• Главная
• «Интов-Эласт» завершила разработку водоразрушаемых полимерных материалов для внутрискважинного оборудования

«Интов-Эласт» завершила разработку водоразрушаемых полимерных материалов для внутрискважинного оборудования

ООО «Интов-Эласт» завершило научно-исследовательскую работу по созданию полимерных материалов для временных элементов внутрискважинного оборудования. Разработанные композиции сохраняют требуемые прочность и работоспособность в течение технологических операций, а после их завершения постепенно теряют целостность и механическую прочность в водной среде в течение заданного периода.

Практическая значимость проекта заключается в возможности сократить количество дополнительных спускоподъёмных операций при освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Применение временных деталей из материалов с управляемой скоростью деструкции позволяет упростить конструкцию оборудования, уменьшить продолжительность технологических операций и повысить эффективность добычи углеводородов.

В рамках проекта специалисты «Интов-Эласт» исследовали полимеры, способные к гидролитической деструкции, а также функциональные добавки, регулирующие скорость изменения свойств и разрушения материалов. Работа охватила три класса полимерных композиций:

• эластомерные материалы;
• термопластичные полимеры;
• литьевые реактопласты.

Разработанные составы могут применяться для изготовления изделий различной формы и назначения с использованием технологий вулканизации, литья под давлением и свободного литья.

Особое внимание уделено управляемой деструкции материалов в воде и водных солевых растворах на основе хлорида калия, хлорида натрия и нитрата кальция при температуре 80–90 °C. В зависимости от химической природы полимера и состава композиции процесс может включать гидролитическое расщепление полимерных цепей, вымывание растворимых продуктов деструкции, снижение молекулярной массы и последующую потерю механической целостности изделия. Поэтому для описания разработанных материалов корректнее использовать термин «водоразрушаемые», а не «водорастворимые»: изделие не обязательно растворяется полностью как низкомолекулярное вещество, а может постепенно разрушаться и частично переходить в раствор в результате совокупности физико-химических процессов.

Рецептуры подобраны с учётом требуемого времени потери целостности и снижения прочности, геометрии изделия, условий эксплуатации и выбранной технологии производства.

Основные результаты проекта

• разработаны оптимизированные рецептуры трёх типов водоразрушаемых полимерных композиций;
• определены технологические режимы смешения, компаундирования, экструзии, вулканизации и литья;
• подтверждена твёрдость материалов на уровне 70–85 единиц по Шору А;
• достигнута условная прочность при растяжении не менее 18 МПа для эластомерных композиций и не менее 20 МПа для термопластичных и реактопластичных материалов;
• обеспечено относительное удлинение при разрыве не менее 100%;
• установлено снижение массы образцов не менее чем на 30% после выдержки в воде при температуре 85 °С в течение 168 часов; полученное значение зависит, в том числе, от геометрии и площади поверхности образца;
• исследованы реологические, вулканизационные и физико-механические свойства материалов;
• определены кинетика снижения массы и механических характеристик композиций, а также влияние формы и размеров изделия на скорость его разрушения;
• разработаны методы контроля качества и комплект нормативно-технической документации.

Для проведения исследований «Интов-Эласт» сформировала специализированную лабораторную базу, включающую микросмеситель, лабораторные вальцы, двухшнековый экструдер, роторный реометр, вулканизационный пресс, разрывную машину, влагомер, сушильное и термостатирующее оборудование. Лабораторные составы были масштабированы для изготовления опытных образцов на промышленном оборудовании.

Разработанные материалы предназначены для изготовления временных деталей внутрискважинного оборудования, которые сохраняют функциональность в течение заданного периода, а после выполнения технологической функции постепенно теряют прочность и целостность под воздействием водной среды. В зависимости от состава и условий эксплуатации конечным результатом может быть частичное или практически полное разрушение изделия с переходом части продуктов деструкции в раствор. Это позволяет снизить необходимость в дополнительных операциях по извлечению временных элементов.

Решения также могут применяться в других технологиях, где требуется сочетание заданных эксплуатационных характеристик с контролируемой деструкцией, потерей механической целостности и вымыванием продуктов разрушения полимерного изделия.