Буровой раствор нужен, чтобы охлаждать оборудование и не давать стенкам скважины обрушиться. Но значительная часть раствора уходит через трещины в горной породе. Потери могут превышать 10% от объема закачки — это тысячи кубометров дорогой жидкости. Компании останавливают бурение, чтобы ликвидировать утечку, и теряют сотни миллионов рублей в год. Существующие цементные растворы и полимерные гели застывают либо слишком рано, либо слишком поздно.
Ученые Пермского Политеха вместе с исследователями из Китая и Саудовской Аравии впервые создали «умный» гель, который затвердевает прямо в зоне утечки. Об этом Науке Mail сообщили в Минобрнауки России.
Главный компонент — вещество на основе алюминия, которое превращает жидкость в прочный полимер. Чтобы защитить его от преждевременной реакции, ученые соединили его с оксидом цинка. Этот порошок работает как защитная оболочка: пока температура низкая, компонент неактивен. Как только гель попадает в горячие пласты, связи разрушаются, и состав застывает ровно там, где нужно.
Результаты показали, что гель сохранял текучесть более двух часов — этого времени достаточно, чтобы безопасно доставить его к месту утечки без риска закупорить насосное оборудование. Полное затвердевание происходило примерно через три часа. В ходе экспериментов гель обеспечил эффективность перекрытия свыше 90%. Он также выдерживает напор жидкости в 1,5 раза лучше аналогов и работает при температуре до 120 °C, тогда как большинство существующих решений разрушаются уже при 80–90 °C.
Новый материал прочнее аналогов в 1,5 раза и дешевле в производстве — вместо дорогих микрокапсул используется доступный оксид цинка. Он безопасен для окружающей среды и не требует утилизации. Гель позволит закупоривать трещины прямо в процессе бурения, сократит простои и убытки компаний. Разработка снизит риски аварий от обрушения стенок скважин и сделает добычу нефти и газа безопаснее. Результаты опубликованы в журнале «Гели».
Ранее Наука Mail писала о том, что в Перми создали уникальное устройство для бурения наклонных скважин.