Ученые Пермского Политеха разработали цемент для нефтяных скважин, который способен самостоятельно «залечивать» трещины при контакте с нефтью и газом. В основе технологии — натуральный каучук, который набухает в углеводородной среде и превращается в гель, перекрывая путь утечкам. Об этом «Газете.Ru» рассказали в пресс-службе образовательного учреждения.
Трещины в цементном камне — одна из главных причин аварий на нефтяных и газовых скважинах. Через повреждения нефть и газ могут уходить в соседние пласты или выходить на поверхность. Именно разрушение цементного кольца стало одной из причин катастрофы в Мексиканском заливе в 2010 году, когда в океан вылилось около 5 млн баррелей нефти.
Цементный камень вокруг обсадной трубы испытывает постоянные нагрузки: перепады давления и температуры, вибрации оборудования. Со временем в нем появляются микротрещины, которые могут стать сквозными. Для устранения таких повреждений обычно требуется остановка скважины и дорогостоящий ремонт.
В ПНИПУ предложили решить проблему с помощью добавки из натурального каучука. Его измельчают до частиц меньше миллиметра и смешивают с цементом. С водой материал не взаимодействует, поэтому при цементировании скважины остается стабильным. Однако при контакте с нефтью или газом каучук начинает быстро увеличиваться в объеме.
«Это происходит из-за химического родства каучука и нефти: их молекулы легко взаимодействуют, вызывая рост объема материала. Каучук заполняет трещину, превращается в гель и перекрывает путь углеводородам», — объяснил Виталий Прохоров, ассистент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ.
Во время эксперимента ученые создали образцы цементного камня с добавкой каучука и без нее, искусственно разрушили их, а затем поместили в керосин, который имитирует углеводородную среду. Уже через час каучук начал превращаться в гель, а через два часа полностью закрыл трещину. В обычном цементе повреждение осталось открытым.
При этом новая добавка почти не ухудшила свойства цемента. Прочность материала сохранилась выше нормативных требований.
«При взаимодействии керосина и добавки натурального каучука за 60 минут происходит процесс гелеобразования, который способствует самозалечиванию трещин в цементном камне», — отметил Сергей Чернышов, заведующий кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, доктор технических наук.
По словам исследователей, технология не требует сложного оборудования и может использоваться как при строительстве новых скважин, так и при ремонте старых. Разработка позволит сократить количество аварий и снизить расходы нефтяных компаний на ремонт и ликвидацию утечек.
Ранее в России научились «фотографировать» звук, чтобы тестировать материалы для связи 6G.