Процесс исследования. Фото: пресс-служба ПНИПУ / источник: «Машины и Механизмы»
Российские, китайские и саудовские ученые разработали термоактивируемый гель для герметизации трещин в нефтегазовых скважинах. В проекте участвовали специалисты Пермского Политеха, а также исследователи из Китая и Саудовской Аравии. Материал рассчитан на устранение потерь бурового раствора непосредственно во время проходки скважины.
Ключевая проблема связана с неоднородностью горных пород: раствор может уходить через трещины и пустоты, из-за чего приходится останавливать оборудование. В отдельных пластах потери превышают 10% от объема закачки. Помимо расхода реагентов это приводит к простоям и дополнительным затратам.
Авторы применили компонент на основе алюминия и оксид цинка, который формирует защитную оболочку. Пока температура сравнительно низкая, реакция не начинается преждевременно. При нагреве в глубине скважины оболочка разрушается, активный компонент высвобождается и образует жесткую полимерную структуру в зоне утечки.
Экспериментальную проверку проводили на стеклянных трубках с кварцевым песком, воспроизводившим трещиноватую среду. Испытания шли при 30–90 °C. Материал сохранял подвижность дольше двух часов, а его полное затвердевание занимало около трех часов.
Эффективность закупоривания трещин в экспериментах превысила 90%, а устойчивость к напору жидкости оказалась примерно в 1,5 раза выше, чем у аналогов. Гель выдерживал нагрев до 120 °C, тогда как многие применяемые составы теряют стабильность уже в диапазоне 80–90 °C. Это расширяет возможности его использования в глубоких и горячих скважинах.
Разработчики также отмечают экономическую сторону технологии: оксид цинка доступнее микрокапсул и ряда синтетических компонентов, которые применяются в полимерных системах. В составе нет токсичных соединений, требующих отдельной утилизации. Результаты работы представлены ПНИПУ в публикации журнала «Машины и Механизмы».