Ученые создали «умный» гель для бурения скважин без остановок

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета совместно с исследователями из Китая и Саудовской Аравии создали гель, который ликвидирует утечки бурового раствора прямо в процессе бурения — он перекрывает до 90 % трещин, позволяя значительно повысить эффективность бурения.

Без бурового раствора невозможно пробурить ни одну скважину. Он не только охлаждает оборудование, но не дает обрушиться стенкам скважины. Проблема в том, что в процессе бурения значительная часть раствора уходит через трещины в горной породе и теряется в пласте. При этом ни одна из существующих технологий не позволяет полностью устранить утечки. В некоторых пластах потери бурового раствора могут достигать 10 % от объема закачки, а это тысячи кубометров дорогостоящей жидкости.

Для борьбы с утечками используют специальные материалы — цементные растворы или полимерные гели. Однако эти составы застывают либо слишком рано, мешая работе бурового инструмента, либо поздно, не успевая перекрыть трещину. В итоге бурение регулярно приходится останавливать, а компании несут убытки.

Авторы исследования разработали первый в мире «умный» гель, который позволяет бурить скважины без остановок. Он превращается в сверхпрочный полимер именно в тот момент, когда достигает зоны утечки.

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 низкая. Как только гель попадает в глубокие горячие пласты, связи между оксидом цинка и алюминием постепенно разрушаются, активное вещество высвобождается и превращается в прочный гель. Таким образом, под воздействием нагрева состав превращается в прочный гель именно там, где надо, позволяя устранить утечки без прекращения добычи.

«Чтобы проверить, насколько эффективно работает новое решение, мы провели серию экспериментов. Для этого использовали стеклянные трубки, заполненные кварцевым песком, который имитирует трещиноватую породу. Сначала через образцы пропускали воду, измеряя их проницаемость, затем закачивали гель и оставляли его при разных температурах — от 30 до 90 °C, что соответствует условиям глубоких скважин», — рассказал один из авторов исследования, заведующий кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, доктор технических наук Сергей Чернышов.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации