Ученые из Перми совместно с иностранными коллегами создали «умный» полимерный гель для бурения

Буровой раствор — это то, без чего невозможно пробурить ни одну скважину. Он не только охлаждает оборудование, но и не дает стенкам обрушиться, предотвращая аварии. Проблема в том, что значительная часть раствора уходит через трещины в горной породе и теряется в пласте. Однако ни одна из существующих сегодня технологий не позволяет устранить все зоны утечки. В итоге из-за простоев и недополучения объемов нефти или газа компании ежегодно теряют сотни миллионов рублей.

Пресс-служба Пермского национального исследовательского политехнического университета сообщила, что ученые из этого вуза совместно с исследователями из Китая и Саудовской Аравии впервые в мире создали «умный» гель, который позволяет бурить скважины без остановок. Он превращается в сверхпрочный полимер именно в тот момент, когда достигает зоны утечки. В сравнении с аналогами он в 1,5 раза прочнее и перекрывает до 90 % трещин, а значит, до минимума сокращает простои техники и позволяет компаниям экономить сотни миллионов рублей. 

Главный компонент геля — вещество на основе алюминия, которое способно превращать жидкость в прочный полимер. Чтобы защитить его от агрессивной среды, ученые соединили его с оксидом цинка. Этот порошок играет роль защитной оболочки: он не дает компоненту вступить в преждевременную реакцию, пока температура вокруг низкая. Это значит, что как только гель попадает в глубокие горячие пласты, связи между оксидом цинка и алюминием постепенно разрушаются, и активное вещество высвобождается и превращается в прочный гель. Так, под воздействием нагрева состав превращается в прочный гель ровно там, где надо, позволяя устранить утечки без прекращения добычи. 

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. 

Созданный материал не только прочнее аналогов, но и дешевле в производстве благодаря использованию доступного оксида цинка вместо дорогостоящих микрокапсул или синтетических добавок, которые часто берут за основу в полимерных гелях. Кроме того, он безопасен для окружающей среды, так как не содержит токсичных соединений и не требует утилизации. 

Использование такого геля позволит эффективно закупоривать трещины и пустоты прямо в процессе бурения. Это сократит постоянные убытки компаний от перерасхода дорогостоящего раствора и простоев оборудования — экономия для компаний в таком случае может составить сотни миллионов рублей в год. При этом разработка снизит риски серьезных аварий от обрушения стенок скважин или поломок техники, что сделает добычу нефти и газа более безопасной и выгодной. 

Фото: пресс-служба ПНИПУ