Керамика томских ученых повысит эффективность нефтедобычи

Томские учёные разработали гранулы из пеностеклокерамики, которые можно использовать в качестве проппанта (расклинивающего материала) при добыче нефти и газа с помощью гидроразрыва пласта. В основе гранул лежит бой стекла, и он в 2500 раз дешевле, чем порошок оксида циркония – один из основных компонентов зарубежных проппантов. Кроме того, новый материал решит экологическую проблему – это переработка и эффективное использование боя стекла.

Проект реализуется на базе Института физики прочности и материаловедения СО РАН, соисполнители – ТГУ и ТУСУР.

Изначально гранулы диаметром до 10 мм на основе боя стекла – пеностеклокерамику – учёные разработали как теплоизоляционный материал для машиностроения и энергетики. Полученный материал обладает повышенной прочностью, сравнимой с обычным строительным материалом – кирпичом, и, самое главное, он не впитывает воду. Затем учёные модернизировали технологию производства гранул пеностеклокерамики, чтобы их можно было использовать в нефтегазовой отрасли.

– Существует технология добычи, когда в скважину закачивают жидкости (гель, воду) и под давлением происходит разрыв нефтеносного пласта. Для поддержания трещины в открытом состоянии используется расклинивающий агент – проппант. Это гранулы, которые нужны для закрепления раскрытия трещин и повышения эффективности отдачи скважин, – рассказал зав. кафедрой ФТФ ТГУ, зав. лабораторией ИФПМ СО РАН Сергей Кульков. – Мы решили попробовать модернизировать наш материал для применения в сфере нефтегазодобычи.

Ученые уже подобрали «рецепт» для изготовления гранул – оптимальные состав, температуру, время выдержки и другие параметры. Сейчас исследователи работают над уменьшением размера, и им уже удалось изготовить гранулы диаметром от 0,2 до 0,8 мм.

– Размер уменьшается, чтобы проппант как можно быстрее и глубже проник в трещину и заклинил ее, – пояснил руководитель филиала НОЦ ТГУ по нанотехнологиям – структурного подразделения ИФПМ СО РАН Афанасий Апкарьян.

В основе материала томских учёных лежит бой стекла, который в 2500 раз дешевле, чем оксид циркония, использующийся в основе большинства российских и зарубежных аналогов. Так, стоимость 1 кг оксида циркония $100, а бой стекла – 2-5 рублей за 1 кг. Новая основа делает технологию не только дешевле, но и позволяет решить экологические проблемы.

– При бурении скважин на поверхность выходит побочный продукт – шлам, его много, и экологи запрещают его вывозить куда-то, поэтому нефтегазовые предприятия делают ангары и котлованы, в которых шлам хранится годами. Мы приняли решение попробовать вместо боя стекла использовать шлам как основу проппанта, – отметил Афанасий Апкарьян.

По словам учёных, преимущество их технологии в том, что в его основе лежат подручные материалы, а производить гранулы можно при помощи мобильной установки – за 10 часов можно получить 1 кубометр нового материала.