наполненная вязкоупругая гелеобразная композиция

Классы МПК:C08L101/14 высокомолекулярные соединения, водорастворимые или набухающие в воде, например водные гели
C08J3/075 высокомолекулярные гели
B08B9/02 труб или систем трубопроводов
C09K17/40 содержащие смеси неорганических и органических соединений
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-03-22
публикация патента:

Изобретение относится к получению наполненной гелеобразной композиции, обладающей вязкоупругими свойствами. Указанная наполненная вязкоупругая гелевая композиция содержит 1-2 об. части 0,5-2,0 мас. % водного раствора тетрабората натрия, 1-5 об. частей 1,0-8,0 мас. % водного раствора поливинилового спирта, 1-5 об. частей 1,0-8,0 мас. % водного раствора карбоксиметилцеллюлозы или 1-2 об. части 1,0-8,0 мас. % водного раствора полиакриламида, а также 1-3 об. части наполнителя. Динамическая вязкость композиции составляет от 642 до 2467,87 мПа·с, модуль Юнга от 61,12 Н/м2 до 81,12 Н/м2 и величина адгезии от 53,76 Н/м 2 до 86,79 Н/м2. В качестве наполнителя используется песок с размером частиц 0,23-0,5 мм, лавсановое или пропиленовое волокно диаметром 70-100 микрон и длиной нити 3-6 см, или тефлоновые гранулы диаметром не более 1 мм. Изобретение может быть использовано в различных областях нефтяной и нефтедобывающей промышленности в качестве тампонажных растворов, для водоизоляции пластов и т.д., а также для очистки нефтепроводов от водных и газовых скоплений, для нанесения антикоррозионных, биоцидных и противоизносных покрытий на внутреннюю поверхность трубопровода. 2 табл.

Изобретение относится к получению наполненных гелеобразных композиций, обладающих вязкоупругими свойствами, и может быть использовано в различных областях нефтяной и нефтедобывающей промышленности в качестве тампонажных растворов, для водоизоляции пластов и т.д., а также для очистки нефтепроводов от водных и газовых скоплений, для нанесения антикоррозионных, биоцидных и противоизносных покрытий на внутреннюю поверхность трубопровода.

Известен патент США № 5284897, содержащий 70-93% воды, 5-25% частично гидролизованного поливинилового спирта, 0,5-3% пластификатора для него, 0,05-1,5% загустителя из группы натрийкарбоксиметилцеллюлозы, альгината натрия и ксантановых смол. Продукты, полученные по этому способу, обладают только клеющей способностью.

Известен также патент России № 2139424, основанный на сшивке растворов полисахаридов, где предусматривается предварительное смешение 10-водного раствора тетрабората натрия с глицерином с последующим добавлением щелочи и хромокалиевых квасцов.

Наиболее близкой по составу композицией является гелеобразная композиция (патент США № 5501274), где в качестве рыхлого несвязанного материала используют песок, а в качестве термопластичного материала выбирают по крайней мере один из группы, состоящей из полиолефинов, полиамидов, полиимидов, полиуретанов, полисульфонов, поликарбонатов, полиэстеров (сложных эфиров) и целлюлозы и их производных.

Недостатком этой композиции является недостаточная вязкость и упругость, длительное время приготовления состава, а также длительное время формирования геля.

Задачей предлагаемого изобретения является получение наполненных гелеобразных композиций с заданными свойствами (вязкость, упругость, адгезия и т.д.), быстрота получения, быстрое время формирования композиции. Технический результат достигается тем, что композиция содержит водный 1,0-8,0 мас.% раствор поливинилового спирта (ПВС), водный 1,0-8,0 мас.% раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) или водный 1,0-8,0 мас.% полиакриламида (ПАА), в качестве наполнителя композиция содержит песок с размером частиц 0,3-0,5 мм, лавсановое или полипропиленовое волокно диаметром 70-100 микрон и длиной нити 3-6 см, или тефлоновые гранулы, имеющие диаметр частиц не более 1 мм, а также дополнительно композиция содержит водный 0,5-2,0 мас.% раствор тетрабората натрия (ТБН) при следующем соотношении компонентов, об.ч.:

водный 0.5-2,0 мас.% раствор тетрабората натрия 1-2
водный 1,0-8,0 мас.% поливинилового спирта1-5
водный 1,0-8,0 мас.% раствор карбоксиметилцеллюлозы или1-5
водный 1,0-8,0 мас.% раствор полиакриламида1-2
указанный наполнитель 1-3

При контакте эти растворы вступают во взаимодействие с образованием гелеобразных композиций при добавке различных наполнителей. В качестве наполнителя композиция содержит песок с размером частиц 0,3-0,5 мм, лавсановое или полипропиленовое волокно с диаметром волокна 70-100 микрон и длиной нити 3-6 см, тефлоновые гранулы с диаметром частиц не более 1 мм.

В таблице 1 приведена динамическая вязкость (мПа·с) исходных растворов полимеров.

Таблица 1.
Концентрация растворов, %ПВС КМЦПАА
1 4.829.2 2.1
26.6 156.332.4
311.4661.8 53.3
437.2 1411.3117.1
551.92800.2 635.6
6100.1 3012.9780.4
7106.23276.7 978.1
8112.4 3496.11032.8
     

Приводим примеры конкретных составов гелевых композиций.

Пример 1.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 6% раствора ПВС, 1,25 ч. 1% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ при комнатной температуре. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 642 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 61,12 Н/м2. Адгезия 53,76 Н/м2.

Примеры 2-46 приведены в таблице 2 (по прописи примера 1).

Пример 47.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 6% раствора ПВС, 1,25 ч. 0,5% раствора ТБН и (ПВС:ПАА=1:1) 5 ч. 3% раствора ПАА при комнатной температуре, перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 829 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 96,34 Н/м2. Адгезия 46,98 Н/м2.

Пример 48.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 ч. 1,5% раствора ТБН, (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ и 1 ч. песка, перемешивают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 924,06 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 50,41 Н/м 2. Адгезия 51,54 Н/м2.

Пример 49.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 ч. 2% раствора ТБН, (ПВС:ПАА=1:1) 5 ч. 2% раствора ПАА и 3 ч. песка, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 1226,78 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 56,19 Н/м 2. Адгезия 46,43 Н/м2.

Пример 50.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 7% раствора ПВС, 1,25 ч. 1,5% раствора ТБН, (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ и 1 ч. полипропиленового волокна, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 1819.62 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 69,28 Н/м2. Адгезия 91,78 Н/м2.

Пример 51.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 7% раствора ПВС, 1,25 ч. 2,0% раствора ТБН, (ПВС:ПАА=1:1) 5 ч. 2% раствора ПАА и 3 ч. полипропиленового волокна, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 2345.12 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 61,12 Н/м2. Адгезия 86,79 Н/м2.

Пример 52.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 7% раствора ПВС, 1,25 ч. 1,5% раствора ТБН, (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ и 1 ч. лавсанового волокна, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 2285.45 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 74,84 Н/м2. Адгезия 78,04 Н/м2.

Пример 53.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 7% раствора ПВС, 1,25 мл 0,5% раствора ТБН, (ПВС:ПАА=1:1) 5 ч. 2% раствора ПАА и 3 ч. лавсанового волокна, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 2467.87 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 81,12 Н/м2. Адгезия 63,05 Н/м2.

Пример 54.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 ч. 0,5% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 5% раствора КМЦ. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 11680 мПа·с. Т=0°С

Пример 54.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:1) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 мл 1,5% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 5% раствора КМЦ. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 4216 мПа·с. Т=30°С.

Пример 55.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:1) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 ч. 1% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 5% раствора КМЦ. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 2775 мПа·с. Т=60°С.

Пример 56.

Для приготовления гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 5% раствора ПВС, 1,25 мл 1,5% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 5% раствора КМЦ. Перемешивание продолжают в течение 10 минут, гелевую композицию выдерживают 2 часа после перемешивания, после чего измеряют динамическую вязкость на приборе «Реотест-2». Вязкость равна 896 мПа·с. Т=80°С.

Пример 57.

Для приготовления наполненной гелевой композиции берут (ТБН:ПВС=1:4) 5 ч. 6% раствора ПВС, 1,25 1% раствора ТБН и (ПВС:КМЦ=1:1) 5 ч. 2% раствора КМЦ, 1 ч. тефлона, перемешивание продолжают в течение 10 минут, наполненную гелевую композицию выдерживают два часа, после чего измеряют динамическую вязкость. Вязкость равна 1654,86 мПа·с. Т=20°С. Модуль Юнга 67,32 Н/м 2. Адгезия 24.7 Н/м2.

В таблице 2 даны значения динамической вязкости наполненная вязкоупругая гелеобразная композиция, патент № 2280658 (мПа·с) гелевой композиции в зависимости от концентрации и соотношений полимеров ПВС и КМЦ при постоянной добавке компонента ТБН:ПВС=1:4, Т=20°С

Таблица 2
Соотношение ПВС:КМЦ1%ПВС+1%КМЦ 2%ПВС+2%КМЦ 3%ПВС+3%КМЦ4%ПВС+4%КМЦ 5%ПВС+5%КМЦ
  NНN НNН NНN Н
1:12 92.111118.7 2049029 1727384216
2:1398.6 12135.3 2158730 1906393550
3:14110.4 13147.4 2263031 2036403775
4:15111.8 14155.1 2376932 2284413812
5:16114.6 15162.1 2489933 2323424077
1:27129.1 16196.7 25398634 4046433733
1:38141.5 171380 26411235 4135443661
1:49167.9 182446 27430636 4204453939
1:510181.2 193910 28492837 4472464970

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Наполненная вязкоупругая гелеобразная композиция тампонажного раствора, содержащая водные растворы полимеров и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве водных растворов полимеров композиция содержит водный 1,0- 8,0 мас.% раствор поливинилового спирта, водный 1,0- 8,0 мас.% раствор карбоксиметилцеллюлозы или водный 1,0- 8,0 мас.% полиакриламида, в качестве наполнителя композиция содержит песок с размером частиц 0,3-0,5 мм, лавсановое или полипропиленовое волокно диаметром 70-100 мкм и длиной нити 3-6 см или тефлоновые гранулы, имеющие диаметр частиц не более 1 мм, а также дополнительно композиция содержит водный 0,5- 2,0 мас.% раствор тетрабората натрия, при следующем соотношении компонентов, об. ч.:

Водный 0,5- 2,0 мас.% раствор тетрабората натрия 1-2
Водный 1,0- 8,0 мас.% раствор поливинилового спирта 1-5
Водный 1,0- 8,0 мас.% раствор  
карбоксиметилцеллюлозы или 1-5
Водный 1,0-8,0 мас.% раствор полиакриламида 1-2
Указанный наполнитель 1-3


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2280658

patent-2280658.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C08L101/14 высокомолекулярные соединения, водорастворимые или набухающие в воде, например водные гели

Патенты РФ в классе C08L101/14:
гидрофильный пластилин -  патент 2500700 (10.12.2013)
синтетический загуститель для краски, совместимый с красителем -  патент 2388775 (10.05.2010)
порошкообразный водопоглощающий агент, содержащий водопоглощающую смолу в качестве основного компонента -  патент 2368625 (27.09.2009)
водопоглощающий материал, водопоглощающее изделие и способ получения водопоглощающего материала -  патент 2364611 (20.08.2009)
минеральные наполнители для улучшения матовости термопластичных полимеров -  патент 2357982 (10.06.2009)
полимерная матрица, способ ее получения, гигиеническое изделие и набор, содержащий полимерную матрицу -  патент 2352627 (20.04.2009)
водопоглощающий агент в виде частиц, содержащий в качестве основного компонента водопоглощающую смолу (варианты), поглощающее изделие на его основе и варианты способа получения водопоглощающего агента -  патент 2338763 (20.11.2008)
водопоглощающая композиция на основе смол, способ ее изготовления (варианты), поглотитель и поглощающее изделие на ее основе -  патент 2333229 (10.09.2008)
порошкообразный полимерный продукт и изделия из этого продукта -  патент 2322465 (20.04.2008)
связующая композиция, содержащая аэрогель и полые частицы, изоляционный композитный материал и способ их приготовления -  патент 2315071 (20.01.2008)

Класс C08J3/075 высокомолекулярные гели

Патенты РФ в классе C08J3/075:
углеродсодержащие материалы, полученные из латекса -  патент 2505480 (27.01.2014)
замасливающая композиция для стекловолокон в виде физического геля, полученные стекловолокна и композитные материалы, содержащие указанные волокна -  патент 2482080 (20.05.2013)
способ получения катионного микрогеля для электроосаждаемого покрытия и полученная с его применением композиция для электроосаждаемого покрытия, содержащая катионный микрогель -  патент 2428446 (10.09.2011)
загущенный сшитым полимером биологически совместимый гель -  патент 2377260 (27.12.2009)
термопластическая гелевая композиция, преобразуемая в термореактивную гелевую композицию под воздействием радиации -  патент 2366672 (10.09.2009)
способ фиксации альгинатного геля на твердой фазе, способ получения клеточного микрочипа на его основе и клеточный микрочип -  патент 2303529 (27.07.2007)
способ получения гелеобразных катионитов -  патент 2293061 (10.02.2007)
способ очистки термоперерабатываемых сополимеров тетрафторэтилена и термоперерабатываемые сополимеры тетрафторэтилена -  патент 2288922 (10.12.2006)
способ селективного ингибирования гелеобразования гидрофобно ассоциирующих веществ -  патент 2276675 (20.05.2006)
водные композиции, содержащие химический микрогель, ассоциированный с водным полимером -  патент 2276161 (10.05.2006)

Класс B08B9/02 труб или систем трубопроводов

Патенты РФ в классе B08B9/02:
устройство для очистки канализационных и прочих труб -  патент 2498869 (20.11.2013)
устройство для устранения скоплений жидкости или газа из проблемных участков газонефтепроводов -  патент 2484358 (10.06.2013)
импульсный роторный насадок -  патент 2472596 (20.01.2013)
способ удаления отложений из нефтесборного трубопровода -  патент 2460594 (10.09.2012)
способ восстановления трубопроводов и устройство для его осуществления -  патент 2451869 (27.05.2012)
способ восстановления трубопровода и устройство для его осуществления, устройство для тампонирования и покрытия трубопровода, способ очистки трубопровода и устройство для его осуществления -  патент 2451868 (27.05.2012)
очистная машина резцовая -  патент 2447955 (20.04.2012)
поршень-разделитель сред "газ-жидкость" -  патент 2445176 (20.03.2012)
способ очистки резьбы труб от смазки и устройство для его осуществления -  патент 2441718 (10.02.2012)
комплекс для прочистки канализационной сети (кпкс) и соединительный узел для стержневых элементов -  патент 2429921 (27.09.2011)

Класс C09K17/40 содержащие смеси неорганических и органических соединений

Патенты РФ в классе C09K17/40:
способ связывания немонолитных оксидных неорганических материалов этерифицированными аминопласт-смолами, отвержденные композиции из этих материалов и этерифицированные аминосмолы -  патент 2516505 (20.05.2014)
композиционный мелиоративный материал -  патент 2504572 (20.01.2014)
способ закрепления грунта или фундамента -  патент 2503768 (10.01.2014)
состав для закрепления почв и грунтов -  патент 2490302 (20.08.2013)
способ получения состава для закрепления почв и грунтов -  патент 2478684 (10.04.2013)
состав для закрепления почв и грунтов -  патент 2478683 (10.04.2013)
способ рекультивации нарушенных земель -  патент 2449001 (27.04.2012)
состав для восстановления биопродуктивности глинистых почв -  патент 2411281 (10.02.2011)
способ раскисления почвы -  патент 2346973 (20.02.2009)
способ получения вяжущей композиции, способ обработки материала из твердых частиц, отверждаемая вяжущая композиция, твердый агрегированный матрикс (варианты), продукт -  патент 2326925 (20.06.2008)


Наверх