Трещины в цементном камне представляют собой серьезную проблему для нефтяных скважин, через которые углеводороды могут проникать в окружающие пласты или выходить на поверхность. Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) первыми в мире экспериментально доказали, что с этой задачей способен справиться натуральный каучук. При взаимодействии с нефтью он увеличивается в объеме, образуя гелеобразную структуру, которая закрывает трещины.
Новый состав для цементирования скважин, разработанный пермскими специалистами, включает в себя натуральный каучук. Этот материал не реагирует на воду и не изменяет свой объем, однако при контакте с нефтью или газом он набухает, превращаясь в густой гель. Для того чтобы каучук сохранял сыпучие свойства и равномерно распределялся в цементной смеси, его измельчают до частиц менее одного миллиметра и обрабатывают диоксидом кремния, который часто используется в пищевой и фармацевтической промышленности для предотвращения комкования.
Виталий Прохоров, ассистент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, отметил, что для скважины это решение особенно важно, поскольку при приготовлении цементного раствора используется техническая вода. Если бы каучук реагировал на воду, он бы активировался еще на этапе цементирования. Однако этого не происходит, и материал остается в смеси в неизменном состоянии, активируясь только при контакте с углеводородами. Химическое сродство каучука и нефти позволяет его молекулам легко взаимодействовать, что приводит к увеличению объема материала и его способности заполнять трещины и образовывать гель, блокируя путь для нефти и газа.
Исследователи отмечают, что добавление каучука в цементный раствор незначительно влияет на его основные технологические характеристики: плотность снижается на 6%, а вязкость увеличивается. При этом материал сохраняет свою несущую способность. Сергей Чернышов, заведующий кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, доктор технических наук, рассказал, что при взаимодействии керосина с добавкой натурального каучука в цементном камне за 60 минут происходит процесс гелеобразования, способствующий самозалечиванию трещин.
Натуральный каучук является доступным и недорогим сырьем, что делает его использование для добавления в цемент простым и быстрым решением. Этот метод можно применять как при бурении новых скважин, так и при ремонте существующих.
Исследование ученых ПНИПУ выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет‑2030».
Источник: ТАСС
распечатать статью
