Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали новый полимерный микрогель, который повысит эффективность нефтедобычи на месторождениях с высокой обводненностью. Новый материал можно будет использовать не только для извлечения углеводородов, но и в медицинской и косметической индустрии.

Вместе с нефтью из-под земли извлекается огромное количество воды, что снижает эффективность эксплуатации скважин. Одним из решений является использование так называемых «сшитых» полимерных гелей. Суть технологии заключается в закачке раствора полимера на основе акриламида (производной акриловой кислоты) и солей хрома, которые в условиях пласта связывают молекулы полиакриламида и образуют сплошную пробку, блокирующую воду. Однако этот способ приводит к блокировке не только обводненных частей пласта, но и нефтеносных, разблокировать которые впоследствии очень трудно.

Альтернативной и более безопасной технологией является применение частиц предварительно сшитых (т.е. еще до начала добычи) полимерных гелей: в пласт закачивается суспензия с полимерными частицами, которые при контакте с водой набухают и становятся эластичными. Такой подход хорошо блокирует воду и практически не влияет на нефтеносную часть, поскольку частицы физически не могут проникнуть в низкопористый участок.

Если пласт имеет большую проницаемость, то для приготовления суспензии используют макрогели — частицы с большим диаметром (свыше 200 микрометров), а если низкую, то микрогели, т.е. частицы полимера размером от 0,1 до 100 микрометров, что сопоставимо с человеческим волосом. Синтез микрогелей происходит с помощью эмульсионной полимеризации, позволяющей контролировать размеры частиц и структуру геля во время приготовления. При этом важным фактором является концентрация эмульгатора и дисперсионной среды, т.е. вещества, в котором равномерно распределены маленькие частицы продукта. Ученые Пермского Политеха определили оптимальные концентрации этих веществ для получения микрогелей нужного размера.

«По итогам наших исследований мы выявили оптимальные условия получения микрогелей методом эмульсионной полимеризации. Эксперименты показали, что размер частиц и структура суспензии сильно зависят от таких факторов, как природа дисперсионной среды, концентрации эмульгатора и его состава. Все эти параметры можно использовать для управления характеристиками получаемых микрогелей, чтобы адаптировать их под те или иные задачи», — цитирует Пермский Политех кандидата технических наук Юлию Рожкову.