Эластомерные композиции с функциональными лактамсодержащими комплексами для манжет пакерных устройств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Куцов Дмитрий Александрович

• Куцов Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Куцов Дмитрий Александрович

Введение

1. Литературный обзор (Актуальные аспекты создания эластомерных

материалов для нефтегазодобывающей отрасли)

1.1. Пакер набухающий и пакер гидравлический механический, особенности и

применение

1.2 Резиновые смеси на основе фторкаучуков и их модификация

1.3. Перспективные направления в рецептуростроении селективно набухающих резиновых смесей для изготовления закалонных пакеров

1.4. е-Капролактам как технологическая добавка технических резин

1.5 Выводы по литературному обзору

2. Объекты и методы исследования

2.1. Характеристики используемых в работе веществ

2.2 Приготовление лактамсодержащих комплексов и эластомерных композиций

2.3 Методы исследования

3. Обсуждение результатов

3.1. Эластомерные композиции для механических пакерных устройств

3.2 Эластомерные композиции для манжет пакерных устройств на основе каучука

СКФ-26 с использованием модифицированного бентонита

3.3. Эластомерные композиции для набухающих манжет пакерных

устройств

3.3.1 Эластомерные композиции с модифицированным асбестом хризотиловым

для нефтенабухающих манжет

3.3.2 Эластомерные композиции с модифицированной

карбоксиметилцеллюлозой для водонабухающих манжет

3.4 Практическое использование разработанных эластомерных композиций

3.4.1 Манжеты гидравлических и механических пакеров с применением созданных композиций на основе фторкаучуков

3.4.2 Изготовление закалонных пакеров с применением созданных

водонабухающих эластомерных композиций

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эластомерные композиции с функциональными лактамсодержащими комплексами для манжет пакерных устройств»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В нефтегазодобывающей отрасли используются манжеты пакерного устройства (МПУ), которые эксплуатируются в условиях воздействия буровых растворов, нефтяных сред, высоких температур и давлений, больших механических нагрузок. Одним из основных требований к набухающим пакерам является способность к значительному увеличению объема при контакте с водными средами и нефтесодержащими средами, чтобы обеспечить запирание бурового раствора и предотвратить его выброс при бурении нефтяной скважины.

Сложность проблемы заключается в том, что МПУ должно обеспечить работоспособность при высоких температурах, набухание в водных и нефтяных средах, что недостижимо при изготовлении манжет на основе одного типа каучука.

Повышение температур в скважинах резко ограничивает ассортимент каучуков для их использования как основа МПУ. Данный фактор вызывает необходимость применения в рецептурах резин высокотермостойких каучуков, в частности, сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом (СКФ-26 или зарубежных аналогов). Вместе с тем, эластомеры на основе фторкаучуков характеризуются разрывной прочностью не более 13-15 МПа, что не гарантирует надежное перекрытие межтрубного пространства. Повышение прочностных показателей возможно в случае применения функционально-активных соединений, не только обеспечивающих хорошее диспергирование наполнителей, но и повышающих эффективность вулканизационной сетки, в частности, обеспечивающих совулканизацию частиц наполнителя с эластомерной матрицей. К таким функционально-активным соединениям могут быть отнесены лактамсодержащие комплексы (ЛКМ). Кроме того, имеются проблемы технологического характера, и, прежде всего, трудностями диспергирования водонабухающего полимера и других ингредиентов при изготовлении высоконаполненных резин, каковыми являются материалы для набухающих МПУ. Поэтому манжеты на основе СКФ-26 являются, как правило, гидромеханическими.

В связи с этим, целесообразно применения в рецептурах эластомерных композиций для пакерных манжет других каучуков способных содержать водонабухающие полимеры либо другие ингредиенты в случае эксплуатации манжет в органических флюидах. В таком случае, для диспергирования водонабухающих полимеров и других целевых добавок, также перспективно использовать лактамсодержащие молекулярные комплексы (ЛМК). Эти комплексы, как показали ранее проведенные исследования А.Ф. Пучковым, М.П. Спиридоновой и другими, помимо улучшения диспергирующих свойств, способны активно взаимодействовать с каучуком и поверхностью наполнителей, а также позитивно влиять непосредственно на процесс вулканизации. Однако использование ЛКМ в пакерных резинах исследовано недостаточно.

С учетом вышеизложенного, концепция настоящей работы базируется на применении ЛМК, в том числе, ЛКМ новых типов, в создании эластомерных композиций на основе, не только, СКФ-26, но и бутадиен-нитрильного - БНКС-28, а также натурального (НК-RSS-l) каучуков, предназначенных для изготовления МПУ.

Степень разработанности темы Технология использования водонабухающих эластомеров для морских и наземных скважин активно разрабатывается и внедряется, начиная с 2000 года сотрудниками зарубежных компаний Shell, Easy Well Solutions, Halliburton Energy Services Group, TAM International, Baker Oil Tools, Schlumberger, Tendeka. На территории РФ аналогичные работы начались с 2008 года специалистами ООО «НТЦ «ЗЭРС», ООО «ОЗ РТИ-Подольск», АО «КВАРТ», «ТатНИПИнефть» и некоторых других.

Разработкам набухающих резин посвящены работы Новакова И.А., Ваниеева М.А. Ахмадишина Ф.Ф., Ахмедзяновой Д.М., Галиханова М.Ф., Каблова В.Ф., Кармановой О.В., Катеева Р.И., Кейбал Н.А., Кольцова Н.И., Потапова Е.Э., Сабирова Р.К., Ушмарина Н.Ф. и других, а также зарубежных исследователей, в частности, M. Akhtar, N. Dehbari, T. Pervez, M. Polgar, S.Z.

Оашаг, С. Wang,и др.. Для создания ВННЭ наиболее широкое применение нашли полярные бутадиен-нитрильные каучуки и неполярные этилен-пропиленовые каучуки, содержащие в качестве водонабухающей добавки сополимеры акриламида, карбоксиметилцеллюлозу и ее производные, сшитые сополимеры крахмала и др...

Несмотря на большое количество работ, обеспечение уникального комплекса свойств резин для пакерных устройств, представляет сложную и не до конца решенную задачу, что и предопределило необходимость предпринятого диссертационного исследования.

Цель работы заключается в создании эластомерных композиций для манжет пакерных устройств обеспечивающих работоспособность в разных зонах пакера на основе фторкаучуков, бутадиенитрильных и изопреновых каучуков, содержащих водонабухающий полимер - карбокси-метилцеллюлозу, минеральные наполнители - асбест и бентонит, модифицированных ЛМК.

Научная новизна состоит в создании эластомерных композиций, обеспечивающих высокие эксплуатационные характеристики МПУ, за счет применения лактамсодержащих комплексов (ЛК), активно

взаимодействующих с минеральными и волокнистыми наполнителями, обеспечивающих диспергирование наполнителей, их аппретирование, а также способствующих созданию вулканизующей системы для структурирования бутадиен-нитрильного (БНК) и фторкаучука (СКФ).

Впервые выявлена диспергирующая способность лактамсодержащих комплексов (ЛК), представленных расплавами в-капролактама с К-изопропил-К'-фенил-п-фенилендиамином (1РРВ) и канифоли, в отношении природных минералов - асбеста и бентонита, а также модифицированной целлюлозы.

Показано, что молекулы в-капролактама и 1РРЭ, находящиеся в ассоциативной форме (в форме молекулярных комплексов) и обладающие поверхностно-активными свойствами, способны в результате механического воздействия на волокна асбеста хризотилового (АХ) проникать в их трубчатую структуру, с последующим разрушением волокон до коллоидных размеров, а

также проникать в мезопоры бентонитов, образуя при этом комплексные соединения, которые способствуют созданию пространственной структуры приводящую к усилению вулканизатов.

Установлено, что прочностные показатели вулканизатов повышаются при введении: АХ диспергированного в среде ЛК; модифицированного ЛК водонабухающего полимера на основе карбоксиметилцеллюлозы (М-КМЦ); модифицированного ЛК наполнителя со слоистой структурой - бентонита; впервые синтезированного магниевого ЛК.

Установлено, что полученный новый магниевый ЛК, способен выполнять как вулканизующую, так и диспергирующую функции в резинах на основе СКФ.

Теоретическая и практическая значимость работы Разработаны и внедрены водо -(ВН) и нефтенабухающие (НН) эластомерные материалы, полученные с использованием, предварительно диспергированными лактамсодержащими расплавами асбеста хризолитового, бентонита и карбоксиметилцеллюлозы. ВН и НН резины были использованы для изготовления, набухающих манжет пакерных устройств. Манжеты, в свою очередь, успешно прошли лабораторные и стендовые испытания на производственной площадке ООО «ПетроГазТех-Эласт», а также в испытательных лабораториях ООО «Газпром». Использование ВН и НН эластомеров позволило изготовить и ввести в эксплуатацию более 700 набухающих манжет пакерных устройств для различных месторождений нефти и газа, таких как: Бабаненковское, Чаядинское, Харасавейское и других месторождений. Кроме ВН и НН резин, были разработаны механические манжеты пакерных устройств на основе каучука СКФ-26 с использованием в качестве структурирующих агентов синергической системы ЛМК и бифургина. Эти манжеты в настоящее время эксплуатируются в условиях повышенных температур (до 200 °С), выдерживая перепады давления в пределах 35-45 МПа.

Апробация работы В период с 2019 - 2024 гг. результаты работы представлялись на российских и международных конференциях: «Резиновая

промышленность: сырье, материалы, технологии» (г. Москва 2021 г., 2022 г., 2024 г.), Каучук и резина - 2021: традиции и новации (г. Москва -2021 г.), Международная конференция по химии и физикохимии олигомеров (г. Нижний Новгород, 2019 г.) и др.

Публикация результатов По материалам диссертации опубликовано 11 статей в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, 16 тезисов докладов российских и международных конференций, получено 7 патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 138 стр. страницах, содержит 19 рисунков и 28 таблиц, включает введение, 3 главы, заключение, список литературы из 159 источников, 8 приложений.

Автор выражает благодарность д.т.н., профессору В. Ф. Каблову и к..т.н., доценту А. Ф. Пучкову за оказанную поддержку, а так же коллективам ООО «Интов-Эласт», ХК «Петрогазтех» и ПАО «Газпром» за содействие в проведении опытных испытаний.

1. Литературный обзор (Актуальные аспекты создания эластомерных материалов для нефтегазодобывающей отрасли)

1.1 Пакер набухающий и пакер гидравлический механический, их особенности применения

Для нижнего заканчивания скважины и выполнения всех необходимых манипуляций, таких как гидроразрыв пласта, формирование перфорационных каналов нагнетанием текучей среды под высоким давлением, цементирования используется скважинные инструменты для бурения, которые должны обеспечивать эффективное уплотнение, достаточное для изоляции (герметизации) среды, находящейся под давлением в заданных участках ствола скважины [1]. Следует отметить, что последнее время увеличивается глубина бурения скважин, и как следствие температура в стволе скважины достигает 130 °С и выше. Сейчас, скважины - это не отверстие вертикальной уходящие в породы. Они имеют наклоны и очень много горизонтальных ответвлений, что требует применение специальных инструментов. Кроме того, современную добычу невозможно представить без мероприятий по интенсификации извлечения углеводородов, включая такие как гидроразрыв пласта, использование специальных реагентов для разрушения пласта. Таким образом, для данного оборудования требуется уплотнения способные обеспечить герметизацию при давлении до 70 МПа в условиях повышенной температуры, действия комплексов агрессивных сред.

Современные буровые технологии используют несколько видов пакеров для герметизации ствола. По способу установки пакеры подразделяют на механические, гидравлические и гидромеханические. Механический пакер расширяется при воздействии осевой нагрузки - массой насосно-компрессорных труб (НКТ). Уплотнительный элемент гидравлического пакера расширяется при подаче в нее жидкости [2]. При строительстве и ремонте горизонтальных скважин, в последнее время активно используются селективно набухающие пакера. В этих пакерах уплотнительный элемент, выполненный из специального эластомера, увеличивается в объеме, вступая в контакт с

определенными жидкостями - водой, растворами на водной основе, нефтью, растворами на углеводородной основе, или буровым раствором. Вследствие разбухания эластомера закупоривается затрубное пространство в обсаженных и необсаженных стволах скважин, обеспечивая тем самым герметизацию отдельных частей ствола скважины [2,3]. Как правило, набухающие пакера адаптируются под условия каждого отдельного месторождения. При создании эластомера для набухающего пакера необходимо обеспечить доступ жидкости не только к поверхности, а также во внутренние слои, прочное крепление на базовой трубе, а также достаточную механическую прочность, обеспечивающею целостность конструкции при высоких перепадах давления [2-6]. Таким образом, требуется создание принципов рецептуростроения, рецептурные приемы, позволяющие получить эластомерную композицию под необходимые условия эксплуатации.

Гидравлические и гидромеханические пакеры сегодня отличаются разнообразием конструкции и применяемых инженерных решениях. Особые требования в таких пакерах предъявляются к герметизирующим элементам. В отличии от набухающих пакеров, в которых массив эластомера, обеспечивающий герметичность составляет от 2000 до 6000 мм, в гидравлических пакерах, максимальная длина манжеты не превышает 250 мм. Следовательно, такие изделия должны обладать высокими механическими характеристиками. Кроме того, сегодня в скважинах температуры превышают 100 °С, а в отдельных случаях и 200 °С, что значительно повышает требование к уплотняющим элементам [8, 9]. Традиционно, применяемые изделия, изготовленные из резиновых смесей на основе бутадиен-нитрильных каучуков неспособны обеспечить данных требований. Другим фактором, который предъявляет особые требования к уплотняющим элементам, является применение агрессивных компонентов в буровых растворах. К таким можно отнести, кислоты, щелоча, спирты, включая многоатомные, соли (нитриды, бромиды, фториды). Наиболее высокими температурами эксплуатации, и устойчивостью к действию агрессивных сред обладают фторполимеры [10]. Из

ряда фторполимеров, для уплотнений возможно использовать фторкаучуки (ФК, БКМ) двойные, тройные и тетросополимеры; сополимер тетрафторэтилена с пропиленом (ТФЭП, FEPM, AFLAS); Перфторэластомеры (ФФК, FFKM). К сожалению, одним из главных недостатков фтор содержащих эластомеров, являются довольно низкие механические свойства стандартных композиций на их основе. ФФК и ТФЭП являются довольно специфичными разновидностями фторполимеров, и характеризуются самой высокой стоимостью среди всех полимеров, и не подходят для массового применения. Требуется создать приемы рецептуростроения композиций на основе фторкаучуков для использования в качестве уплотняющих материалов в устьевом оборудовании и оборудовании заканчивания скважин. Таким образом, необходимо рассмотреть современное состояние отрасли фторкаучуков, приемы их модификации, рецептуростроение композиций и способы их модификации с целью получения материалов для использования в уплотнениях нефтедобывающей отрасли.

1.2 Резиновые смеси на основе фторкаучуков и их модификация

Долгое время фторкаучуки были представлены только сополимером виниленфторида с гексафторпропиленом, который выпускался под торговой маркой СКФ-26 [11-13]. Так как этот эластомер характеризовался достаточно высокой вязкостью, более 100 усл. ед. по Муни, что значительно затрудняло их переработку в изделия. Кроме компрессионного формования, другие методы, такие как шприцование, калондрование и литье были недоступны. Для решения данной проблемы были разработаны низкомолекулярные марки сополимера (СКФ-26ОМН и СКФ-26НМ), для возможности регулирования вязкости резиновых смесей на основе фторкаучуков. Однако, даже при решении проблемы технологичности, основной проблемой эластомерных композиций на основе фторкаучуков являлись их эксплуатационные свойства. Долгое время, доступной вулканизующей системой для фторкаучуков являлись амины, и получаемые вулканизаты характеризовались катастрофически высокими

остаточными деформациями. Данная проблема решилась после появления фенольной вулканизации [13]. Основной бум фторкаучуков можно отнести на 90-е XX в., когда произошло широкое расширение марочного ассортимента. Во-первых, добавляется несколько сополимеров, во-вторых появляется несколько вариантов их соотношений в макромолекуле, в-третьих -молекулярной массы макромолекулы (рис. 1) [12, 14-18].

Рисунок 1 - Схема мономерных звеньев различных марок фторкаучуков.

Так, кроме двойных сополимеров виниледенфторида с гексафторпропиленом, синтезируется тройной сополимер (тер) в котором третьем сомономером выступает тетрафторэтилен. Такой фторкаучук способен вулканизоваться как аминами, так и фенольной вулканизующей системой. Причем в последнее время, аминные вулканизаты не находят практического применения. Тройной сополимер демонстрирует более высокую устойчивость к агрессивным среда, включая концентрированные кислоты и щелоча, проявляют низкую устойчивость только к кетонам, многоатомным спиртам и перегретому пару. Общим недостатком вулканизатов на двойных и тройных сополимерах является кардинальное снижение механических характеристик при повышенных температурах. Материал проявляет стабильность при температуре до 200 °С, при этом при данной температуре композиции на его основе проявляют низкие механические свойства, что значительно сужает область его применения. Это связано в первую очередь с особенностью построения сетки поперечных связей [13], так как аминные и фенольные (диольные) вулканизаты образуют только ионные связи, характеризующиеся низкой энергией связи, и при повышенной температуре разрываются. Тетра сополимеры, отличаются от тер- содержанием четвертого сомономера для обеспечения возможности

вулканизации пероксидами [13-15, 18-20]. Как правило, в качестве такого сомономера выступает последовательность хлорсульфированного полиэтилена. Пероксидные вулканизаты фторкаучуков, по сравнению с фенольными вулканизатами проявляют более высокую устойчивость к перегретому пару и при повышенных температурах отсутствует ярко выраженное падение механических свойств.

Разнообразие марок фторкаучуков связано с тем, что выпускают сополимеры с различной молекулярной массой. Например, компания ЭиРой выпускает фторкаучуки на основе сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом с вязкостью по Муни от 20 до 160 усл. ед [14]. Также существуют варианты выпуска фторкаучуков в виде прикомпаудов, содержащих вулканизующею группу. Это свойственно для марок на основе двойных и тройных сополимеров [14-15]. В отличие от других видов каучуков, выбор вулканизующей группы для ФК не особо широк. Так, при отсутствии сомономера для пероксидной вулканизации, ФК может быть сшит с использованием только бисфенол с катализатором межфазного переноса [13]. В настоящее в качестве вулканизующей группы используется только 1,1,1,3,3,3-гексафтор-2,2,-бис(4-гидроксифенил) пропан, в качестве катализатора межфазного переноса триэтилбензиламмонийхлорид или

бензилтрифенилфосфонийхлорид. Их содержание в композиции, как правило составляет 2,0-2,5 м.ч. бисфенола на 0,1-0,3 м.ч. КПЦ на 100 м.ч. каучука. Данная вулканизующая группа себя эффективно зарекомендовала, и применяется во всех композициях которые используются для изготовления уплотнений [20-22]. Для осуществления процесса вулканизации с использованием бисфенольных ВС требуются наличие таких соединений, как гидрооксид кальция и оксид магния для реализации так называемого круговорота катализатора, заключающегося в переносе молекул катализатора из неорганической фазы в органическую и обратную [13].

Для вулканизации тетрасополимеров возможно использовать множества пероксидов. Так, сегодня выпускается порядка 11 пероксидов [23] пригодных

для использования в вулканизующих системах. Однако, в резинотехнической отрасли получили широкое распространение пероксид дикумила Бис-

(терт-бутилдиоксиизопропил)-бензол ^-40) и 2,5-диметил2,5-ди-(трет-бутилперокси)-гексан (Ю01). Это связано, в первую очередь с температурами их разложения, которые являются оптимальными для проведения процесса вулканизации. В композициях на основе фторкаучуков наибольшее распространение получили пероксиды К101 и F-40, причем наиболее подходящей является К101 из-за более высокой температуры ее активации. В качестве перегонщика цепи используется ТАИЦ (триаллизоцианурат), как правило, на носители карбонате кальция или диоксиде кремния, концентрация основного вещества составляет порядка 70 %. В отличии от вулканизации с применением бисфенолов, в качестве активатора вулканизации используется оксид цинка. Хотя его сложно назвать активатором, так как он участвует в промежуточных реакциях [24]. Типовые рецептуры композиций на основе фторкаучуков представлены в таблице 1, рекомендуемые производителями [1418], для получения вулканизата с твердость 75-84 по Шору.

Таблица 1 - Стандартные рецептуры композиций на основе форкаучуков.

Компонент 1 2 3 4 5 6 7

Каучук Viton A601C1 100

Каучук Viton B2021 100

Каучук Viton B600 100

Каучук DAI-EL G-8002 100

Каучук Elaftor 3032 100

Каучук Elaftor 2001 100

Каучук Elaftor 8045 100

ТАИЦ2 5,7 3

Пероксид К1013 3,3 3

Бисфенол АФ 2,5 2,0

ТЭБАХ 0,5 0,6

Оксид магния 3 3 3 3

Гидроксид кальция 6 6 6 6

Оксид цинка 3 3

Технический углерод N 990 30 20 30 30 30 30 30

Карнаупский воск 1 1

содержит вулканизующею группу, включающею бисфенол АФ и ТЭБАХ

2 концентрация основного вещества 2,5-диметил2,5-ди-(трет-бутилперокси)-гексан на носители, концентрация основного вещества 45%

Как видно из таблицы 1, рецептуры на основе фторкаучуков включают только вулканизующею группу, активатор или перенощик и наполнитель. Причем, содержание наполнителя в каждой рецептуре разного производителя его содержание составляет 30 м.ч. Содержание вулканизующей группы, также приблизительно одинаковое. Как правило, в рецептурах резиновых смесей на основе фторкаучуков используются неактивные наполнители, применение активных наполнителей не приводит к повышению деформационно-прочностных свойств, при этом ухудшает их технологичность. В качестве других функциональных добавок используются только воска, преимущество карнаупский воск, пластификации композиции не подвергаются. Несмотря на значительное совершенствование фторкаучук, что позволило получать материалы с разнообразными эксплуатационными свойствами, основным недостатком является их низкая упругость. Так, композиции на основе фторкаучук, получаемые как с пероксидными, так и фенольными ВС, модуль упругости при начальных деформациях достаточно низки. Эта особенность делает затруднительным применение таких резиновых смесей для получения уплотнений для устьевого оборудования и оборудования заканчивания скважин. Данные изделия должны эксплуатироваться при высоких давления до 70 МПа, и высоких перепадах давлений. Следовательно, используемые эластичные материалы должны обладать высокими значениями модуля упругости при начальных деформациях. Решением может быть применение комплексных добавок, содержащих мультифункциональные добавки способные обеспечить повышение данных свойств композиций на основе фторкаучуков.

В литературе описано множество способов модификации эластомерных композиций на основе фторкаучуков. Одним из интересных является

композициирование фторкаучуков с термопластами [25-31]. В работах [26-28] продемонстрировано совмещение фторкаучука с полиамидом. Композиции получают путем динамического смешения фторкаучука марки Уйоп А-601С (сополимер винилиденфторида с гексафторпропиленом, содержит ВС на основе бисфенола) с полиамидом марки РА-6 (поликапролактам). Под динамическим смешением подразумевается получение композиций, когда все высокомолекулярные компоненты находятся в вязкотекучем состоянии, а смешение провидится при высоких сдвиговых нагрузках [32, 33]. Дополнительно композиции содержали оксид магния и гидроксид кальция, для активации ВС и дополнительный сшивающий агент, гексаметилендиаминкарбамат. В результате получен резиноподобный материал, способный к переработки методами литья под давлением, подобно термопластам, даже при содержании эластомерной составляющей 60 масс. %. Удивительным оказался то факт, что по уровню фзико-механических характеристик, полученные композиции значительно превосходили фторкаучуки. Даже значения ОДС, которые являются «ахиллесовой пятой» термоэластопластов [32] находились на уровне традиционных резин и не превышали 25%. Достижение высокого уровня свойств связано с формированием особой структуры получаемых композиций, в которой формируются фазы эластомера, термопласта, и развитый межфазный слой, за счет сильного межмолекулярного взаимодействия между макромолекулами (рис. 2) [26-28].

TPV Interface

Рисунок 2 - Микрофотографии СЭМ и АСМ композиций ПА-ФК.

Следовательно, при модификации композиций на основе фторкаучуков требуется обращать особое внимание на структуру формируемой композиции, и учитывать возможное химическое и физическое взаимодействие каждого компонента.

Интересные результаты получают при совмещении фторкаучуков с фторсодержащими термопластами [25, 29]. Использование поливиниледенфторида в композициях с фторкаучуком (тройным сополимером) позволяет значительно повысить усталостную выносливость получаемых композиций [29]. При этом термопласт в композиции формирует структуру подобную армированию волокном. В работе [25] фторкаучук (двойной сополимер) совмещается с фтортермопластиком. В работе установлено, что совместимость каучука и термопласта увеличивается при повышении степени сшивки каучука. Получаемые композиции обладают превосходной устойчивостью к действию топливам и газопроницаемостью. Описаны тройные смеси поливиниленфторид - силиконовый каучук -фторкаучук [42]. В качестве вулканизующей группы использовались перекись дикумила, фторкаучук использовался тройной сополимер. Было исследовано влияние FKM на морфологию, механические свойства, поведение при кристаллизации, реологию и динамические механические свойства тройных смесей PVDF/SR/FKM. В бинарных смесях PVDF/SR наблюдалась «сетка», которая исчезла в тройных смесях, но образовалась структура типа ядро-оболочка. Механические свойства тройных смесей были значительно повышены. Комплексная вязкость и модуль упругости смесей PVDF/SR/FKM уменьшались с увеличением содержания ФК, следовательно, улучшалась технологичность. Увеличение содержания ФК, по-видимому, оказывает благоприятное влияние на кристаллизацию компонента ПВДФ. Он способствует процессу зародышеобразования ПВДФ, что приводит к увеличению скорости кристаллизации полимера и более высокой температуре кристаллизации. Улучшились низкотемпературные свойства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Куцов Дмитрий Александрович, 2024 год

Библиографический список

1. Дайер, С. Интеллектуальное закачивание: автоматизированное управление добычей /С. Дайер// Нефтегазовое обозрение.- 2007. -Т. 19. - № 4. -с. 7.

2. Казымов, Ш.П. Обзор конструкции набухающих пакеров и возможности их применения на месторождениях Азербайджана/ Ш.П. Казымов, Э.С. Абдуллаева, Н.М. Раджабов// Научные труды НИПИ НЕФТЕГАЗ ГНКАР.-2015. - №3. - с. 43 - 51.

3. Кузнецов, А. В. Повышение эффективности работы заколонных пакеров при закачивании горизонтальных скважин: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.15.10. - Уфа. -1999. - 22 с.

4. Часовников, Д.С. Использование набухающих пакеров при закачивании горизонтальных скважин/ Д.В. Часовников // Сб. статей Булатовские чтения. -2019. - Т.3. - с. 125 - 128.

5. Азизова, А.К. Отечественный водонабухающий пакер для закачивания и ремонта с горизонтальным окончанием ствола/ А.К. Азизова и др.// Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. -2015. - № 6. - с. 26 -30.

6. Торопынин, В.В. Совершенствование технических средств для разобщения пластов и изоляции межпластовых перетоков / В.В. Торопынин и др.// Бурение и нефть. - 2009.- № 12.- с. 49 - 51.

7. Новаков, И. А. Состояние и тенденции развития производства и применения водо- и нефтенабухающих эластомеров для пакерного оборудования / И. А. Новаков, М. А. Ваниев, С. С. Лопатина // Каучук и резина. -2019. - Т. 78.- № 4. - С. 228-239.

8. Поликарпов, А.Д. Исследование начального напряженно-деформированного состояния уплотнительного элемента пакера с многослойными эластичными оболочками/ А.Д. Поликарпов, В.И. Пындак, Б.М. Мухин, А.В. Щербин// Вестник Ассоциации буровых подрядчиков.- 2006. - №4. - с. 38 - 47.

9. Дудаладов, А.К. Заколонные гидравлические проходные пакера, заполненные твердеющими составами, для крепления скважин/ А.К. Дудаладов, В.И. Ванифатьев // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. - 2007. - № 1. -с. 12 - 15.

10. Штайн, А. Выбор материала уплотнений для нефтегазовой промышленности/ А. Штайн// Каучук и резина. - 2021. - Т. 80. - № 3.- с. 146 -148.

11. Пугачев, А.К. Из истории создания отечественных фторполимеров/ А.К. Пугачев// Российский химический журнал.- 2008. - Т. LII.- № 3. - с. 5-6

12. Логинов, Б.А. Российские фторполимеры: история, технологии, перспективы/ Б.А. Логинов, А.Л. Виллемсон, В.М. Бузник. - Киров: Дом печати - Вятка. - 2013.- 320 с.

13. Нудельман, З.Н. Фторкаучуки: основы, переработка, применение/ З.Н. Нудельман.- М.: ООО «ПИФ РИАС». - 2007.- 384 с.

14. Трифонова, И. П. Влияние состава фторкаучуков на свойства их вулканизатов /И. П. Трифонова, А. С. Симонов, Ю. А. Родичева//Российский химический журнал.- 2021. Т.LXV.-№ 2.-с. 23-25

15. Алифанов, Е.В. Эластомерные материалы повышенной теплостойкости/ Е.В. Алифанов, А.М. Чайкун, И.С. Наумов, О.А. Елисеев. Труды ВИАМ.- 2017. -T. 50. -№ 2.- с. 41-47.

16. Бейдер, Э. Я. Опыт применения фторполимерных материалов в авиационной технике/ Э. Я. Бейдер, А. А. Донской, Г. Ф. Железина //Российский химический журнал. -2008.-Т. 52.- № 3.- с. 30-44.

17. Элафтор 3000. Техническая информация. Электронный ресурс [2023].-https://halopolymer.ru/product/ftorkauchuki-i-lateksy/elaftor-fkm/elaftor-3000/

18. Элафтор 8000. Техническая информация. Электронный ресурс [2023].-https://halopolymer.ru/product/ftorkauchuki-i-lateksy/elaftor-fkm/elaftor-8000/

19. Кочеткова, Г.В. Новые марки отечественных фторкаучуков/ Г.В. Кочеткова, Б.А. Логинов// Российский химический журнал.- 2008.- Т. 52.- №3.-с. 23-25.

20. FKM Guideline: strengths, limitations and experimental validation/ Samuel Krechlin// Procedia Engineering. - 2015. - Vol. 133. - p. 309 - 319.

21. Tribological properties of carbon reinforced and silica reinforced FKM against AISI 304 L/ Navneet Tripathi, N.L. Parthasarathi, M. Eswaramoorthy, Utpal Borah//MaterialsToday:Proceedings.-2020.https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.647

22. Effects of sorption and desorption of CO2 on the thermomechanical experimental behavior of HNBR and FKM O-rings - Influence of nanofillerreinforced rubber/ E. Lainea, J.C. Grandidiera, G. Benoita, B. Omnesb, F. Destaing// Polymer Testing.- 2019.- Vol. 75. -p. 298-311.

23. Хавкинс, Э. Дж. Э.. Органические перекиси, их получение и реакции [Текст] / Пер. с англ. Ю. Л. Московича [и др.]; Под ред. проф. Л. С. Эфроса. — М.: Химия. - 1964. — 536 с.

24. Блох, А.Г. Органические ускорители вулканизации каучуков. Изд.: Химия. Ленинградское отделение. -1964.- 544 с.

25. Preparation of FKM/EFEP thermoplastic vulcanizate with excellent heat and oil resistance, gas barrier property and recyclability/ Yelong Guo, Hongchi Tian, Xinyu Li, Jibin Han, Nanying Ning , Ming Tian, Liqun Zhang// Polymer.- 2022.-Vol. 262. -1016 с.

26. Nanomechanics and Origin of Rubber Elasticity of Novel Nanostructured Thermoplastic Elastomeric Blends Using Atomic Force Microscopy/ Shib Shankar Banerjee , Kotnees Dinesh Kumar , Arun K. Sikder , Anil K. Bhowmick// Macromol. Chem. Phys. - 2015. DOI: 10.1002/macp.201500173.

27. Distinct Melt Viscoelastic Properties of Novel Nanostructured and Microstructured Thermoplastic Elastomeric Blends from Polyamide 6 and Fluoroelastomer/ Shib Shankar Banerjee, K. Dinesh Kumar, Anil K. Bhowmick// Macromol. Mater. Eng.- 2015.- Vol. 300.- p. 283-290.

28. Dynamic vulcanization of novel nanostructured polyamide 6/fluoroelastomer thermoplastic elastomeric blends with special reference to morphology, physical properties and degree of vulcanization/ Shib Shankar Banerjee, Anil K. Bhowmick// Polymer.- 2015.- Vol. 57.- p. 105-116.

29. Hydrophilic Modification of Poly(vinylidene fluoride) Membrane with Poly(vinyl pyrrolidone) via a Cross-Linking Reaction/ Qiuyan Bi, Qian Li, Ye Tian, Yakai Lin, Xiaolin Wang// J. APPL. POLYM. SCI. 2012, DOI: 10.1002/APP.37629

30. Characterization of the fracture behavior of NBR and FKM grade elastomers for oilfield applications/ Z. Major, R.W. Lang// Engineering Failure Analysis.- 2010.-Vol. 17.-p. 701-711.

31. Recycling of fluoro-carbon-elastomers e A review/ Jens Schuster , Johannes Lutz, Yousuf Pasha Shaik, Venkat Reddy Yadavalli// Advanced Industrial and Engineering Polymer Research.- 2022.- Vol. 5. - p. 248-254.

32. Вольфсон, С. И. Динамически вулканизованные термоэластопласты: Получение, переработка, свойства/ С. И. Вольфсон.- М.: Наука.- 2004.- 173 с.

33. Абду-Сабет С., Датта С. Термопластичные вулканизаты. Полимерные смеси /Под ред. Д. Р. Пола и К. Б. Бакнелла //СПб.: Издательство НОТ.- 2009.Т. 2.-с. 539-579.

34. The Promising Future of Fluoropolymers/ Bruno Ameduri// Macromol. Chem. Phys. -2020. DOI: 10.1002/macp.201900573.

35. Transparent Silicone Calcium Fluoride Nanocomposite with Improved Thermal Conductivity/ Rene Schneider, Stefan R. Luthi, Katrin Albrecht, Martina Brulisauer, Andre Bernard, Thomas Geiger// Macromol. Mater. Eng. - 2014. DOI: 10.1002/mame.201400172.

36. Strategy of Tailoring the Interface Between Multiwalled Carbon Nanotube and Fluoroelastomer/ Xiaoyu Meng, Xu Liu, Chuanbo Cong, Qiong Zhou// POLYMER COMPOSITES.- 2014.- DOI 10.1002/pc.22938.

37. Effects of sorption and desorption of CO2 on the thermomechanical experimental behavior of HNBR and FKM O-rings - Influence of nanofillerreinforced rubber/ E. Lainea, J.C. Grandidiera, G. Benoita, B. Omnesb, F. Destaing// Polymer Testing.- 2019.- Vol. 75. - p. 298-311.

38. Enhancing mechanical property and thermal conductivity of fluororubber by the synergistic effect of CNT and BN/ Anling Li, Jiwen Wang, Wenjie He, Zhen

Wei, Xiaosen Wang, Qiang He// Diamond and Related Materials.- 2023.- DOI 10.1016/j.diamond.2023.109790.

39. Flexible FKM/mRGO nanocomposites with excellent thermal, mechanical and electrical properties/ Grace Moni, Anshida Mayeen, Jiji Abraham, Thomasukutty Jose, MG Maya, Rabindranath Bhowmik, Soney C George// Arabian Journal of Chemistry.- 2018.- DOI 10.1016/j.arabjc.2018.03.015.

40. High-performance fluoroelastomer-graphene nanocomposites for advanced sealing applications/ Mufeng Liu, Pietro Cataldi, Robert J. Young, Dimitrios G. Papageorgiou, Ian A. Kinloch// Composites Science and Technology.- 2021.- Vol. 202.

41. Mechanical, thermal, and friction properties of addition-type fluororubber co-filled with Al2O3 particles at high temperature/Jiaqi Zhang, Xianzhao Jia, Qiang He// Polymer Testing, 2021, Vol. 96, DOI 10.1016/j.polymertesting.2021.107131

42. Effects of partial replacement of silicone rubber with flurorubber on properties of dynamically cured poly(vinylidene fluoride)/silicone rubber/flurorubber ternary blends/ Yanpeng Wang, Xiujuan Jiang, Chuanhui Xu, Zhonghua Chen, Yukun Chen// Polymer Testing.- 2013.- Vol. 3.- №86- p. 1392 - 1399.

43. Graphene oxide-integrated high-temperature durable fluoroelastomer for petroleum oil sealing/ Junhua Wei, Steven Jacob, Jingjing Qiu// Composites Science and Technology. - 2014. - Vol. 92. - p. 126-133.

44. Improving thermal, electrical and mechanical properties of fluoroelastomer/amino-functionalized multi-walled carbon nanotube composites by constructing dual crosslinking networks/ Wei Gao, Jianhua Guo, Junbin Xiong, Andrew T. Smith, Luyi Sun// Composites Science and Technology.- 2018.- Vol. 162.- p. 49 - 57.

45. Low-temperature resistance of fluorine rubber with modified Si-based nanoparticles/ Yucong Ma, Ang Ding, Xufeng Dong, Shunqi Zheng, Tianjiao Wang, Ruixue Tian, Aimin Wu, Hao Huang// Materialstoday Communication.- 2022.- Vol. 33. p. 39 - 37.

46. Tube-like natural halloysite/fluoroelastomer nanocomposites with simultaneous enhanced mechanical, dynamic mechanical and thermal properties/ Sandip Rooj, Amit Das, Gert Heinrich// European Polymer Journal.- 2011.- Vol. 47.-№ 9, p. 1746 - 1755.

47. Пучков, А.Ф. Эластомерные композиции с асбестом хризотиловым, модифицированным лактамсодержащим расплавом/ А. Ф. Пучков, М. П. Спиридонова, Д. А. Куцов, А. Н. Куцов// Известия Волгоградского государственного технического университета. -2021. -№ 12 (259). -С. 77-82

48. Пат. № 2743699 C1 РФ, МПК C08L 27/00, C08L 27/12. Вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука СКФ-26: № 2020119026: заявл. 09.06.2020: опубл. 24.02.2021/ А. Ф. Пучков, В. А. Ковалев, А. Н. Куцов, Д. А. Куцов

49. Свойства бентонитов различных месторождений как активных наполнителей скф-26 / А. Ф. Пучков, М. П. Спиридонова, Д. А. Куцов, А. Н. Куцов // Каучук и резина. - 2021. - Т. 80, № 6. - С. 320-325.

50. Температуростойкость эластомерных композиций на основе БНКС-40АМН и СКФ-26 пластицированным лактамсодержащим расплавом / А. Ф. Пучков, М. П. Спиридонова, И. М. Грицун [и др.] // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2022. - № 12(271). - С. 129134.

51. Пат. США 4590227, МПК С 08 L 1/26. Резиновая смесь для манжеты пакерного устройства, разбухающая в буровом водном растворе CaCl с концентрацией 26%.

52. Сулейманов, А. М. Метод оценки долговечности набухающей резины для пакеров / А. М. Сулейманов, Д. С. Смирнов, А. С. Лобанова // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. -2019. - № 4(50). - С. 376-385.

53. Experimental data of water swelling characteristics of polymer materials for tunnel sealing gasket/ Ze-Nian Wang, Shui-Long Shen, Annan Zhou c, Hai-Min Lyu// Data in Brief, 2020, Vol. 31, DOI 10.1016/j.dib.2020.106021

54. Состояние и тенденции развития производства и применения водо - и нефтенабухающих эластомеров для пакерного оборудования / И. А. Новаков, М. А. Ваниев, С. С. Лопатина [и др.] // Каучук и резина. - 2019. - Т. 78, № 4. -С. 228-239

55. Applications in Oil and Gas Industry//https://www.researchgate.net/publication/279942210 Swelling Elastomer.

56. Akhtar М. Performance evaluation of swelling elastomer seals // Journal of Petroleum Science and Engineering. -2018. -N165. -Р. 127.

57. https://docplayer.ru/50520868-Sistema-produktovdlya-germetizacii-shvov-razlichnogo-naznacheniya-vpromyshlennom-i-grazhdanskom-stroitelstve.html.

58. Катеев Р.И., Исхаков А.Р., Зарипов И.М. Опыт применения водонефтенабухающих заколонных пакеров «TamInternatюnal»//Сборник научных трудов ТатНИПИнефть. -2011.- С. 213.

59. Куренов М.В., Елисеев Д.В. Особенности использования разбухающих пакеров для разобщения горизонтальных участков скважин на шельфе Каспийского моря // Вестник АГТУ. -2011. -№2. -С. 69.

60. Ахмедзянова Д.М. Разработка водо- и нефтенабухающих термопластичных вулканизатов с регулируемым временем набухания: Дис. к.т.н. Казань: КНИТУ.- 2018. - 109 с.

61. Experimental data of water swelling characteristics of polymer materials for tunnel sealing gasket/ Ze-Nian Wang, Shui-Long Shen b c, Annan Zhou c, Hai-Min Lyu// Data in Brief.- 2020.- Vol. 31.- DOI 10.1016/j.dib.2020.106021

62. Галиханов, М. Ф. Изучение гидросорбционных и деформационно -прочностных свойств термопластичного вулканизата для систем герметизации / М. Ф. Галиханов, Д. М. Ахмедзянова // Каучук и резина. - 2018. - Т. 77, № 4. -С. 228-231.

63. First Multi-Stage Swell Packers Open Hole Completion in Rub' Al-Khali Empty Desert: Case Study/Joseph Ekpe, Andrey Kompantsev, Jamal Al-Thuwaini, Emad Mohammad, Ayman Ashoor// Paper presented at the SPE Middle East

Unconventional Gas Conference and Exhibition, Muscat, Oman.- 2011.- DOI: 10.2118/142523-MS.

64. Swellable Packers Provide a Brownfield Water Management Solution in Open and Cased Hole - Case Histories Including Straddles, Plugs, Slimhole Sidetracks and Testing In Corroded Casing/ Khaled M. M. Al Douseri, Chris Barnes, Dustin Young, Peter E. Smith// Paper presented at the SPE Offshore Europe Oil and Gas Conference and Exhibition, Aberdeen, UK. -2009. DOI 10.2118/124394-MS.

65. Performance evaluation of swelling elastomer seals/ Maaz Akhtar, Sayyad Zahid Qamar, Tasneem Pervez, Farooq K. Al-Jahwari// Journal of Petroleum Science and Engineering.- 2018. -Vol. 165.-p. 127 - 135.- DOI: 10.1016/j.petrol.2018.01.064.

66. Патент 200400196 ЕР, МПК E 21B 33/1. Wells system with ring sealing element / Мартен Жерар Рене БосмаЭрик Керст Корнелиссен; заявитель и патентообладатель: Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. -№ EP01306178.

67. Бахтуров, А. А. Влияние вулканизующей группы на свойства нефтенабухающих эластомеров для пакерного оборудования/А. А. Бахтуров, Г. В. Коробейников, Е. С. Бочкарев//Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2022. - № 12(271). - С. 92-98. - DOI 10.35211/1990-5297-2022-12-271 -92-98.

68. Nazila Dehbari, Youhong Tang. Water swellable rubber composites: An update review from preparation to properties // Journal of Applied Polymer Science. -

2015. -N132(46).- P.42786

69. Meng Qu. On the inhomogeneous hydration kinetics and stiffness evolution of HNBR-MgO reactive elastomer composites // Journal appliend polymer science.

2016. P. 43420.

70. Qamar S.Z. Performance evaluation of water-swelling and oilswelling elastomers // Journal of Elastomers and Plastics. -2016. -N48. -P. 535.

71. Park J.H., Kim D. Preparation and Characterization of WaterSwellable Natural Rubbers // Journal of applied polymer science. -2001. -N2.- P. 115.

72. Wang C. Study on a water-swellable rubber compatibilized by amphiphilic block polymer based on poly(ethylene oxide) and poly(butyl acrylate) // Journal of applied polymer science.- 2002. -N86. - P. 3120.

73. Nakason C. Synthesis and characterization of water swellable natural rubber vulcanizates // European polymer journal. -2013. - N49. -Р. 1098.

74. Пат. 20130096038 США, МПК C 08L 23/16. Enhanced oilfield swellable elastomers and methods for making and using same / B. J. Kim, K. C. Spacey, D. L. Banta, W. D. Breach ; заявитель и патентообладатель Weatherford/Lamb, Inc.

75. Патент JPS59142238 Япония, МПК C 08 K 3/00. Uncrosslinked water-swellable rubber composition / Masashi AoshimaMasato OguraTaisuke OkitaMasashi Watanabe ; заявитель и патентообладатель Sumitomo Chem Co Ltd.

76. Пат. JPS6162539 Япония, МПК C 08C 19/00. Production of rubber article swelling with water / Masashi AoshimaTakahiko Kitagawa ; заявитель и патентообладатель : Sumitomo Chem Co Ltd.

77. Пат. JPS63213537 Япония, МПК C08K 7/00. Water swelling rubber composition / Shinoda Goro; заявитель и патентообладатель NOK Corp.

78. Патент JPH06322161 Япония, МПК C08 J 7/00. Method for surface treatment of water-swellable rubber / Yoshiki Kato, Masayoshi Kitagawa, Yoshisada Michiura; заявитель и патентообладатель: Inoac Corp, Kurimoto Ltd, Inoac Corporation.

79. Hron P., Vymazalova Z., Lopour P. Water-swellable rubbers containing powdery poly(acrylamide) hydrogel // Angew Makromol Chem. -1997. -V.245. -P. 203.

80. Sun X., Zhang G., Shi Q., Tang B., Wu Z. Study on foaming waterswellable EPDM rubber // J. Appl. Pol. Sci. -2002.- V.86. -P. 3712.

81. Патент 20130096038 США, МПК C 08L 23/16. Enhanced oilfield swellable elastomers and methods for making and using same / B. J. Kim, K. C. Spacey, D. L. Banta, W. D. Breach ; заявитель и патентообладатель Weatherford/Lamb, Inc.

82. Karmanova O.V. Elastomer seals for oil production equipment// Chemical and Petroleum Engineering.- 2012. -P. 642.

83. Qamar S.Z. Mechanical Testing and Characterization of a Swelling Elastomer // Journal of Elastomers and Plastics.- 2009. -N41. - P. 415.

84. Ушмарин Н.Ф. Разработка и исследование свойств нефтенабухающей резины // Сборник докладов XXII научно-практической конференции «Резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технологии». -2017. - с. 119.

85. Ваниев, М.А. Разработка водонабухающих эластомеров для пакерного оборудования/ М.А. Ваниев, Н.В. Сычев, С.С. Лопатина и др. // Известия ВолгГТУ. Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. -2016. -№ 12 (191). -C. 56.

86. Лопатина, С.С. Эффективность применения хитозана в водонабухающих резинах/ С.С. Лопатина, М.А. Ваниев, Д.А. Нилидин и др. // Известия ВолгГТУ. Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. 2018. № 4 (214). C. 123.

87. Пат. 2744282 РФ, МПК E21B 33/12. Водонабухающая эластомерная композиция / С.С. Лопатина, М.А. Ваниев, Н.В. Сычев, Д.В. Демидов, А.А. Черемисин, И.А. Новаков; заявитель и патентообладатель: ВолгГТУ. - № 2020127461; заявл. 18.08.2020; опубл. 04.03.2021. Бюл. № 7

88. Xiao Wang, Anil K., Sadana, and Vipul Mathur, Baker Hughes. Incorporated Water-Swellable Elastomers for Heavy Brine Environments // Society of Petroleum Engineers. - 2015. - Р. 28.

89. Пат. 2015112674 РФ, МПК E 21 B 43/08. Набухающий пакер с контролируемой скоростью набухания, способ его изготовления и способ использования такого пакера/ Гамстедт П., Хинке Й.; заявитель и патентообладатель: Халлибертон.

90. Пат. 2685350 РФ, МПК C08L1/00. Водонефтенабухающая эластомерная композиция / С.С. Лопатина, М.А. Ваниев, Н.В. Сычев, Д.В. Демидов, Д.А. Нилидин, Я.Ю. Савченко, И.А. Новаков; заявитель и патентообладатель: ВолгГТУ. - № 2018129113 ; заявл. 08.08.2018 ; опубл.17.04.2019 Бюл. № 11

91. Пат. №2366645 РФ, МПК C08L1/00 Способ получения адипиновой кислоты из отходов производства капролактама окислением циклогексана// Глазко И. Л., Дружинина Ю. А., Леванова С. В., Соколов А. Б. Заявка: 2007143875/04, 26.11.2007. Опубликовано: 10.09.2009.

92. Вершкайн Р.Р. Применение капролактама в резинах для силовых деталей/ Вершкайн Р.Р., Т.В. Секачева, Г.П. Сабинина, Н.И. Хомякова// Каучук и резина . - 1977. - № 10. - С. 26-29.

93. Гордон, Г. Я. Стабилизация синтетических полимеров / Г.Я. Гордон.-М.: Госхимиздат.-1963.- 300с.

94. Хитрин, С.В. Использование продуктов взаимодействия капролактама со спиртами и аминами в качестве модификаторов эластомерных композиций на основе ненасыщенных каучуков/ С.В. Хитрин, А.А. Токарев, Е.Г. Шехирева// Каучук и резина . - 2008. - № 2. - С. 25-28.

95. Оя, Х.П. Исследование кристаллов бинарных молекулярных соединений, образованных водородными связями/ Х.П. Оя, Р.М. Мясникова// Журнал структурной химии.- Т15.- №4.- 1974.- с.679-685.

96. Рязапова Л.З., Фофанова О.Н., Галимов Л.Р., Скворцов Н.Г. (Казан. гос. технол ун-т, Казань, Россия) Модификация нестеререгулярных качуков бинарными смесями на основе лактамов и эпоксидов. Всероссийская конференция по каучуку и резине: Тезисы докладов. - М.-2002. -с. 149-150.

97. Рязапова, Л.З. Влияние макромолекулярных характеристик неполярных каучуков на возможности их модификацирования химически активными веществами/ Л.З. Рязапова//Новые материалы и технологии НМТ-2000.- Тезисы докладов. - М.-2002.- с.102-103.

98. Przybyszewska, M. Zinc chelates as new activators for sulphur vulcanization of acrylonitrilebutadiene elastomer / M. Przybyszewska, M.Zaborski, B. Jakubowski, J. Zawadiak// Polymer Letters. - 2009. - Vol. 3, No. 4. - P. 256-266

99. Zaborski M. The effect of zinc oxide nanoparticle morphology on activityin crosslinking of carboxylated nitrile elastomer / М. Zaborski, М. Przybyszewska // eXPRESS Polymer Letters. - Vol. 3, No. 9. - P. 542-552.

100. Сперанская, Л.И. Исследование особенностей структуры растворов смесей полимеров/ Л.И. Сперанская// Материалы XI Межд. научно-практ. конф. «Резиновая промышленность: сырье, материалы, технология». - М.: НИИШП.-

2005. - С. 47-49.

101. Заварзин, А.В. Эффективность поверхностно-активных веществ на основе солей жирных кислот в резиновых смесях в зависимости от состава сырья/ А.В. Заварзин [и др.]// Материалы XII Межд. научно-практ. конф. «Резиновая промышленность: сырье, материалы, технология». - М.: НИИШП. -

2006. - С. 23-27.

102. Лебедина, Т.П. Влияние дикарбоновых кислот на структуру и свойства изопреновых каучуков/ Т.П. Лебедина [и др.]// Материалы VIII Межд. научно-практ. конф. «Резиновая промышленность: сырье, материалы, технология». - М.: НИИШП. -2001. - С. 99-100.

103. Прокопчук, Н.Р. Технологические активные добавки в составе эластомерных композиций/ Н.Р. Прокопчук, С.Н. Каюшников, К.В. Вишневский//Полимерные материалы и технологии. - 2016. -Т.2, №3. - С. 6-23.

104. Пат. 1175941 РФ, МПК С 08 L 9/0, C 08 K 3/36. Резиновая смесь / А.К. Турсунов, С.В. Колесов, М.И. Абдиллин и [и др.]. Опубл. 30.08.85.

105. Пат. 2333921 РФ, МПК С 08 L 9/00, C 08 K 13/06, C 08 J, 11/18, C 08 J 13/22, C 08 L 9/02, C 08 L 9/06. Полимерная композиция / И.А. Осошник, О.В. Карманова, Т.В. Тарасевич [и др.]. Опубл. 20.09.08.

106. Ушмарин, Н.Ф. Диспактол М полифункциональная технологическая добавка для формованных изделий на основе резиновых смесей / Н.Ф. Ушмарин, Т.И. Писаренко, Н.И. Кольцов // Каучук и резина. - 1995. - № 5. - С. 32-36.

107. Ушмарин, Н.Ф. Оксанолы - новые технологические добавки для резиновых смесей / Н.Ф. Ушмарин, Н.И. Кольцов // Материалы XI Российской научно-практической конф. «Резиновая промышленность. Сырьё, материалы, технологии - 2005». - Москва: НИИШП. - 2005. - С. 120-122.

108. Herburn, G. A now asppechto rubber reinforcement / G. Herburn, M.H. Halim // Kaut. Gummi Kunst. - 1990. - Vol. 41, No. 9. - P. 43-48.

109. Yong, S.W. Chemical degradation of polyurethane / S.W. Yong // Rubber World. - 1990. - No. 5. - P. 27-32.

110. Рахматуллина, А.П. Смеси высших жирных кислот и их цинковые и кальциевые соли в рецептурах полимерных материалов/ А.П. Рахматуллина [и др.]// Труды регионального научно-практ. Семинара РФФИ «Пути коммерциализации фундаментальных исследований в области химии для отечественной промышленности». - Казань: Унипресс.- 2002. - С. 84-85.

111. Steger, L. Thermo-plastiks elastomers through polymer-ioncomplex formation / L. Steger // Kaut. Gummi Kunstef. - 1990. - Vol. 41, No. 3. - P. 197201.

112. Ehrend, H. Effects of dynamic parameters on the behavior of carbon black in rubber / H. Ehrend // Kautch and Gummi Kunstef. - 1989. - Vol. 42, No. 11. - P. 1015-1016.

113. Ehrend, H. Processing aids for tire manufacturing / H. Ehrend, K. Morche// Kautch. and Gummi Kunstef. - 1989. - Vol. 42, No. 11. - P. 1021- 1035.

114. Edgar, S. Lower. Oleochemical monographs (41): Oleochemical in the processing of rubber and other elastomers: Part 2 / S. Lower Edgar // Pigm. And Resull. Technology. - 1991. - Vol. 20, Is. 6. - P. 4-8.

115. Lloyd, D.G. Additives in rubber processing / D.G. Lloyd // Rubber developments. - 1990. - Vol. 43, No. 3-4. - P. 26-33.

116. Патент 2054016 РФ, МПК С 08 K 5/09, С 08 L 9/00. Диспергаторы резиновых смесей / Б.С. Гришин, Т.И. Писаренко, Е.А. Ельшевская [и др.]. Опубл. 10.02.96.

117. Ельшевская, Е.А. Диспактолы - новые отечественные технологические добавки полифункционального действия / Е.А. Ельшевская, Т. И. Писаренко [и др.] // Каучук и резина. - 1993. - № 5. - С. 48-51.

118. Рахматуллина, А.П. Технологические активные добавки на основе цинковых и кальциевых солей стеариновой и олеиновой кислот и их смесей /

A.П. Рахматуллина, Р.А. Ахмедьянова, Ц.Б. Портной, А.Г. Лиакумович, Е.Г. Мохнаткина, Р.И. Ильясов // Каучук и резина. - 2004. - № 3. - С. 31-35.

119. Hensel, M. Zinc-free rubber processing additives for the tire industry / M. Hensel, К.-Н. Menting, Т. Mergenhagen // Tire Techn. Int. - 2002. - No. 3. - P. 144147.

120. Klingensmith, W.H. The Use of Tallow Fatty Asids in Rubber / W.H. Klingensmith // Elastomer Plast. - 1975. - No. 4. - P. 394-413.

121. Mildenberg, R. Hydrocarbon Resins / R. Mildenberg, M. Zander, G. Collin. - Weinheim, 1997. - Р. 35-47.

122. Przybyszewska, M. Zinc chelates as new activators for sulphur vulcanization of acrylonitrilebutadiene elastomer / M. Przybyszewska, M. Zaborski,

B. Jakubowski, J. Zawadiak // eXPRESS Polymer Letters. - 2009. - Vol. 3, No. 4. -P. 256-266.

123. Pysklo, L. Study on reduction of zink oxide level in rubber compounds / L. Pysklo [et al.] // Kaut. Gummi. Kunst. - 2008. - Vol. 59, No. 9. - P. 442-446.

124. Suchismita, S. Effect of zinc oxide particles as cure activator on the properties of natural rubber and nitrile rubber / Sahoo Suchismita [et al.] // J. Appl. Polym. Sci. - 2007. - Vol. 105, No. 4. - Р. 2407-2415.

125. Stechman, M. Способ получения цинкового активатора серной вулканизации. Ortzymywanie cynkowego aktywatora wulkaniyacji siarkowej /

М. Stechman // Chemik. - 2007. - № 10. - С. 475-478

126. Пат. 2396293 РФ, МПК C 08 R 13/06, C 08 L 9/00. Технологическая добавка для резиновых смесей / В.К. Битюков, С.Г. Тихомиров, И.А. Осошник [и др.]. Опубл. 27.03.2010.

127. Пучков, А.Ф. Использование лактамсодержащего комплексного противостарителя в резинах / А.Ф. Пучков, М.П. Спиридонова, Е.И Бардина // Промышленное производство и использование эластомеров. - 2014. - № 4. - C. 17-20.

128. Пат. 2656496 РФ, С08К3/22. Вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука / Пучков А. Ф. [и др.]; заявл. 11.05.2017; опубл. 05.06.2018, бюл. № 16.

129. Пучков, А. Ф. Свойства расплавов и сплавов е-капролактама с органическими и неорганическими соединениями/ А. Ф. Пучков [и др.] // Известия ВолгГТУ - Волгоград, 2016. - (Серия «Химия и технология элеметоорганичексих мономеров и полимерных материалов»).- № 4 - С. 126131.

130. Сильверстейн, Р. Спектрометрическая идентификация органических соединений/ Р. Сильверстейн, Г. Басслер, Т. Морил; пер. с англ. - М.: Мир, 1977. - 592 с.

131. Новицкая, С. П. Фторэластомеры / С. П. Новицкая, З. Н. Нудельман, А. А. Донцов// М.: Химия.- 1988. - 240 с.

132. Пучков, А. Ф. О возможных эффектах при капсулировании вязких ингредиентов / А. Ф. Пучков, С. В. Туренко // Каучук и резина - 2007. - № 5. -С. 20-22.

133. Пат. 2700606 РФ, МПК С 08 L 9/02. Резиновая смесь для манжеты пакепного устройства, разбухающая в водном растворе №01 и СаС12 с концентрацией не более 25 % / Пучков А.Ф., Куцов А.Н., Куцов Д.А. - Заявл. 23.07.2018; опубл. 23.07.2019.

134. Пучков, А.Ф. Разработка высокопрочных уплотнительных элементов для пакерного оборудования на основе СКФ-26/ А.Ф. Пучков, В.А. Ковалев, Д.А. Куцов// XXIX Менделевская конференция молодых ученных : сб. тез. докл. - РИЦ ИГХТУ, 2019. - с. 99.

135. Кабанов, В.А. Энциклопедия полимеров. В 3 т. Т. 3/ В.А. Кабанов, М.С. Акутин, Н.Ф. Бакеев и др.// Сов. Энц. - 1977. - 152 с.

136. Пат. 2656491 РФ, МПК С 08 L 27/20. Вулканизуемая резиновая смесь на основе фторкаучука/ Пучков А.Ф. - Заявл. 11.05.2017; опубл.05.06.2018

137. Корнев, В.А. Сравнительная оценка структуры частиц и адсорбционных свойств шунгита и бентонита/ В. А. Корнее, Ю. Н. Рыбаков, С. И. Чирнков// Вестник науки и образования. - 2015. - №9 (11). - с. 20 - 23

138. Пат. 2279450 РФ, МПК С 08 К 13/02. Композитный противостаритель для резин / Пучков А. Ф., Туторский И.А., Покидько Б.В. - Заявл. 11.01.2005; опубл. 10.07.2006

139. Печковская, К.А. Сажа как усилитель каучука / К.А. Печковская. - М.: Химия, 1967. - 216 с.

140. Пучков, А.Ф. Композиции природных магний- и алюмосиликатов с лактамсодержащими расплавами в качестве технологических добавок к резинам на основе каучука СКФ-26/ Пучков А.Ф., Спиридонова М.П.// Известия Волгоградского государственного технического университета. -2020. -№ 5 (240). -С. 70.

141. Пучков, А.Ф. Бентонитовая композиция в качестве противостарителя пролонгирующего действия/ А.Ф. Пучков, М.П. Спиридонова //Известия Волгоградского государственного технического университета. -2020.- № 5 (240). -С. 75.

142. Корнеев, А.В. Анализ структуры различных бентонитов и возможности их использования в качестве сорбентов нефтепродуктов/ А.В. Корнеев, Ю.Н. Рыбаков // М.: ГосНИИхимонтология Минобороны России.-2015. - 3с.

143. Пучков, А.Ф. Получение, свойства и применение комплексной соли е-капролактам-N-изопропил-N'-дифенил-n-фенилендиаминдиcтеарата цинка в эластомерных композициях/ А.Ф. Пучков, М.П/ Спиридонова, С.В. Лапин// Промышленное производство и использование эластомеров. -2014. -№ 2. С. 12.

144. Маслова И.Л., Золоторева К.А. Химические добавки к полимерам (справочник). М.: Химия, 1973. -126 с.

145. Пучков, А.Ф. Конформационные превращения е-капролактама как его прерогатива при получении молекулярных комплексов, используемых в

клеевой технологии/ А.Ф. Пучков, Н.А. Третьякова, Э.А. Мамин, М.П. Спиридонова // Клеи. Герметики. Технологии.- 2017. -№ 9. -С. 2.

146. Малышев, А.И. Анализ резин / А.И. Малышев, А.С. Помогайло М.:Химия, 1977. - 232 с.

147. Волков, А.И. Большой химический справочник / Волков А.И., Жарский И.М. - Минск: Современная школа.- 2005. - 608 с.

148. Сельверстейн Р., Басселер Г., Моррип Т. Спектроскопическая модификация органических соединений. -Т.1. -М.: Химия.-1977. -268 с.

149. Пат. 2207921 РФ, МПК В 04 В 11/00; В 04 С 9/00. Способ обогащения тяжелых минералов и металлов и центробежно-аэродинамический концентратор для его осуществления / Бурдин Н. В., Лебедев В. И. - Заявл. 24.01.2000, опубл. 10.07.2003.

150. Джаманбалин, К. К. Структура и свойства нанотрубок хризотил-асбеста / К. К. Джаманбалин // Наука и бизнес: пути развития. - 2015. - № 12 (54). - С. 8-13.

151. ГОСТ 12871-93. Асбест хризотиловый. Общие технические условия; введ. 21.10.1993 - М.: Изд. стандартов, 1994.

152. Пат. 2688769 РФ, МПК С08L 7/00. Резиновая смесь для манжеты пакерного устройства разбухающая в буровом растворе «Полиэконол-Флора» / Пучков А. Ф., Куцов Д. А., Куцов А. Н. - Заявл.23.07.2018, опубл. 22.05.2019 Бюл.№15.

153. Пучков, А. Ф. Особенности технологии получения лактамсодержащих молекулярных комплексов и комплексных соединений / А. Ф. Пучков, М. П. Спиридонова и др. // Промышленное производство и использование эластомеров. - № 1. - 2018. - С. 29-37.

154. Пучков, А. Ф. Об изменении кристаллической структуры оксида цинка в бинарном расплаве капролактам - стеариновая кислота / А. Ф. Пучков, В. Ф. Каблов, Е. В. Талби, В. Н. Арисова // Каучук и резина. - 2009. - № 1. - С. 8-11.

155. Спиридонова, М. П. Эластомерные материалы, содержащие молекулярные комплексы и комплексные соединения с s-капролактамом: дисс. ... д-ра техн. наук: 02.00.06 / М. П. Спиридонова. - Волгоград, 2019. - 352 с.

156. Пат. 2683462 РФ, МПК C08L9/02, C08L33/26, C08K3/04, C08K3/06, E21B33/12 Водонабухающая эластомерная композиция / Лопатина С. С., Ваниев М. А., Сычев Н. В., Брюзгин Е. В., Нилидин Д. А., Новаков И. А.; заявитель и патентообладатель: ВолгГТУ. - № 2018129268 ; заявл. 09.08.2018 ; опубл. 28.03.2019 Бюл. № 10.

157. Пат. 09235417 Япония, МПК F 17 D 3/00; B 01 20/26. Production of highly water-swellable vulcanized rubber product / Eri Gotou, Kazuhiro Okamura, Naotake Shioji; заявитель и патентообладатель Nippon Shokubai Co Ltd ; заявл. 26.09.2011; опубл. 19.12.2012.

158. Пучков, А. Ф. Свойства расплавов и сплавов е-капролактама с органическими и неорганическими соединениями / А. Ф. Пучков, М. П. Спиридонова и др.// Известия Волгоградского государственного технического университета. - № 4 (183).- 2016. - C. 126-131.

159. Пучков, А.Ф. Модификация коллоидных кремнекислот БС-120 и А-175 лактамсодержащими расплавами с целью использования как активных наполнителей / А.Ф. Пучков, М.П. Спиридонова, Д.С. Свинухов // Известия ВолгГТУ. Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. - Волгоград, 2024. - № 5 (288). - C. 117-123.

й директор С.П. Карпов 202^ г.

АКТ производственной апробации

лактамсодержащего комплекса, включающего модифицированный бентонит, в качестве модифицирующей добавки для резиновых смесей на основе СКФ-26

1. Цель работы: опробования лактамсодержащего комплекса, включающего бентонит, в качестве модифицирующей добавки для резиновых смесей на основе фторкаучука СКФ-26, применяемых для изготовления манжет пакера АХА8.223.329-02.

2. Используемое оборудование:

Для приготовления резиновых смесей использовались вальцы ПД 630 315/315. Изготовление изделий осуществлялось на вулканизационном прессе ХЬВ-300. Для проведения испытаний полученных манжет использовался стенд ПРО-122,СИГ-П-100/50-400А.

3. Условия испытаний:

- компоновку поместили в термокамеру, нагрев и выдержка при I =_40 °С в течение 90 мин;

- испытания на герметичность при I = 40 °С, выдержка в течение 15 мин

- компоновку переместили в термокамеру, нагрев и выдержка при \ =160 °С, выдержка 90 мин;

- испытания на герметичность при I = 160 °С

Испытания проводились в соответствии с «ТУ253910-004-20666528-2011 Элементы уплотнительные пакеров для эксплуатации, исследования и ремонта скважин» и инструкции по испытанию элемента - свидетеля на герметичность от 29.08 2016 г.

4. Результаты испытании нрниедсны и таблице 1 и на рис

Ю I' »тцит.« W1ИЧ1 111!

*>

JP-О-

Гтчмп«. |

II —

| an <j / |

Рисунок - Результаты испытания на герметичность

№ Qocee, Тн АР, МПа t, °С Время выдержки (мин) Результат

1 6 25 40 15 герметично

2 6 70 100 15 герметично

Таблица 2 - геометрические размеры резиновых элементов

Размеры, мм

Параметр Значение ДО испытаний Значение ПОСЛЕ испытаний Допустимы е значения после испытания Оценка по критери ям

Верхний Онар 121,2 122,1 124,2 V

(Jbh 59,9 59,9 - -

h 81,3 80,7 - -

Твердость, Шор А 84 84 - -

Вырывы - 15x36x10 27x27x10 X

Внешний вид

Сре Бнар 121,1 121,9 123,6 V

dBH 60,0 60,0 - -

h 80,6 80,2 - -

Твердость, Шор А 70 70 - -

Вырыпы - - 27x27x10 -

Внешний пнд

Нижний О п л р 121,2 121,8 124,2 V

dun 59,9 59,9 - -

h 81,4 81,0 - -

Твердость, Шор А 83 83 - -

Вырывы - - 27x27x10 -

Внешний вид

Критерии оценкн:

V - положительная оценка X - отрицательная оценка «прочерк» - критерий не нормируется. Результаты испытаний:

1. Испытания на герметичность - выдержали

2. Вырывы от раздвижных опор - в допуске

3. Наружный диаметр - в допуске

5. Заключение

Разработанный лактамсодержащий комплекс бентонитом является высокоэффективным модификатором для резиновых смесей на основе фторкаучука СКФ-26 используемая для изготовления манжет гидравлических пакеров. Полученные резиновые смеси на основе фторкаучука с применение добавки ДАХ, обеспечивает получение изделий способных эксплуатироваться при температуре выше 150 °С и давлении 70 МПа. Разработанный комплекс можно рекомендовать для промышленного применения.

Главный технолог Директор по производству

Разработчики

Сафронов С.А. Шилова И.Н.

Куцов Д.А.

Спиридонова М.П.

УТВЕРЖДАЮ

т ^

I ехшчеШу.директор

■

С.П. Карпов

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Модифицированная КМЦ, Модифицированный асбест хризотиловый, в качестве специальных наполнителей для разбухающих резиновых смесей

Разработчики:

Заведующий лабораторией ООО «Интов-Эласт» Дм. А. Куцов; ВПИ филиал ВолгГТУ д.т.н. М.П. Спиридонова;

Назначение внедрения - улучшения эксплуатационных свойств Свойство внедрения - ингредиент резиновой смеси

Эффективность внедрения

1) Повышение эксплуатационных свойств

2) Улучшение переработки резиновой смеси

3) Облегчение сборки крупногабаритных изделий

Книга Д.П.

Главный технолог

Разработчика

Спиридонова М.П.

Куцов Д.А.

АКТ ВНЕ

лактамсодержащего комплекса, включающего КМЦ, в качестве

модифицирующей добавки для водонабухающих резиновых смесей

1. Цель работы: опробования лактамсодержащего комплекса, включающего КМЦ, в качестве модифицирующей добавки для водонабухающих резиновых смесей, применяемых для закалонных пакеров.

2. Используемое оборудование:

Для приготовления резиновых смесей использовались вальцы ПД 630 315/315. Изготовление пакера осуществлялось по технологии неформовых изделий. Использовалась резиновая смесь под шифром ИЭ-02-65. Вулканизация проводилась в котле вулканизаторе.

Схема изготавливаемого пакера представлена на рис. 1

л___._г

1 - '-1!-Г- { СП ---1Г-" .....и.. . . . >' г

«1 т —-- —г-т- --- - . . - \\

ШУ л/.'- 'Л Л -- Б

Размер А, мм Б, мм В, мм Г, мм Д, мм Е, мм

Значение 114,3 5000 143 1800 1500

Для проведения испытаний полученных манжет использовался стенд ПГТЭ-70. Для определения зависимости разбухания эластомера использовались стандартные образцы в виде цилиндра 29,3x13 мм.

3. Условия испытаний:

Испытания проводились в водносолевом растворе МаС1-22% при комнатной температуре. Стандартные образцы были использованы для получения зависимости изменения объема.

Испытания в стсндс заключались в оценке герметичности после разбухания в минерализованной поде мри комнатной температуре после выдержки в течение 30 суток.

4. Результаты испытания

Результаты испытания стандартных образцов на разбухания в минерализованной воде представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Набухание стандартных образцов в минерализованной воде при

комнатной температуре

до разбухания После разбухания

Диаметр Высота Часы Диаметр Высота

эластомера, эластомера, эластомера, мм эластомера,

мм мм мм

24 35,92 18,25

48 38,15 20,51

72 39,07 22,66

29,30 13,03 96 41,85 23,54

120 43,67 24,82

144 44,96 25,37

168 46,23 26,18

192 48,83 27,62

216 50,00 28,42

240 51,31 28,77

264 53,46 29,91

288 54,01 30,54

312 54,39 30,71

336 54,96 31,69

360 56,42 32,87

384 57,70 33,64

408 58,60 33,91

432 59,07 34,61

456 59,52 34,96

480 59,71 35,46

504 60,00 35,49

528 60,54 36,24

552 60,48 36,78

576 60,82 37,17

600 61,34 37,52

624 61,51 37,59

648 61,60 37,70

672 61,63 37,78

696 61,82 37,81

кий директор С.П. Карпов 202 о г.

АКТ ВНЕДРЕ1

лактамсодержащего комплекса, включающего АХ, в качестве

модифицирующей добавки для нефтенабухающих резиновых смесей

1. Цель работы: опробования лактамсодержащего комплекса, включающего АХ, в качестве модифицирующей добавки для нефтенабухающих резиновых смесей, применяемых для закаленных пакеров.

2. Используемое оборудование:

Для приготовления резиновых смесей использовались вальцы ПД 630 315/315. Изготовление пакера осуществлялось по технологии неформовых изделий. Использовалась резиновая смесь под шифром ИЭ-25-15. Вулканизация проводилась в котле вулканизаторе.

Схема изготавливаемого пакера представлена на рис. 1

т

// II

VI'

Размер А, мм Б, мм В, мм Г, мм Д, мм Е, мм

Значение 114,3 5000 143 1800 1500

Для проведения испытаний полученных манжет использовался стенд ПГТЭ-70. Для определения зависимости разбухания эластомера использовались стандартные образцы в виде цилиндра 29,3x13 мм.

3. Условия испытаний:

Испытания проводились в буровом растворе на углеводородной основе при комнатной температуре. Стандартные образцы были использованы для получения зависимости изменения объема.

Испытания п стсидс заключались в оценке герметичности после разбухания РУО «11олн:жанол» при комнатной температуре после выдержки в течение 18 суток.

4. Результаты йены шипи

Результаты испытания стандартных образцов на разбухания в РУО «Полиэканол» представлены в таблице I.

Таблица 1 - Набухание стандартных образцов в РУО «Полиэканол» при

комнатной температуре

до разбухания После разбухания

Диаметр Высота Часы Диаметр Высота

эластомера, эластомера, эластомера, мм эластомера,

мм мм мм

24 35,92 18,25

48 38,15 20,51

72 39,07 22,66

28,90 12,86 96 41,85 23,54

120 43,67 24,82

144 44,96 25,37

168 46,23 26,18

192 48,83 27,62

216 50,00 28,42

240 51,31 28,77

264 53,46 29,91

288 54,01 30,54

312 54,39 30,71

336 54,96 31,69

360 56,42 32,87

384 57,70 33,64

408 58,60 33,91

432 59,07 34,61

Таблица 2 - Результаты испытания на герметичность в стенде по истечению 18

дней

№ Qocee, Тн ДР, МПа t, °С Время выдержки (мин) Результат

1 6 28 23 15 герметично

5. Заключение

Разработанный лактамсодержащий комплекс с АХ является высокоэффективным модификатором для получения водонабухающих резиновых смесей и закаленных пакеров. Полученные резиновые смеси

Введение

Настоящие технические условия (ТУ) распространяются на резиновые смеси на основе силиконовых каучуков, предназначенные для изготовления пакеров набухающих применяемых в нефтяной и газовой промышленности.

Вулканизированные резины (эластомеры) на основе резиновой смеси, под действием активирующей жидкости (нефть, вода, буровой раствор и т. п.) увеличиваются в объеме (набухают) в заданной динамике, сохраняя при этом регламентированные упругие и прочностные характеристики. Пакеры набухающие, изготавливаемые с применением резиновой смеси, используются для долгосрочной изоляции интервалов скважины, в том числе: для разобщения пластов, изоляции межпластовых перетоков, проведения многостадийного гидроразрыва пласта и других видов работ при креплении и эксплуатации скважин.

Рабочая среда эластомеров - буровой и тампонажный растворы, в том числе обработанные химическими реагентами, минерализованная пластовая вода, нефть и газ при температуре до 100 оС.

Перечень документов, на которые даны ссылки в технических условиях, приведен в приложении А.

Пример условного обозначения резиновой смеси:

Смесь резиновая ИЭ-0-30 ТУ 22.19.20-041-22425964-2020

1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1 Резиновые смеси должны соответствовать требованиям настоящих технических условий и изготавливаться по технологической документации изготовителя.

1.2 Каучук и ингредиенты, входящие в состав резиновой смеси, должны соответствовать стандартам и техническим условиям, указанным в технологической документации.

1.3 Характеристики

1.3.1 Марки резиновых смесей, в зависимости от типа активирующей жидкости, скорости набухания и условий применения, указаны в таблице 1.

Таблица 1

Марка резины Марка каучука Характеристики

Температура эксплуатации, °С Активирующая жидкость

1 ИЭ-24-44 НК от +10 до +30 Буровой раствор «Полиэконол Флора»

2 ИЭ-25-15 СКИ от +15 до +40 Буровой раствор «Полиэмульсан»

3 ИЭ-02-60 БНК от +15 до +80 Пластовая минерализованная вода

4 ИЭ-11-32 СКЭПТ от +15 до +80 Нефть/ДТ/РУО

5 ИЭ-02-65 БНК от +15 до +80 22% водный раствор ШС12

6 ИЭ-02-75 БНК от +15 до +80 22% водный раствор CaCl2

1.3.2 Физико-механические показатели вулканизированной резиновой смеси должны соответствовать значениям, указанным в таблице 2.

1.3.3 Вальцованные резиновые смеси не должны содержать частиц редоксайда, мела и инородных включений, в том числе минеральных, хрящей, подвулканизированной резины размером более 0,3 мм.

1.3.4 Вулканизированная резиновая смесь должна сохранять свои свойства при хранении и транспортировке.

1.4 Резиновые смеси выпускаются партиями. Партией является резиновая смесь, выпущенная по одной рецептурной карте на одном

технологическом оборудовании. Минимальный размер партии составляет 5 кг.

1.5 Каждая партия резиновой смеси должна сопровождаться паспортом. Паспорт должен содержать наименование изготовителя, марку резиновой смеси, номер партии, дату изготовления, номер ТУ, массу нетто, протоколы испытаний.

Таблица 2

Наименование показателя

1. Предел прочности при разрыве, МПа, не менее 4,0 4,0 4,0 5,0 5,0 5,0 5,0

2. Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 300 300 300 300 300 300 300

3. Твердость по ШОР А, в пределах 90-95 90-95 90-95 65-75 65-75 60-70 70-80

4. Время начала набухания, час, не менее 24 24 24 24 24 24 24

5. Время окончания набухания, дней, не более 30 30 30 60 60 30 30

6. Изменение объема после набухания, %, не менее 150 150 150 150 150 150 150

7. Твердость по ШОР А после набухания, не менее 15 15 15 10 15 15 15

8. Твердость по ШОР А после набухания и воздействия H2S, не более 85 85 85 85 85 80 80

* Примечание: Набухание проводится в среде активирующей жидкости по табл.1

1.6 Комплектность

1.6.1 В комплект поставки резиновой смеси должны входить: - Резиновая смесь, шт. 1

- Упаковка (в соответствии с конструкторской документацией), шт. 1

- Паспорт на партию, экз. 1

1.7 Маркировка

1.7.1 На каждое упаковочное место крепиться бирка с указанием:

- наименования изготовителя;

- марки резиновой смеси;