Ученые нашли способ останавливать утечки нефти и газа с помощью каучука

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли способ останавливать утечки нефти и газа с помощью натурального каучука. При добавлении его в цемент, в контакте с нефтью каучук набухает, превращается в гель и запечатывает трещину в скважине, сообщили в пресс-службе вуза.

«Трещины в цементном камне — одна из главных проблем нефтяных скважин. Через них нефть и газ уходят в соседние пласты или на поверхность. Ученые Пермского политеха впервые в мире экспериментально подтвердили, что с этим может справиться эластомер — натуральный каучук. При контакте с нефтью он набухает, превращается в гель и запечатывает трещину», — сообщили в ПНИПУ.

Так пермские ученые разработали новый состав для цементирования скважин. В него добавили натуральный каучук. С водой каучук не реагирует и не увеличивается в объеме, но при контакте с нефтью или газом он набухает и превращается в густой гель. Для создания добавки каучук измельчают до частиц размером меньше миллиметра. Чтобы они не слипались, их обрабатывают диоксидом кремния — безопасным порошком, который часто используют в пищевой и фармацевтической промышленности как добавку против комкования. Благодаря этому вещество остается сыпучим и равномерно смешивается с цементом.

«Для скважины это важно, потому что в процессе приготовления цементного раствора используется техническая вода. Если бы каучук реагировал на воду, он вступил бы в реакцию еще во время цементирования. Но этого не происходит. Он остается 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 объема материала. Каучук заполняет трещину, превращается в гель и перекрывает путь углеводородам», — объяснил ассистент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ Виталий Прохоров.

По словам исследователей, в ходе экспериментов добавка незначительно изменила основные технологические свойства цементного раствора: плотность снизилась на 6%, увеличились показатели по вязкости. При этом материал сохранил свою несущую способность. «При взаимодействии керосина и добавки натурального каучука, находящегося в цементном камне, за 60 мин происходит процесс гелеобразования, который способствует самозалечиванию трещин в цементном камне», — рассказал заведующий кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, доктор технических наук Сергей Чернышов.

Как отмечают в университете, натуральный каучук — доступное и недорогое сырье. Добавление его в цемент — это простое и быстрое решение, которое можно применять как при строительстве новых скважин, так и при ремонте существующих. Исследование ученых ПНИПУ было выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».