Патент на изобретение №2247103
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ТЕРМОСТОЙКОЕ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО СКВАЖИННОГО ЗАРЯДА И СПОСОБ ЕГО НАНЕСЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к гидроизоляционным материалам для термогазогенераторных твердотопливных скважинных зарядов, используемых для обработок нефтяных, нагнетательных и газовых скважин с целью повышения их производительности, и предназначено для защиты поверхности твердотопливных скважинных зарядов от воздействия скважинной жидкости. Предложено термостойкое гидроизоляционное покрытие для нанесения на поверхность твердотопливного скважинного заряда, состоящее из связующего полидиенуретанэпоксидного олигомерного каучука, отвердителя – метафенилендиамина, наполнителя – углерода технического или углерода технического и аэросила. Нанесение этого покрытия на поверхность скважинного заряда осуществляется путем двукратного погружения заряда в разбавленный состав с выдержкой после каждого погружения в течение 5-10 с и отверждения. Изобретение направлено на расширение температурного диапазона эксплуатации термогазогенераторов, повышение надежности скрепления покрытия с топливом, повышение технологичности процесса нанесения гидроизоляционного покрытия при обеспечении полного сгорания последнего, снижение стоимости термогазогенератора. 2 н. п. ф-лы.
Изобретение относится к гидроизоляционным материалам для твердотопливных зарядов термогазогенераторов, используемых для обработок нефтяных, нагнетательных и газовых скважин с целью повышения их производительности, и предназначено для защиты поверхности твердотопливных зарядов от воздействия скважинной жидкости. Известны устройства для обработок скважин, в составе которых используются заряды, изготовленные из баллиститных или смесевых твердых топлив – пороховые генераторы давления бескорпусные (ПГД.БК), аккумуляторы давления для скважин (АДС). /Справочник по прострелочно-взрывной аппаратуре под ред. Фридляндера Л.Я., Москва, Недра, 1990/. Заряды из баллиститных топлив не требуют специальной гидроизоляционной защиты поверхности, так как благодаря несовместимости топлива с водой сохраняют работоспособность после контакта со скважинной жидкостью. Недостатком зарядов из баллиститных топлив, ограничивающих их применение, является недостаточная термостойкость, не превышающая 100°С. Применение зарядов из смесевых твердых топлив позволяет существенно расширить температурный диапазон их применения (до 200°С), но при этом требуется специальная защита поверхности заряда – гидроизоляция, так как при контакте со скважинной жидкостью из поверхностных слоев заряда растворяется окислитель – перхлорат аммония (NH4ClO4), что может привести к невоспламенению заряда. Известны материалы, используемые для защиты поверхности зарядов из смесевых твердых топлив от воздействия скважинной жидкости. В пороховых генераторах давления ПГД.БК-100, ПГД.БК-150 для этих целей используется защитное покрытие на основе эпоксидной смолы (Инструкция по применению пороховых генераторов давления ПГД.БК в скважинах, ВИЭМС, Москва, 1989, с.18). Однако покрытие на основе эпоксидной смолы из-за неполного сгорания после завершения работы заряда, оставаясь в скважине, приводит к ее загрязнению. Покрытие из этиленпропиленового каучука СКЭПТ для зарядов с повышенной температурой применения ПГД-250, изготовленных из термостойкого смесевого топлива ТСП-300 на основе дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30, оказалось не пригодно, так как снижает их термостойкость (НТВ “Каротажник”, вып.66, изд. “АИС”, Тверь, 2000, с.92-96). Поэтому необходимо термостойкое покрытие, защищающее поверхность заряда от воздействия скважинной жидкости и одновременно сгорающее при работе заряда. Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является гидроизоляционное покрытие из прорезиненной балонной ткани №500 в термогазогенераторе (пат. RU №2184220 С2, Е 21 В 43/25), принятое авторами в качестве прототипа. Заряды из смесевого твердого топлива формируются в мягкие формообразующие оболочки из балонной прорезиненной ткани и скрепляются с последней в процессе отверждения топлива. Сгораемая оболочка из балонной ткани № 500 служит защитным покрытием в процессе хранения и эксплуатации термогазогенератора. Недостатком указанного прототипа является сложность технологического процесса формования зарядов в связи с необходимостью изготовления специальной оболочки для каждого заряда. Другим недостатком защитного покрытия из балонной ткани №500 является недостаточная адгезионная прочность к топливу из-за различия химической природы скрепляемых материалов (топлива и прорезиненной ткани). Этот недостаток не позволяет применять балонную ткань для перспективных термогазогенераторов, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенных температур (>200°С). Технической задачей настоящего изобретения является расширение температурного диапазона эксплуатации термогазогенераторов, повышение надежности скрепления покрытия с топливом, повышение технологичности процесса нанесения гидроизоляционного покрытия при обеспечении полного сгорания последнего, снижение стоимости изготовления термогазогенератора. Технический результат достигается следующим образом: – расширение температурного диапазона эксплуатации термогазогенератора на основе термостойкого смесевого топлива достигается тем, что защитное гидроизоляционное покрытие, наносимое на поверхность твердотопливного скважинного заряда, представляет собой термостойкую композицию, содержащую связующее – полидиенуретанэпоксидный олигомерный каучук, отвердитель – метафенилендиамин, наполнитель – углерода технического при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: полидиенурентанэпоксидный олигомерный каучук 100 метафенилендиамин 0,5-2,0 углерод технический 16,0-17,0 или связующее – полидиенуретанэпоксидный олигомерный каучук, отвердитель – метафенилендиамин, наполнитель – углерод технический и аэросил при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: полидиенурентанэпоксидный олигомерный каучук 100 метафенилендиамин 0,5-2,0 углерод технический 12,0-13,0 аэросил 4,0-5,0 – повышение надежности скрепления покрытия с топливом, особенно в условиях повышенных температур, обеспечивается использованием в качестве основы защитного покрытия связующего полидиенуретанэпоксидного олигомерного каучука, служащего связующей основой смесевого топлива, из которого изготовлен заряд. Это обеспечивает высокую степень совместимости материалов топлива и защитного покрытия и, как следствие, высокую адгезионную прочность между ними, что обеспечивает надежную гидроизоляцию поверхности заряда в условиях высоких температур. Применение в качестве отвердителя метафенилендиамина позволяет отверждать покрытие при комнатной температуре, что дает возможность упростить технологический процесс нанесения покрытия на заряд; введение в состав аэросила обеспечивает тиксотропность состава, что исключает стекаемость состава с вертикальной поверхности заряда при его отверждении; применение в составе углерода технического позволяет структурировать состав, увеличивая его прочность; – повышение технологичности процесса изготовления зарядов и снижение их стоимости достигается благодаря исключению операции изготовления специальных оболочек из прорезиненной ткани. Предлагается наносить термостойкое гидроизоляционное покрытие на поверхность твердотопливного скважинного заряда в разбавленном виде, для чего компоненты покрытия смешивают при температуре 45-65°С в течение 1,0-1,5 ч при вакуумировании с остаточным давлением не более 20 мм рт.ст., полученную смесь разбавляют при массовом соотношении ее и разбавителя от 1:9 до 1:19, охлаждают до температуры 15-25°С и наносят на поверхность твердотопливного скважинного заряда путем двукратного погружения заряда в нее с выдержкой после каждого погружения в течение 5-10 с и отверждения при температуре 20-30°С в течение не менее 24 ч, причем в качестве разбавителя используют смесь 1,0 мас.ч. ацетона и 1,5-2,0 мас.ч. хладона. Температурный диапазон смешения состава (45-65°С) установлен для снижения вязкости до уровня, обеспечивающего эффективное усреднение компонентов, и удаления газообразных продуктов вакуумированием. Временной диапазон (1,0-1,5 ч) установлен экспериментальным путем и обеспечивает полное усреднение компонентов состава. Установленная величина остаточного давления (не более 20 мм рт.ст.) и продолжительность перемешивания достаточны для полного удаления воздушных включений и газообразных продуктов. Выбранное количество разбавителя обеспечивает требуемую толщину защитного состава и равномерное нанесение его на поверхность заряда. Состав разбавителя – 1,0 мас.ч. ацетона и 1,5-2,0 мас.ч. хладона обеспечивает пожаробезопасность операции нанесения покрытия. Были изготовлены два варианта состава разной рецептуры. 1. Состав с 100 мас.ч. полидиенуретанэпоксидного олигомерного каучука с 0,8 мас.ч. отвердителя – метафенилендиамина, с 16,4 мас.ч. наполнителя – углерода технического с последующим десятикратным разбавлением ацетонохладоновой смесью. 2. Состав с 100 маc. ч. полидиенуретанэпоксидного олигомерного каучука, с 2,0 маc. ч. отвердителя – метафенилендиамина, с 12,4 маc. ч. наполнителя – углерода технического, 4,0 маc. ч. аэросила с двадцатикратным разбавлением ацетонохладоновой смесью. Технология нанесения на заряд в обоих случаях была одинакова: двукратное погружение заряда в приготовленный состав с выдержкой между погружениями 5-10 с. Время отверждения состава при температуре 20-30°С – 24 часа. Оба варианта состава позволяют наносить покрытие на заряд равномерным слоем с достаточно высокой адгезией к защищаемой поверхности топлива и обеспечивают высокую надежность гидроизоляции поверхности заряда в условиях контакта со скважинной жидкостью при высокой температуре. Эксплуатационные характеристики покрытия проверены стендовыми испытаниями твердотопливных зарядов с нанесенным гидроизоляционным покрытием. Испытаниями подтверждена высокая надежность покрытия.
Формула изобретения
1. Термостойкое гидроизоляционное покрытие для нанесения на поверхность твердотопливного скважинного заряда, отличающееся тем, что оно состоит из связующего – полидиенуретанэпоксидного олигомерного каучука, отвердителя – метафенилендиамина, наполнителя – углерода технического при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Полидиенуретанэпоксидный олигомерный каучук 100 Метафенилендиамин 0,5-2,0 Углерод технический 16,0-17,0 или оно состоит из связующего – полидиенуретанэпоксидного олигомерного каучука, отвердителя – метафенилендиамина, наполнителя – углерода технического и аэросила при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Полидиенуретанэпоксидный олигомерный каучук 100 Метафенилендиамин 0,5-2,0 Углерод технический 12,0-13,0 Аэросил 4,0-5,0 2. Способ нанесения термостойкого гидроизоляционного покрытия на поверхность твердотопливного скважинного заряда, отличающийся тем, что используют термостойкое гидроизоляционное покрытие по п.1 в разбавленном виде, для чего его компоненты смешивают при температуре 45-65°С в течение 1,0-1,5 ч при вакуумировании с остаточным давлением не более 20 мм рт.ст., полученную смесь разбавляют при массовом соотношении ее и разбавителя от 1:9 до 1:19, охлаждают до температуры 15-25°С и наносят на поверхность твердотопливного скважинного заряда путем двукратного погружения заряда в нее с выдержкой после каждого погружения в течение 5-10 с и отверждения при температуре 20-30°С в течение не менее 24 ч, причем в качестве разбавителя используют смесь 1,0 мас.ч. ацетона и 1,5-2,0 мас.ч. хладона.
|
||||||||||||||||||||||||||
