Учёные ПНИПУ нашли способ останавливать утечки нефти и газа с помощью каучука

Учёные ПНИПУ нашли способ останавливать утечки нефти и газа через трещины в цементном камне с помощью натурального каучука. Такая технология предусматривает использование доступного сырья и небольшие временные затраты.

Как отмечают в пресс-службе правительства Пермского края, исследование выполнено в рамках программы «Приоритет-2030». Научную статью затем опубликовали в материалах конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых».

В скважинах нефть поднимается на поверхность по стальной обсадной трубе, вокруг которой заливают цемент для прочности и исключения попадания нефти в другие пласты. Цемент постепенно разрушается из-за постоянного изменения давления при подъёме нефти и вибрации от оборудования. Впоследствии это приводит к тому, что нефть начинает двигаться не по трубе вверх, а по образованным трещинам.

Для избежания катастрофы скважину приходится останавливать и проводить дорогостоящий ремонт, оценивающийся в миллиарды рублей в год, предприятия также терпят потери от простоя и экологических нарушений. Для решения этой проблемы в состав для цементирования скважин учёные добавили каучук, который при контакте с нефтью или газом набухает и превращается в густой гель.

«В процессе приготовления цементного раствора используется техническая вода. Если бы каучук реагировал на воду, он вступил бы в реакцию ещё во время цементирования. Но этого не происходит. Он остаётся в смеси в неизменном виде и активируется только при контакте с углеводородами. Это происходит из-за химического родства каучука и нефти: их молекулы легко взаимодействуют, вызывая рост объёма материала. Каучук заполняет трещину, превращается в гель и перекрывает путь углеводородам», — пояснил ассистент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ Виталий Прохоров.

Для реализации идеи каучук необходимо измельчить до частиц размером менее миллиметра, обработать диоксидом кремния, чтобы они не слипались. Эксперимент показал, что каучук начинает действовать уже через час, а полностью закрывает трещину уже через два часа.

По словам заведующего кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ Сергея Чернышова, добавка незначительно изменила основные технологические свойства цементного раствора. В частности, плотность снизилась на 6%, увеличились показатели по вязкости. Материал сохранил свою несущую способность.

«Более густая консистенция будет положительно влиять на качество цементирования — такой раствор лучше удерживает жидкость и уменьшает показатель фильтрации. При взаимодействии керосина и добавки натурального каучука, находящегося в цементного камне, за 60 мин происходит процесс гелеобразования, который способствует самозалечиванию трещин в цементном камне», — добавил он.

Натуральный каучук является доступным и недорогим сырьём. Технология, которую предлагают учёные ПНИПУ, не требует сложного оборудования или длительной подготовки, его можно применять при строительстве новых скважин и ремонте существующих, что снизит количество дорогостоящих ремонтов, повысит качество крепления скважин и увеличит срок их службы. При этом она может быть востребована как в России, так и за её пределами.