Синтетические смолы

Постоянное совершенствование рецептур тампо-нажных смесей по­влекло за собой разработку ряда новых тампонажных составов с технологиче­скими характеристиками, удовлетворяющими более широкой совокупности геолого-технических условий. Особое место среди новых тампонажных соста­вов следует отвести для тампонажных смесей на основе синтетических смол.

Затвердевшая синтетическая смола обладает высокой прочностью, по­этому тампонажные смеси на основе этих смол могут применяться как для кольматации трещин, в борьбе с поглощениями промывочной жидкости, так и для крепления раздробленной горной породы стенок скважин.

Достоинствами этих тампонажных смесей являются малая плотность (1,1-1,2 г/см³)и вязкость, легкость управления, сроками схватывания раство- pa, короткий промежуток времени между началом и концом загустевания, высокая коррозионная стойкость и долговечность тампонажного камня.

К недостаткам тампонажных смесей на основе синтетических смол сле­дует отнести высокую Себестоимость, слабое взаимодействие смолы с бенто­нитовыми корками и карбонатными породами, плохую смываемость с инст­румента. Ряд смол и отвердителей токсичны.

Преобладающая часть синтетических смол - олигомеры (продукт поли- конденеации бифункциональных органических мономеров). Процесс твердения происходит за счет введения в раствор смолы-отвердителя. В качестве отвер- дителя применяют 1)полифункциональные соединения, которые реагируют с функциональными группами олигомера и входят в структуру образующеюся сетчатого полимера (например, гликоль Н0СН2-СН20Н); 2) инициаторы, вы­зывающие активацию связей между молекулами олигомеров; 3) катализато­ры ускоряющие взаимодействие функциональных групп олигомера между со­бой или полифункциональными соединениями (кислоты, основания и др.).

В настоящее время дия тампонирования скважин при­меняют следующие смолы: *

1)Карбамидные (мочевиноформальдегидные);

2) Фенол формальдегидные (резорцин-формальдегидные фенолспирты, сланцевые, резольные);

3) Фуранрвые (фурфуроланшгановые, фурфурилацетатные, фурфуриловый спирт);

4)прочие смолы (эпоксидные, полиетирольные).

Наиболее простые, дешевые и широко распространенные - карбамидные смолы-продукт поликонденсации мочевины

0=C-NH2 и формальдегида 0=С-Н и(МФ-17; МФ-270,

Эти смолы недефицитны и выпускаются химическими и деревопере- рабатывающими предприятиями. Они представляют собой жидкости от белого до темно-коричневого цвета плотностью 1.1.7-1,5 г/см мало чувствительны к разбавлению (до 50 %), отверждаются растворами кислот (щавелевой, ли­монной, соляной, фосфорной), а также, солей (хлорного железа, хлорного цин­ка, хлористого аммония). Чаше используют 10 %-е растворы соляной и щаве­левой кислоты.

Прочность затвердевшего камня довольно высока: при сжатии до 250 МПа, при разрыве до 100 МПа, при -изгибе до 120 МПа.

При длительном хранении смолы снижается ее качество. Наиболее ста­бильна меламино-мочевино-формальдегидная смола ММФ-50.

Фенолформальдегидные смолы более универсальны, но весьма дороги, что ограничивает их использование. Это продукт поликонденсации фенолов с формальдегидом

Они отверждаются как в кислой, так и в щелочной среде в зависимости от соотношения фенола и формалина и величины рН среды. При п=2-5 они могут быть термореактивными, а при п=0 - термопластичными.

Резорцин - разновидность фенола с двумя гидроксильными группами. Фенолспирт в отличие от фенола имеет оксиметильную группу СН20Н.

В практике тампонирования осложненных зон применяют резорцино- формальдегидную смолу ФР-12. Структура резорцина в результате взаимо­действия его с формальдегидом в щелочной среде становится разветвленной. Полимерный каркас такой смолы в отличие от каркаса фенолформальдегиди- их смол способен удержать 70 % воды.

С экономической точки зрения для тампонажных смесей целесообраз­ней использовать природные вещества, обогащенные фенолами. К таким ве­ществам относят сланцевые алкилрезорцины, получаемые из горючих сланцев эстонского месторождения: смесь суммарных сланцевых феноловТС-10, смесь сланцевых фенолов, водорастворимых фенолов, этилового спирта, рас­твора едкого натра и пластификатора (диэтиденгликоля) - ТДС-9.

Резольная (фенолальдегидная) смола ФРВ-1А может одержать 1 % алюминиевого порошка, который реагирует с кислотой с. выделением водо­рода, в результате чего объем смеси увеличивается в 10-15 раз.

Фенолформальдегидные смолы имеют высокие физикомеханические по­казатели, хорошую водостойкость, способность затвердевать при низких тем­пературах: в щелочной среде, поэтому могут применяться для крепления неус­тойчивых как кислых, так и карбонатных пород. В качестве добавок к смолам используют гипс.

Из фурановых смол наибольшее распространение получили фурфурола- нилиновые, фурфуроацетатные, фурфуроловый спирт, фурфурилофурфураль. Фурфуроланилиновые смолы - продукт поликонденсации фурфурола

NH2

Н

Использование фурфуроанилиновых смол (ФАС) для

приготовления растворов затруднено вследствие резкогорос­та их вязкости. ФАС эффективна при упрочнении породкис­лого состава или нейтральных пород при обработке ихкис­лотами.

Фурфуриловый спирт получают путем гидрирования фурфурола при 7,5-10 МПа.

Фурфурилацетатные смолы - продукт поликонденсации фурфурилово- го спирта с уксусным ангидридом (СНзСО^О: НСНгОН

Фурфурилфурфураль продукт взаимодействий фурфурола е фурфурило- вым спиртом в молярном соотношении 1:2. Катализатор СаС1.

Фурановые смолы жидкие или твердые вещества от темно-коричневого до черною цвета плотностью- 1,1-1,2 г/СМ"¹ отвервждаются в присутствии ка­тализаторов (минеральных кислот или сульфокислот), бензосульфокислоты и сульфосалициловой кислоты вводимой в растворы в количестве примерно 10%.

Пески, упрочненные фурановыми смолами, обладают химической и коррозионной стойкостью.

Предел прочности на одноосное сжатие упрочненных образцов песка о=220-230 кг/см².

Составы на основе фурфурола хорошо совмещаются с глинистыми до­бавками, которые могут быть доведены до 50 % от массы раствора. Проч- ность камня таких затвердевших растворов около 170 кгс/см~. Он имеет вы­сокую коррозионную стойкость в средах, агрессивных к бетону.

Недостатки: взрывоопасность фурфурола, токсичность анилин, высокая стоимость, сложность технологии производства смол. Поэтому, несмотря на наличие в стране обширной сырьевой базы для производства фурфурола, применение фурановых смол для тампонирования скважин весьма ограничено.

Для приготовления тампонажных смесей широко используют эпоксид­ные смолы, в частности диановые (ЭД-5 и ЭД-6), которые получают путем поликонденсации эпихлоргидрина СН2 — СНСН2С1 и дифенолов (типа ре­зорцина).

Эпокисдные смолы - олигомеры. содержащие не менее двух эпоксидных групп

Эти жидкие или твердые вещества отверждаются полиаминами, многоосновными (карбоновыми) кислотами и их ангидридами (фталиевым, маленовым), фенолформальдегид-ными смолами, олигомерами или полимерами с активными атомами Н, а также с помощью катализаторов BF₃, третичных аминов, диаминов и аминофенолов. Продукты отверждения характеризуются высокой адгезией к металлу, стеклу, бетону, химической и коррозионной стойкостью, хорошими электроизоляционными и физико-механическими свойствами, не дают усадки, не выделяют летучих компонентов.

Поиск по сайту: