Применение кремнийорганической жидкости «Силор» в нефтедобывающей промышленности

Ф. М. Палютин, В. А. Бабурина, А. С. Ромахин, Л. З. Закирова,

В. П. Какурина, З. Х. Байдамшина, С. В. Борисоглебский

ПРИМЕНЕНИЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ «СИЛОР»

В НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Разработана и внедрена в производство технология химической деструкции кремнийорганических вулканизатов: отходов производств РТИ, герметиков резин, компаундов. Показана возможность использования продуктов химической деструкции для проведения ремонтно-изоляционных работ в нефтедобывающей промышленности.

На ОАО «Казанский завод синтетического каучука» разработана и внедрена в производство технология химической деструкции кремнийорганических вулканизатов - отходов производства РТИ, резиновых смесей, герметиков и компаундов [1,2].

Суть способа заключается в химической деструкции отходов кремнийорганических вулканизатов в среде тетраэтоксисилана в присутствии раствора щелочи. На основе экспериментальных данных установлено оптимальное соотношение вулканизат : тетраэтоксиси-лан (ТЭС): щелочь: вода = 35:58,3:(1^9):0,7 (масс.ч.). Количественное расщепление вулканизатов проходит при 60^70°С за 5-^6 часов. Состав полученных продуктов деструкции представлен в табл. 1. Смесь состоит из 55^67 % летучих продуктов и 33^45 % неперего-няемых силиконов, последние представляют собой смесь олигомерных этоксисилоксанов и твердых продуктов - активных и неактивных наполнителей, пигментов, модификаторов и других ингредиентов резиновых смесей и герметизирующих материалов.

Таблица 1 - Фракционный состав жидких продуктов кремнийорганической жидкости «Силор»

Название продукта Содержание, %

Этиловый спирт Гексаметилциклотрисилоксан Тетраэтоксисилан Октаметилциклотетрасилоксан Декаметилциклопентасилоксан Алкоксисилоксаны 0,85^0,63 0,16^0,17 9,39^8,16 4,43^6,79 1,98^1,92 50,19^37,33

Тетраэтоксисилан не расщепляет кремнийорганические вулканизаты при нагревании в присутствии катализаторов - гидроксида калия или натрия. Однако при введении в реакционную смесь 0,7 % воды и небольшом содержании гидроксидов калия или натрия в количестве 1-^3 % деструкция проходит количественно. Исходя из этого, можно предположить, что при расщеплении вулканизатов в среде ТЭС, первоначальной стадией процесса является гидролиз тетраэтоксисилана:

(С2Н5О)4Э1 + НОН-> (С2Н5)зЗЮН + С2Н5ОН.

Поскольку продуктами реакции являются алкоксисилоксаны, то вероятно протекание дальнейших реакций по схемам:

—31—О—31— + 2 МОН--------> 2—31—ОМ.

М = К, Ыа

—31—ОМ + С2Н5ОН---------> МОН + ~Э1-ОС2Н5.

I I

—3ЮМ + С2Н5ОЭ1-------------> —31-ОС2Н + МО31—.

По своему составу кремнийорганическая жидкость «Силор» является продуктом химической деструкции кремнийорганических вулканизатов в тетраэтоксисилане в присутствии раствора щелочи, и по своему составу близка к кремнийорганическим гидрофо-бизирующим жидкостям [3]. В работах [4, 6] показана высокая эффективность «Силора» в качестве гидродфобизатора тканей, бетона, побелочных составов и т. д.

При гидролизе в присутствии растворов кислот или щелочей «Силор» образует по-лисилоксаны сетчатой структуры:

ОС2Н5 ОН

Э1-ОС2Н5 + Н2О-------> - 31 - ОН + 3 С2Н5ОН.

ОС2Н5 ОН

ОН ОН

-31—ОН + НО—31------------> —31—О—...—31-

Образование полимерного геля при гидролизе «Силора» раствором соляной кислоты было положено в основу технологии использования «Силора» в нефтедобывающей промышленности. Данная технология разработана совместно с «ТатНИПИнефть» (г. Бугульма) и внедрена на ОАО «Татнефть». Образующийся полимерный гель гидрофобен, стоек к действию агрессивных пластовых жидкостей, обеспечивает длительный водоизолирующий эффект, обладает высокой адгезией, позволяет работать в зимнее время, т. к. «Силор» не кристаллизуется и имеет температуру стеклования — 118°С. Время образования геля регулируется в интервале от15 до 60 мин соотношением «Силора» и раствора кислоты. При отверждении «Силора» в закрытой системе образуется 98^100% полимера, т.е. объем полимера почти полностью соответствует объему приготовленной смеси.

Данная технология предназначена для изоляции подошвенных, нижних и закачиваемых (пластовых) вод с любой степенью минерализации в нефтедобывающих скважинах, изоляции вод в открытом стволе скважины до спуска эксплуатационных колонн для отключения обводненных или выработанных пластов, ликвидации нарушений обсадной

колонны, восстановления целостности цементного кольца и ликвидации заколонных перетоков в нефтяных и нагнетательных скважинах.

Таким образом, показана возможность использования в нефтедобывающей промышленности продукта химической деструкции кремнийорганических вулканизатов: отходов производств РТИ, резин, герметиков, компаундов, разработанного и внедренного на ОАО «Казанский завод синтетического каучука». Использование деструктированных кремнийорганических отходов решает как экологические проблемы, так и ресурсосбережения - возврата их в производство.

Экспериментальная часть

Определение продолжительности гелеобразования осуществляется путем смешения 50 см3 «Силора», 5 см3 25% раствора соляной кислоты при температуре (20±0,5) °С. Отмечают время от начала помещения смеси в термостат. Периодически наклоняя стакан, фиксируют время, когда мениск жидкости перестанет смещаться. Определенное таким образом время является временем геле-образования испытуемого состава.

Литература

1. А.с. 1623995 СССР, 1988. Способ переработки кремнийорганиеских отходов/Лебедев Е.П., Бабурина В.А., Захарова Л.З. и др.

2. Лебедев Е.П., Бабурина В.А., Захарова Л.З.Пути исследования продуктов химической деструкции силоксановых резин//Тез. докл. междунар. конф. по каучуку и резине. Москва. 2004. С. 139140.

3. Соболевский М.В., Музовская О.А., Поспелова Г.С. Свойства и области применения кремнийор-ганических продуктов. М.: Химия, 1975.

4. А.с. 1382838 СССР, 1987. Способ получения гидрофобизатора/ Лебедев Е.П., Бабурина В.А., Закирова Л.З., Кольцова Л.В., Лобков В.Д. и др. Опубл. 1988. Бюл. № 11.

5. А.с. 1509364СССР, 1989. Способ получения гидрофобизатора/Лебедев Е.П., Бабурина В.А., Закирова Л.З., Михайлов В.Б.и др. Опубл. 1989. Бюл. № 35.

6. А.с. 1694532СССР, 1989. Способ приготовления строительного раствора для побелки/ Лебедев Е.П., Бабурина В.А., Закирова Л.З., Михайлов В.Б. Опубл. 1991. Бюл. № 44.

© Ф. М. Палютин - канд. хим. наук, ген. д-р. ОАО «КЗСК»; В. А. Бабурина - канд. хим. наук, ст. науч. сотр. зав. лаб. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; А. С. Ромахин - канд. хим. наук, нач. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; Л. З. Закирова - ст. науч. сотр. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; В. П. Какурина - канд. хим. наук, ст. науч. сотр. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; З. Х. Байдамшина - зав. лаб. ОТК ОАО «КЗСК»; С.В. Борисоглебский - канд. хим. наук, зам. рук-ля бизнс-группы ОАО «КЗСК».