Ученые из Пермского политехнического университета создали изолирующий материал из цемента и «сшитого» полимера, молекулы которого образуют твердую структуру. Новый состав отличается коротким периодом «схватывания» (5 минут) и устойчивостью к размыву в условиях движения пластовых вод. Разработка облегчит блокировку трещин, снижающих эффективность очистки нефтедобывающих скважин.
Строительство нефтяных скважин происходит с помощью бурения горной породы. Специальная техника разрушает ее слои и образует отверстие, через которое позже добывают полезные ископаемые. Промывка скважины от частиц породы (шлама) осуществляется с помощью бурового раствора, который под сильным давлением вымывает всё лишнее. Однако из-за того, что пласт содержит различные трещины, жидкость часто уходит в них, а не поднимается по скважине. В результате пласт поглощает в себя большой объем бурового раствора. Значительную потерю раствора нефтяники называют «катастрофическим» поглощением.
Изоляция «катастрофических» зон достигается, как правило, за счет жидкого цемента. Однако последний сильно растекается под действием гравитации, что влечет за собой высокий расход цемента и удорожание ремонтных работ. Альтернативой является применение так называемых «сшитых» полимеров, молекулы которых при взаимодействии между собой образуют плотную структуру. «Сшитые» полимеры создают упругий гель без водоотдачи, однако под воздействием давления затвердевшая структура такого геля разрушается.
Тем самым ни один из известных до недавнего времени изоляционных составов не мог обеспечить блокировку зон «катастрофических» поглощений.
Ученые из Пермского политеха предложили решить эту проблему за счет смешивающегося тампонажного изоляционного материала — комбинации цемента и «сшитого» полимера. После смешивания состав проходит три фазовых перехода: в скважину он закачивается как жидкость и в таком же состоянии движется по бурильным трубам. В нижней части колонны происходит «сшивка», и в зону поглощения состав попадает уже в упругом состоянии, что не дает ему растекаться по трещиноватой полости. После этого материал затвердевает и набирает прочность, которая позволяет ему противостоять гидродинамическим давлениям, возникающим на дальнейших этапах строительства скважины.
«Необходимые свойства обеспечиваются за счет использования базового состава (цемент, жидкость затворения, функциональные добавки) и полимера. Такая комбинация позволяет нам получить однородную смесь, у которой плотность и время загустевания могут быть подобраны в соответствии с конкретными геолого-технологическими условиями путем добавления обычных добавок к цементу — реагентов замедлителей», — цитирует Пермский политех кандидата технических наук Александра Мелехина.
