В Сибирском федеральном университете (СФУ) предложили использовать отечественные нановолокна для повышения качества растворов, применяемых при бурении нефтегазовых скважин в вечной мерзлоте. По расчётам учёных, добавка позволит повысить эффективность бурения, уменьшит износ оборудования и экологический ущерб от добычи. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Molecular Liqiuds.
С точки зрения специалистов, разработка нефтегазовых месторождений в Арктике и ряде прилегающих регионов затруднена из-за сложных горно-геологических и климатических условий, развитие отрасли требует новых технологических решений. Буровые растворы на водной основе, используемые при строительстве большинства нефтегазовых скважин, малопригодны в условиях вечной мерзлоты. Безвозвратные потери раствора при бурении достаточно велики, а от воды оттаивает ствол скважины, что ведёт к её быстрому разрушению. По мнению учёных, в условиях Арктики намного эффективнее растворы на углеводородной основе, позволяющие избежать излишнего набухания глинистых отложений, сильно затрудняющих процесс бурения, а также некоторых других проблем.
Учёные СФУ предложили использовать для улучшения свойств буровых растворов на углеводородной основе нановолокна оксида алюминия, представляющие собой уникальный кристаллический материал нового поколения, обладающий сверхвысокой механической прочностью и образующий стабильные дисперсии.
“Добавки наночастиц могут значительно менять функциональные свойства буровых растворов. Сильно неизометрические частицы, такие как волокна или нити, уже в малых количествах значительно повышают стабильность коллоидных растворов, тем самым повышая эффективность бурильных работ”, – пояснил научный сотрудник лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов СФУ Максим Пряжников.
Как показали результаты испытаний, в оптимальном диапазоне концентраций использованные нановолокна не только существенно облегчают откачку выбуренной породы, но и уменьшают коэффициент трения и в 2,5 раза снижают потери раствора.
“Буровой раствор с добавлением нановолокон может обеспечить стабильность ствола скважины не только в вечной мерзлоте, но и в сланцевых пластах, а также уменьшить воздействие на окружающую среду, исключив использование стандартных токсичных химических реагентов в буровом растворе”, – отметил Пряжников.
В СФУ также всесторонне исследовали влияние нановолокон оксида алюминия на различные свойства буровых растворов на углеводородной основе.
Исследования проводятся в рамках гранта Российского научного фонда “Разработка новых микро- и нанофлюидных технологий для задач нефтегазовой индустрии”.