Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Perforation of oil and gas wells by a high-velocity jet of polymer solution

Pogrebnyak Volodymyr G., Chudyk Igor I., Pogrebnyak Andriy V., Perkun Iryna V.

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 1

3--12

EN

The work is devoted to the development of a technological process for perforating oil and gas well casing strings by a highvelocity jet of a polymer solution. The proposed method of well perforation refers to methods for the secondary opening of productive deposits in the well by hydrojet perforation of the casing strings, annulus cement ring (stone) and rock. The new knowledge about the dynamics of polymer solutions under the conditions of flow through the jet-forming nozzles of a hydroperforator, which create a high-velocity jet, became the main scientific basis for this method of hydroperforation of oil and gas well casings. The study of the reaction of polymer solutions to the hydrodynamic effect with stretching led to the formulation of a structural concept, the “common denominator” of which is a strong deformation effect of the hydrodynamic field on macromolecular coils, which in terms of nonequilibrium thermodynamics generates a kind of rubber-like high elasticity. The peculiarities of the hydrodynamic behaviour of aqueous solutions of polyethylene oxide (PEO) during flow under the conditions of various nozzle jets were modelled, and the regularities of the influence of the resulting dynamic structures on the efficiency of hydrojet water–polymer perforation were established. The mechanism of hydrojet water–polymer perforation of casing columns in oil and gas wells was clarified. The mechanism of the large destructive capacity of a high-velocity polymer solution jet is not due to the reduction of turbulent friction by small polymer additives (the Toms effect), but consists in the destructive action of the dynamic pressure of the water–polymer jet “reinforced” by highly developed macromolecular coils and the dynamic structures formed under the action of extended flow in the inlet section of the hydroperforator nozzles. The method of perforating oil and gas well casings comprises the exact determination of the perforation zone in lowering on production tubing a hydroperforator with 2–4 jet flow-forming nozzles for directing hydrojet to the zone of perforation, sealing the inside cavity of tubing pipes and the jet operators, actuating a ball valve at the bottom of the jet operators, sealing the annulus with a self-sealing gland and supplying the working cutting fluid to the tubing – which differs in that the aqueous solution of PEO used as a working cutting fluid has a molecular weight of 6 · 106 and a concentration 0.003–0.007% by weight and a working pressure of 100–300 MPa. The PEO additives are very environmentally friendly because this polymer is not harmful to humans or the environment. Experimental and industrial testing of this method of well perforation, which was carried out during the secondary opening of a reservoir at a well in the Carpathian oil- and gas-bearing region, confirmed the practical and economic feasibility of its use.

PL

Praca poświęcona jest opracowaniu procesu technologicznego perforacji kolumn rur okładzinowych odwiertów ropnych i gazowych za pomocą strumienia roztworu polimeru o dużej prędkości. Zaproponowana metoda perforacji odwiertów odnosi się do metod wtórnego udostępniania złóż produkcyjnych za pomocą hydroperforacji kolumny rur okładzinowych, płaszcza cementowego (kamień) i skały. Uzyskana nowa wiedza na temat dynamiki roztworów polimerów w warunkach przepływu przez dysze strumieniowe hydroperforatora, które tworzą strumień o dużej prędkości, stała się główną podstawą naukową dla tej metody hydroperforacji rur okładzinowych w odwiertach ropnych i gazowych. Badanie reakcji roztworów polimerów na efekt hydrodynamiczny z naprężeniem pozwoliło na sformułowanie koncepcji strukturalnej, której podstawą jest silny wpływ odkształcenia pola hydrodynamicznego na kulki wielkocząsteczkowe, co w warunkach termodynamicznej nierównowagi generuje swego rodzaju „podobną do gumy” wysoką elastyczność. Zbadano osobliwości hydrodynamicznego zachowania się wodnych roztworów tlenku polietylenu (PEO) w modelowych warunkach podczas przepływu przez różne dysze tworzące strumień oraz ustalono prawidłowości dotyczące wpływu utworzonych struktur dynamicznych na efektywność hydroperforacji strumieniem woda–polimer. Wyjaśniono mechanizm hydroperforacji kolumn rur okładzinowych strumieniem wodno-polimerowym w odwiertach ropnych i gazowych. Mechanizm dużej zdolności niszczącej strumienia roztworu polimeru o dużej prędkości nie wynika ze zmniejszenia oporów w warunkach przepływu turbulentnego przez małe dodatki polimeru (efekt Tomsa), ale polega na niszczącym działaniu ciśnienia dynamicznego strumienia woda–polimer „wzmocnionego” przez silnie rozwinięte wiązki makromolekularne i struktury dynamiczne powstające w wyniku działania wydłużonego przepływu w sekcji wlotowej dysz hydroperforatora. Metoda perforacji rur okładzinowych odwiertów ropnych i gazowych polega na dokładnym określeniu strefy perforacji, opuszczaniu na rurach wydobywczych aparatu perforacyjnego z 2–4 dyszami formującymi strumień w celu skierowania przepływu w strefę perforacji i uszczelnieniu wnętrza rur wydobywczych. Następnie operatorzy perforatora uruchamiają zawór kulowy umieszczony w jego dolnej części, następuje uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej samouszczelniającą dławnicą i doprowadzenie cieczy roboczej do rur. Jako płyn roboczy używany jest wodny roztwór tlenku polietylenu o masie cząsteczkowej 6 · 106 i stężeniu 0,003–0,007% wag. i pod ciśnieniem roboczym 100–300 MPa. Dodatki PEO są bardzo przyjazne dla środowiska, ponieważ polimer ten nie jest szkodliwy dla ludzi ani środowiska. Doświadczalne i przemysłowe testy tej metody perforacji odwiertów, które przeprowadzono podczas wtórnego udostępnienia złoża ropno-gazowego w jednym z odwiertów rejonu karpackiego, potwierdziły zasadność jej wykorzystania pod względem praktycznym i ekonomicznym.

2

Evaluation of the Sorption Phenomena Mechanism of Polyacrylonitrile Fibres for Selected Dyes in the Aspect of Structural Changes Resulting from Thermal Stabilisation Processes

Marczak Ewa, Marczak Piotr, Sztajnowski Sławomir, Lipp-Symonowicz Barbara

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2020

|

Vol. 28, no. 1 (139)

93--99

EN

The aim of the research was to analyse the influence of the initial heat treatment of polyacrylonitrile fibres on their sorption properties in relation to selected basic and disperse dyes, in order to select the dyeing variants most beneficial from the point of view of increasing the sorption capacity of commonly used dyes and improving the dyeing process. Research was carried out on a fibre produced on an industrial scale, using dyes of basic application importance, which differ in the diffusion properties of the molecules and the mechanism of binding with the fibre material. Thermal treatment of the fibre was carried out in various media (air, water, steam), with various variants of the temperature and its duration, i.e. under the conditions commonly used in fibre preprocessing processes and their "improvement". During the research, several different measurement methods were used to assess changes in the molecular and supramolecular structure of the fibre material: the infrared absorption spectroscopy method, the critical fibre dissolution measurement method, the densitometric method, and the interferential polarisation microscopy method. Fibre sorption changes resulting from the modification of the structure of the fibre under the influence of thermal treatment were analysed from the point of view of improving the efficiency of dye use and shortening the dyeing time based on commonly accepted values of the sorption index Cb and kinetic sorption index: t0.5 for basic dyes and t0.7 for disperse dyes.

PL

Celem badań było określenie wpływu wstępnej obróbki cieplnej badanych włókien poliakrylonitrylowych na ich właściwości sorpcyjne w stosunku do wybranych barwników zasadowych i zawiesinowych. Badania prowadzono na włóknach produkowanych w skali przemysłowej, używając barwników o dużym znaczeniu aplikacyjnych, różniących się właściwościami dyfuzyjnymi cząsteczek oraz mechanizmem wiązania z tworzywem włókna. Obróbkę termiczną prowadzono w różnych mediach (powietrze, woda, para wodna), w różnych wariantach temperatury i czasu jej trwania. W badaniach zastosowano metody pomiarowe, pozwalające oceniać zmiany parametrów budowy cząsteczkowej i nadcząsteczkowej tworzywa włókien: metodę spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni, metodę pomiaru krytycznego czasu rozpuszczania włókien, metodę densytometryczną oraz metodę mikroskopii interferencyjno-polaryzacyjnej. Zmiany zdolności sorpcyjnej włókien analizowano z punktu widzenia poprawy efektywności wykorzystania barwników i skrócenia czasu barwienia w oparciu o wartości wskaźnika sorpcji Cb oraz kinetycznych wskaźników sorpcji: t0,5 dla barwnika zasadowego i t0,7 dla barwników zawiesinowych.

3

Układy nanohybrydowe poliuretan (PUR)/funkcjonalizowany silseskwioksan (PHIPOSS). Cz. II. Rentgenowskie badania strukturalne metodami WAXD i SAXS

Janowski B., Pielichowski K., Kwiatkowski R.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 2

147--159

PL

Metodami analizy WAXD i SAXS scharakteryzowano strukturę układów nanohybrydowych poliuretan/polisilseskwioksan (PUR/POSS) o zawartości PHIPOSS: 2, 4, 6, 8 i 10 % mas. Krzywe dyfrakcyjne WAXD analizowano rozdzielając je na maksima dyfuzyjnego rozpraszania przez fazy twardą i miękką matrycy poliuretanowej badanych układów oraz pik dyfrakcyjny odpowiadający płaszczyznom krystalograficznym (101) heksagonalnej komórki elementarnej POSS. Korzystając z równania Scherrera wyznaczano wymiary D101 krystalitów POSS, uformowanych w elastomerach PUR/PHIPOSS. Stwierdzono wyraźne zróżnicowanie wartości D101 (34—22 nm) odpowiadającej różnej zawartości PHIPOSS oraz nieregularność zmian D101. Zaobserwowano też, że występujący na dyfraktogramach WAXD prepik głównego halo amorficznego przesuwa się w stronę mniejszych kątów rozpraszania wraz ze wzrostem zawartości silseskwioksanu w układzie, co odpowiada wzrostowi długości korelacji przypisanej temu pikowi, z 0,75 nm dla niemodyfikowanego PUR do ok. 1,18 nm dla elastomeru o zawartości 10 % mas. PHIPOSS. Na podstawie krzywych dyfrakcyjnych SAXS wyznaczono jednowymiarowe funkcje korelacyjne K(r) i CF(r) lamelarnej struktury nadcząsteczkowej badanych układów. Analiza tych funkcji umożliwiła określenie wielkiego okresu lamelarnej struktury nadcząsteczkowej, udziału objętościowego fazy twardej i fazy miękkiej, średniej grubości warstwy twardej i warstwy miękkiej oraz zmiany mocy rozpraszania poliuretanów hybrydowych o zawartości PHIPOSS 4 i 10 % mas. poliuretanu niemodyfikowanego. Stwierdzono, że po dokonaniu modyfikacji łańcuchów poliuretanowych cząsteczkami PHIPOSS, wielki okres lamelarnej struktury nadcząsteczkowej badanych poliuretanów nie ulega zmianie, zmniejszeniu natomiast ulega grubość warstw twardych (z 4,1 nm do 3,8—3,4 nm) i zwiększa się jednocześnie grubość warstw miękkich (z 7,0 nm do 7,4—7,8 nm). Wstosunku do niemodyfikowanego PUR, moc rozpraszania małokątowego elastomerów modyfikowanych o zawartości silseskwioksanu 4 i 10 % mas., zmniejsza się, odpowiednio, o ok. 11 % i 22 %. Efekt ten przypisano lokowaniu się krystalitów PHIPOSS w obszarach pomiędzy stosami lamelarnymi poliuretanowej matrycy nanohybrydowych elastomerów.

EN

The structure of the nanohybrid PUR/POSS systems containing 2, 4, 6, 8 and 10 wt. % PHIPOSS has been characterized by WAXD and SAXS methods. WAXD diffraction patterns of the hybrid elastomers were analyzed by deconvolution into diffuse scattering maxima of the hard phase or soft phase and the diffraction peak corresponding to the (101) crystallographic plane of the POSS hexagonal unit cell. The dimension D101 of the POSS crystallites formed in PUR/PHIPOSS elastomers, was determined using the Scherrer equation. Clear differences in the values of D101 (34—22 nm), with changes not occurring on aregular basis, were found for various PHIPOSS contents. Moreover, for all the systems investigated, it was observed that the so-called ‘prepeak' of the main amorphous halo in WAXD patterns was shifted to lower diffraction angles with an increase in PHIPOSS content. This was corresponding to an increase of correlation length associated with this peak, from 0.75 nm in case of the unmodified PUR to about 1.18 nm for the elastomer containing 10 wt.% PHIPOSS. One-dimensional correlation functions K(r) and CF(r) for the lamellar supramolecular structure of the investigated systems were determined from SAXS diffraction patterns. Based on the analysis of these functions, the following parameters have been determined: the long period of the lamellar supramolecular structure, the volume fraction and average thickness of the hard and soft phases, and the changes in the scattering power for hybrid polyurethane containing 4 and 10 wt. % of PHIPOSS compared to unmodified polyurethane. It was found that after the modification of polyurethane chains with PHIPOSS molecules the long period of the lamellar supramolecular structure of the investigated elastomers was not changed, whereas the thickness of the hard layers was reduced (from 4,1 nm to 3,8—3,4 nm) and the thickness of the soft layers was simultaneously increased (from 7,0 nm to 7,4—7,8 nm). It was also observed that the scattering power for the elastomers with POSS mass fractions of 4 and 10 % is reduced by 11 % and 22 %, respectively. This effect has been attributed to the location of PHIPOSS crystallites in the regions between the lamellar stacks in the polyurethane matrix of nanohybrid elastomers.

4

Polyolefins functionalization by copolymerization of ethylene (propylene) with substituted norbornene

Meshkova I. N., Grinev V. G., Kiseleva E. B., Raspopov L. N., Shchegolikhin A. N., Kuznetsov S. P., Mitrofanov A. V., Shestov S. V., Udovenko A. I., Ladygina T. A., Novokshonova L. A.

Polimery

|

2008

|

T. 53, nr 5

345-352

EN

number of new copolymers of ethylene (propylene) and 5-ethylidene-2-norbornene (EN) containing 5-62 mol. % of the cyclic comonomer units in the main chain have been synthesized by employing of three ansa-metallocene catalytic systems, namely: Et[Ind]2ZrCl2/methylalumoxane, Et[IndH4]2ZrCl2/methylalumoxane or Me2Si[Ind]2ZrCl2/methylalumoxane. In this way side >C=CH-CH3 groups in the range up to 7ź10-3 mol/g were incorporated into a structure of polyolefin chain. As it was found by IR-spectroscopy, the side ethylidene groups of poly(ethylene-co-5-ethylidene-2-norbornene) were susceptible to ozonolysis reactions and converted into the polar carbonylic groups. According to DSC, X-ray diffraction and very cold neutrons scattering (VCN) data, enrichment of poly(ethylene-co-5-ethylidene-2-norbornene) with EN units has lead to eventual transformation of the studied copolymers from a partly crystalline state to a fully amorphous one. With the growing cyclic comonomer partial content the copolymers have exhibited progressively better optical transparency and higher glass transition temperatures (up to 85°C); they are characterized by a high density (d>1000kg/m3).

PL

Z udziałem trzech katalizatorów metalocenowych, mianowicie układów Et[Ind]2ZrCl2/MAO, Et[IndH4]2ZrCl2/MAO, Me2Si[Ind]2ZrCl2/MAO (MAO = metyloalumoksan), otrzymano szereg nowych kopolimerów etylenu (propylenu) z 5-etylideno-2-norbornenem (EN), zawierających 5-62 % mol. tego cyklicznego komonomeru w łańcuchu polimerowym (tabela 1). W ten sposób wprowadzono do struktury łańcucha poliolefinowego boczne grupy >C=CH-CH3 w ilości 1ź10-3-7ź10-3 mol/g kopolimeru (tabela 2). Potwierdzona metodą spektroskopową IR obecność bocznych grup etylidenowych w kopolimerach etylen/EN pozwala na przeprowadzenie reakcji ozonolizy powodującej utworzenie polarnych grup karbonylowych w polimerze. Z badań otrzymanych kopolimerów metodami DSC, XRD (rys. 2 i 3) i VCN (rozpraszanie bardzo zimnych neutronów) wynika, iż wzrost udziału cyklicznych jednostek 5-etylideno-2-norbornenu w kopolimerze prowadzi do jego transformacji z polimeru częściowo krystalicznego do całkowicie amorficznego (tabela 4-6). Powoduje to także, iż kopolimer staje się bardziej przezroczysty (rys. 4) oraz charakteryzuje się podwyższoną (do 85°C) temperaturą zeszklenia i zwiększoną gęstością (przekraczającą 1000kg/m3, rys. 1).

5

Supramolecular Structure and Properties of PA6-LCO Molecular Composite Fibres

Janicki J., Bączek M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2007

|

Vol. 15, no. 5-6 (64)

27--29

EN

Nowadays polyamides have become essential in fibre production for textiles and technical uses. However, such applications require extremely high strength parameters as well as excellent dimensional stability. In order to improve polymer properties they are reinforced with glass fibres or with very high strength and high modulus liquid crystalline polymers. In this work fibres formed from a new category of high-performance polymeric materials, called molecular composites, were studied with a focus on the effect of liquid crystalline oligoester on the structure of thermoplastic polymer matrix. The supramolecular structure of the fibres was characterised by the wide and small angle x-ray scattering (WAXS and SAXS) techniques while the Differential Scanning Calorimetry (DSC) method was used for thermal characterisation. In addition some mechanical parameters of undrawn fibres are presented.

PL

Obecnie poliamidy stanowią niezbędny materiał w produkcji włókien dla tekstyliów oraz zastosowań technicznych. Jednakże tego typu obszary zastosowań wymagają szczególnie wysokiej wytrzymałości oraz stabilności wymiarów. W celu polepszenia właściwości polimerów, są one często wzmacniane albo włóknem szklanym albo też polimerami ciekłokrystalicznymi o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych. Przedmiotem prowadzonych badań są włókna formowane z nowej kategorii wysokiej jakości materiałów polimerowych określanych mianem „kompozytów molekularnych”. W pracy podjęto próby określenia struktury nadcząsteczkowej włókien formowanych z kompozytów molekularnych PA6-LCO ze szczególnym uwzględnieniem wpływu ciekłokrystalicznego oligoestru LCO na strukturę matrycy polimeru termoplastycznego. Struktura nadcząsteczkowa włókien została scharakteryzowana poprzez szerokokątowe i małokątowe badania rentgenowskie (WAXS i SAXS) zaś ich charakterystyka termiczna na podstawie różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Dodatkowo zaprezentowano niektóre parametry mechaniczne surowych włókien PA6–LCO.

6

Synthesis, Structure and Non-Linear Optical Properties of a Copper(II) Ethyl Bisulfate Two-Dimensional Supramolecular Compound {Cu(Him)4(Cu(Him)4(CH3CH2OSO3H)2]

Li Y., Lu J., Cui X., Xu J., Sun Y., Pan L., Bie H., Zhang X.

Polish Journal of Chemistry

|

2004

|

Vol. 78 / nr 6

779-787

EN

A novel copper(II) ethyl bisulfate complex [Cu(Him)4(Eb)2] 1 (Him = imidazole, Eb = ethyl bisulfate) has been prepared and characterized by means of elemental analysis, IR and ESR. The structure was determined by single crystal X-ray diffraction analysis, which suggests that compound 1 exhibits a two-dimensional supramolecular structure through hydrogen bonds. Compound 1 displays strong third-order non-linear optical (NLO) absorption and refraction with absorption coefficient _2 1.10_10-11 m_w-1 and refractive index n2 5.60_10-16m2_w-1. The third-order non-linear optical susceptibility _(3) of compound 1 is 3.07_10-10 esu.