термостойкое гидроизоляционное покрытие для нанесения на поверхность твердотопливного скважинного заряда и способ его нанесения
Классы МПК: | C06D5/00 Получение сжатого газа, например для взрывных патронов, пусковых патронов, пиротехнических ракет C06B21/00 Способы или устройства для обработки взрывчатых веществ, например формование, резка, сушка C09D175/08 из простых полиэфиров |
Автор(ы): | Кусакин Ю.Н. (RU), Валеев Н.С. (RU), Устюжанин А.А. (RU), Зверева И.Г. (RU), Куценко Г.В. (RU), Талалаев А.П. (RU), Балдин А.В. (RU), Новоселов Н.И. (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-02-06 публикация патента:
27.02.2005 |
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.
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.
Описание изобретения к патенту
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 (NH4ClO 4), 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.
Класс C06D5/00 Получение сжатого газа, например для взрывных патронов, пусковых патронов, пиротехнических ракет
Класс C06B21/00 Способы или устройства для обработки взрывчатых веществ, например формование, резка, сушка
Класс C09D175/08 из простых полиэфиров
состав для получения покрытий - патент 2521582 (27.06.2014) | |
уретановая мастика - патент 2451703 (27.05.2012) | |
композиция для рабочего покрытия транспортной ленты - патент 2451049 (20.05.2012) | |
композиция для спортивных покрытий - патент 2451048 (20.05.2012) | |
композиция для покрытий - патент 2451046 (20.05.2012) | |
полиэфируретановая композиция - патент 2447112 (10.04.2012) | |
полимерная композиция для получения защитно-декоративных покрытий - патент 2435813 (10.12.2011) | |
композиция для спортивных покрытий - патент 2434913 (27.11.2011) | |
композиция для спортивных покрытий - патент 2434912 (27.11.2011) | |
композиция для спортивных покрытий - патент 2428445 (10.09.2011) |