтил-1-амину, Новые соединения проявляют антивирусную активность. В общей формуле R=СН, СН. 1 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605698
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.a63b

Продольная галерея-потерна бетонной плотины

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкциям продольных галерей-потерн бетонных плотин. Продольная галерея-потерна 5 бетонной плотины 1 выполнена в поперечном сечении в виде треугольника Рело. Причем один из углов треугольника Рело направлен в верхнюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608066
Дата охранного документа: 12.01.2017
25.08.2017
№217.015.a9ef

Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью. Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью, включает криволинейную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611805
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa09

Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для напорных туннелей гидроэлектростанций с обделкой. Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций включает выработку 3 с углами и со сводом во вмещающей туннель породе и бетонную обделку 2 с расположенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611718
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa6f

Дренажная труба

Изобретение относится к мелиорации, а именно к дренажным трубам. Дренажная труба с перфорационными отверстиями 3 в поперечном сечении выполнена в виде треугольника Рело и имеет донную часть 1 и боковые части 2. Один из углов 4 треугольника Рело расположен в верхней сводной части трубы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611803
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa9d

Кротодренажное устройство

Изобретение относится к гидромелиоративной технике и используется при создании кротодрен. Устройство включает вертикальный нож, горизонтальный нож с симметрично расположенными относительно вертикального ножа открылками с прикрепленными к каждому из них дренером с поперечным сечением в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611787
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aaa0

Рабочий орган кротодренажной машины

Изобретение относится к гидромелиоративной технике и используется при создании кротодрен. Рабочий орган кротодренажной машины включает вертикальный нож 1 с двумя Г-образными крыльями 2 и дренеры 4, прикрепленные к Г-образным крыльям 2 вертикального ножа 1 посредством расположенных сзади него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611800
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aae8

Осушительная дренажная труба

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для устройства дренажа. Осушительная дренажная труба выполнена с расположенной в ее нижней части лотковой частью и верхней части - водоприемной частью с перфорационными отверстиями. В поперечном сечении осушительная дренажная труба...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611717
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ab95

Теплозащитный материал

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука содержит серу, оксид цинка, стеарин, технический углерод,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612304
Дата охранного документа: 06.03.2017
Showing 1-10 of 73 items.
27.02.2013
№216.012.2abf

Полиуретановая композиция для покрытий пониженной горючести

Настоящее изобретение относится к композиции для покрытий и может быть использовано в производстве покрытий пониженной горючести спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий в строительстве. Данная композиция включает следующие компоненты, масс.ч.: 100 -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476470
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.08.2013
№216.012.602c

Способ получения этилового эфира 2-метил-3-оксо-4-(2,6-дифторфенил)пентановой кислоты

Изобретение относится к области синтеза 1,3-дикарбонильных соединений, конкретно к способу получения этилового эфира 2-метил-3-оксо-4-(2,6-дифторфенил)пентановой кислоты, который находит применение как предшественник анти-ВИЧ-1 активных производных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490252
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6b66

Способ получения 2-(аминоалкил)-3-(аминофенил)бицикло[2.2.1]гептанов

Изобретение относится к новому способу получения 2-(аминоалкил)-3-(аминофенил)бицикло[2.2.1]гептанов формулы (I). Моно- и диамины, содержащие бициклический фрагмент, находят применение в медицине как активное начало лекарственных препаратов, обладающих тимоаналептическим, тонизирующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493145
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.10.2013
№216.012.72b3

Способ получения 2-(2-амино)алкиладамантанов

Изобретение относится к химии производных адамантана, а именно к улучшенному способу получения 2-(2-амино)алкиладамантанов общей формулы (I), которые могут представлять интерес в качестве полупродуктов в синтезе некоторых биологически активных веществ. Способ получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495020
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.02.2014
№216.012.a226

Резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий. Резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука включает серу, дифенилгуанидин, ускоритель вулканизации, технический углерод, оксид цинка, стеариновую кислоту,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507225
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.05.2014
№216.012.c6c5

Резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для изготовления резинотехнических изделий. Резиновая смесь на основе бутадиен-метилстирольного каучука включает серу, дифенилгуанидин, сульфенамид Ц, технический углерод, оксид цинка, стеариновую кислоту, в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516644
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.06.2014
№216.012.ce76

Композиция для покрытий

Изобретение относится к полимерным строительным материалам и может быть использовано для изготовления покрытий беговых дорожек, спортивных залов, кровельных, гидроизоляционных, термо- и агрессивостойких покрытий. Композиция содержит олигобутадиендиол, минеральный наполнитель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518625
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.06.2014
№216.012.d588

Композиция для покрытий

Изобретение относится к полимерным строительным материалам и может быть использовано для изготовления покрытий беговых дорожек, спортивных залов, кровельных и гидроизоляционных, термо- и агрессивостойких покрытий. Композиция для покрытий содержит олигобутадиендиол, минеральный наполнитель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520442
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.09.2014
№216.012.f784

Способ получения n-(2-гетероциклоалкил-1-илэтил)адамантан-2-аминов

Изобретение относится к способу получения N-(2-гетероциклоалкил-1-илэтил)адамантан-2-аминов общей формулы: где X = связь, -CH-, -O-, заключающемуся в алкилировании гетероцикла, выбранного из ряда пиперидина, морфолина и пирролидина N-(2-хлорэтил)адамантан-2-аминохлоргидратом, полученным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529201
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f8dc

Антикоррозионная композиция и способ получения покрытий на ее основе

Изобретение относится к разработке антикоррозионных покрытий на основе бутадиен-стирольного термопласта и может быть использовано при получении светоотверждаемых антикоррозионных покрытий для емкостного оборудования, металлических и железобетонных конструкций в промышленном и гражданском...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529545
Дата охранного документа: 27.09.2014
+ добавить свой РИД