Российские исследователи разработали самовосстанавливающийся цемент для защиты нефтяных скважин
Сегодня большая часть месторождений в России страдает от преждевременной обводненности. Это означает, что на поверхность вместе с нефтью поднимается значительное количество воды. Главная причина этой проблемы — разрушение цементного камня, который находится вокруг скважины и обеспечивает ее герметичность. В результате различных нагрузок в нем образуются микротрещины, через которые вода начинает перетекать и постепенно обводнять нефть. Однако существующие материалы, которыми сегодня цементируют скважины, не всегда обеспечивают долговечную герметичность. Ученые Пермского Политеха разработали уникальные для России материалы, которые обеспечат качественную защиту скважин от преждевременного обводнения.
Представьте, что вы качаете из колодца не чистую воду, а смесь, где на каждую каплю полезной жидкости приходится почти целый стакан ненужной примеси. Примерно так сейчас работают многие нефтяные скважины в России. Основной проблемой отрасли сегодня считается их высокая обводненность.
Это значит, что вместо чистой нефти из недр добывается большое количество пластовой воды. По последним данным, в среднем по стране из скважин добывают жидкость, которая на 85% состоит из воды и лишь на 15% — из нефти, что приводит к снижению эффективности добычи.
Такая ситуация напрямую бьет по экономике, снижая общие объемы, а главное — многократно увеличивая затраты. Десятки миллионов рублей ежемесячно компании вынуждены тратить не на поиск новых месторождений или модернизацию технического оборудования, а на сбор и утилизацию этой воды.
Одной из основных причин, по которой происходит обводнение, является потеря герметичности из-за постепенного разрушения цементного слоя, который находится между горными породами и скважиной. При строительстве ее стенки цементируют, чтобы создать прочный изолирующий барьер, одной из основных задач которого является предупреждение поступления воды в скважину. Однако со временем в этом цементном слое появляется множество микротрещин. Через эти повреждения вода начинает поступать в скважину, что и приводит к обводнению.
Для предотвращения подобных явлений при строительстве скважин на сегодняшний день применяются буферные жидкости для очистки стенок и цемент для создания газо- и водонепроницаемого барьера. Проблема в том, что эти материалы не гарантируют долгосрочной герметичности. Так, промывочные жидкости могут оставлять на стенках скважины трудно отмываемую пленку. Из-за этого цементный раствор, который далее закачивается в скважину и превращается в камень, плохо сцепляется с поверхностью. Обычные цементы также не устраняют появляющиеся под нагрузками микротрещины. Это нарушает герметичность всей скважины, и пластовая вода начинает проникать в нее.
Решение этой проблемы нашли ученые Пермского Политеха. Они создали новую систему буферных жидкостей и самовосстанавливающийся цемент, которые защитят скважины от преждевременного обводнения. Статья опубликована в журнале International Journal of Engineering, Transactions A: Basics.
Долговечность работы скважины зависит от подготовки ее поверхности перед цементированием. Поэтому вместо одной «очищающей» жидкости ученые создали систему последовательной обработки из трех составов. Первый растворяет и смывает все загрязнения. Второй покрывает очищенную поверхность специальной пленкой и подготавливает ее для дальнейшей обработки. Третий содержит мельчайшие частицы, которые оседают на покрытии и обеспечивают максимальное сцепление с цементом.
Но даже хорошо подготовленная поверхность не гарантирует защиты, если сам изоляционный слой со временем разрушается. Поэтому параллельно исследователи разработали специальный цемент с функцией самовосстановления. Для этого ученые модифицировали состав специальными добавками. Одна из них при попадании воды в трещину вступает с ней в химическую реакцию, растворяясь и заполняя повреждение. Другая добавка разбухает, увеличивается в объеме и перекрывает зазор. Такой состав может полностью перекрыть искусственно созданную трещину всего за 14 часов, в то время как традиционные добавки не способны ее перекрыть.
— Лабораторные испытания показали конкретные преимущества нового решения. Во-первых, система буферных жидкостей обеспечила увеличение прочности сцепления с цементом в 4 раза по сравнению с применяемыми сегодня составами. Во-вторых, был создан самовосстанавливающийся цемент, который полностью перекрывал микротрещину всего за 14 часов, — объяснил Вадим Дерендяев, младший научный сотрудник кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ.
Предложенные материалы эффективны, поскольку на рынке России сегодня нет таких аналогов, которые бы комплексно решали проблему очистки скважины и ее защиты от обводнения. Новую систему можно внедрять на месторождениях для повышения защиты скважин в условиях высоких нагрузок — например, на тех, где планируются работы по проведению гидроразрыва пласта.
Важно, что разработка актуальна для России, поскольку может существенно снизить риск преждевременного обводнения и повысить экономическую эффективность добычи на сложных объектах.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно