Бурение — единственный способ добраться до глубинных запасов нефти и газа, и масштабы таких работ продолжают расти. Уже к 2026 году в мире планируют запускать около 60 тысяч новых скважин ежегодно. При этом одна из главных экологических проблем не в самой добыче, а в буровых растворах — технических жидкостях, без которых невозможно пройти ни одну скважину.
Эти растворы охлаждают буровой инструмент, удерживают давление и выносят разрушенную породу на поверхность. Но после завершения работ они превращаются в тысячи кубометров отходов. В традиционных составах используются синтетические полимеры и нефтяные компоненты, которые годами не разлагаются, загрязняют почву и проникают в подземные воды. В результате страдает качество питьевой воды, сельское хозяйство и природные экосистемы вокруг мест бурения.
Попытки заменить такие растворы на более безопасные идут давно, но до сих пор упирались в компромиссы. Простые растительные добавки быстро теряют свойства при высоких температурах и давлении, а наночастицы работают эффективно, но дороги и не всегда экологичны. Специалисты Пермского Политеха совместно с зарубежными коллегами объединили оба подхода в одном составе.
Суть идеи заключается в совместной работе компонентов. Крупные частицы растительного происхождения создают устойчивую основу, а наноразмерные добавки заполняют мельчайшие поры в породе, снижая утечки раствора. Такой метод позволил создать несколько типов реагентов под разные условия бурения.
Один из составов основан на порошке из семян дикорастущей гунделии и наночастицах оксида цинка, полученных с использованием растительных экстрактов. Он сохраняет стабильность при температурах выше 150 градусов и практически не уходит в пласт. Другой вариант использует наноизмельченную пшеничную муку — она улучшает вязкость раствора и снижает его потери без применения синтетических полимеров. Для особенно глубоких и горячих скважин разработана комбинация природной камеди и наночастиц цинка, которая сохраняет рабочие свойства даже при 200 градусах.
Все эти составы позволяют сократить вредные утечки бурового раствора более чем на 31% и при этом безопасно разлагаются в окружающей среде. Следующий шаг — отказ от нефтяной основы самих растворов. В качестве альтернативы предложены эфиры масел черного тмина и миндаля. По рабочим характеристикам они сопоставимы с дизельными фракциями, но разлагаются в природе на 80−90% всего за несколько недель.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что разработка по очистке разливов нефти получила экопремию.
