Исследователи ПНИПУ разработали добавку для цемента из натурального каучука

Исследователи ПНИПУ разработали добавку для цемента из натурального каучука: при контакте с нефтью он набухает, превращается в гель и запечатывает трещины.

Трещины в цементном камне нефтяных скважин — это головная боль всей отрасли. Через них нефть и газ уходят в соседние пласты или, что еще хуже, прорываются на поверхность, устраивая экологические катастрофы. Но, кажется, в Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) нашли элегантное и недорогое решение.

В чем суть?

Учёные предложили добавлять в цементный раствор... натуральный каучук. Звучит просто. Но работает гениально.

Каучук измельчают до частиц размером меньше миллиметра. Чтобы они не слипались, их обрабатывают диоксидом кремния — безопасным порошком, который используется в пищевой и фармацевтической промышленности. Итог: сыпучая добавка, которая равномерно смешивается с цементом.

Как это останавливает утечки?

Самый важный момент: с водой каучук не реагирует. Это критично, потому что при приготовлении цементного раствора используют техническую воду. Активация происходит только при контакте с углеводородами (нефтью или газом) из-за химического родства.

«Молекулы легко взаимодействуют, вызывая рост объёма материала. Каучук заполняет трещину, превращается в густой гель и перекрывает путь нефти и газу», — пояснил ассистент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ Виталий Прохоров.

Проверено в лаборатории

Эксперименты подтвердили эффективность:

• Добавка незначительно изменила свойства цемента: плотность снизилась на 6% (некритично), вязкость немного выросла, но несущая способность сохранилась.

• Как отметил заведующий кафедрой Сергей Чернышов, при взаимодействии керосина с добавкой каучука процесс гелеобразования запускается уже через 60 минут. Трещины самозалечиваются.

Почему это прорыв?

Пермские учёные впервые в мире экспериментально подтвердили, что эластомер (натуральный каучук) способен справляться с этой задачей. Решение простое, не требует сложного оборудования и может использоваться как при строительстве новых скважин, так и при ремонте существующих.