• Главная
• «Интов-Эласт» разработал резины для набухающих пакеров

«Интов-Эласт» разработал резины для набухающих пакеров

Компания сформировала несколько рецептурных подходов к водонабухающим пакерным манжетам и экспериментально определила составы, в которых высокая степень набухания сочетается с технологичностью и необходимой механической прочностью.

Материал, который работает в скважинной среде

Набухающие пакеры применяют для разобщения пластов, изоляции водопритоков, разделения интервалов горизонтальных скважин, ремонтно-изоляционных работ и операций по интенсификации притока. Их уплотнительный элемент увеличивается в объеме под действием воды, рассола или углеводородной среды, принимает форму ствола и герметизирует затрубное пространство. Отсутствие подвижных узлов упрощает конструкцию, а способность эластомера прилегать к неровной поверхности особенно важна в открытом стволе и при поврежденной обсадной колонне.

Главная материаловедческая задача состоит в противоречии между двумя требованиями. Увеличение доли гидрофильного полимера ускоряет и усиливает набухание, но одновременно снижает прочность, удлинение и сопротивление разрушению вулканизата. Поэтому специалисты «Интов-Эласт» оценивали не отдельный показатель, а всю систему: состав резины, диспергирование водонабухающей добавки, кинетику увеличения объема, характеристики после вулканизации и пригодность смеси к изготовлению реальной манжеты.

В качестве эластомерной основы использовали отечественный бутадиен-нитрильный каучук БНКС-28. Были исследованы два направления: композиции с карбоксиметилцеллюлозой и материалы с водонабухающим сополимером акриламида. Образцы вулканизовали при 150 °C в течение 30 минут, механические свойства определяли стандартными методами, а набухание контролировали по изменению массы и объема в 22%-ном водном растворе NaCl и в технологической жидкости «Полиэканол флор».

Ключевое достижение — модифицированная гидрофильная система

Испытания показали, что прямое введение немодифицированной КМЦ дает нестабильное распределение частиц и резко ухудшает упруго-прочностные свойства. Даже увеличение времени смешения не устраняло противоречивость результатов и создавало риск технологических дефектов. Решением стало предварительное диспергирование и модифицирование КМЦ. Полученный продукт содержит диспергирующий компонент, уменьшающий размер частиц, улучшающий их совместимость с каучуком и снижающий склонность к слеживанию. 

Наиболее выраженный эффект получен при совместном применении КМЦ и соагента акрилового ряда СОА. Эта комбинация позволила снизить содержание основного водонабухающего полимера без существенной потери прочности и одновременно увеличить набухание в рабочих средах. Именно поиск такого синергетического сочетания стал центральным результатом разработки.

Сравнение с импортной пакерной манжетой показало, что зарубежный образец при достаточном набухании имел прочность не выше 4 МПа и удлинение около 250%. Разработанные отечественные варианты обеспечили более высокий уровень прочности, сохранив управляемую реакцию на рабочую среду. Это подтверждает реальность импортозамещения не путем копирования зарубежного материала, а за счет собственного управления структурой и составом резины.

Практический результат

В результате выполненной работы «Интов-Эласт» создал научно и технологически обоснованную платформу водонабухающих резин для пакерных устройств. Она позволяет выбирать скорость и предельную степень набухания с учетом минерализации, температуры, времени спуска и требуемой герметизации. Рецептуры серии ИЭ-02-41 признаны способными в достаточной степени удовлетворять эксплуатационным требованиям манжет запорных пакерных устройств.