Буровые растворы с наночастицами разработали учёные для Арктики
В ходе эксперимента было показано, что добавка наночастиц в буровые растворы значительно улучшает их физико-химические свойства, причём изменять параметры растворов можно даже при очень низкой концентрации наночастиц.
Фото: пресс-служба СФУ
Сибирские учёные провели комплексное исследование, посвящённое влиянию наночастиц оксида кремния на свойства буровых растворов на углеводородной основе, сообщает пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). Используя наночастицы различной концентрации, исследователи проследили их воздействие на различные свойства буровых эмульсий.
В ходе эксперимента было показано, что добавка наночастиц в буровые растворы значительно улучшает их физико-химические свойства, причём изменять параметры растворов можно даже при очень низкой концентрации наночастиц.
Одна из актуальных проблем освоения российской Арктики на сегодняшний день — это разработка нефтегазовых месторождений, которые ранее не эксплуатировались из–за сложных горно-геологических, технологических, климатических и экологических условий, что потребовало пересмотра технологических решений. Традиционные буровые растворы на водной основе малопригодны для бурения в условиях вечной мерзлоты. Обеспечить нужное качество бурения способны растворы на углеводородной основе — они снижают износ оборудования, обеспечивают устойчивость ствола скважины и эффективный вынос выбуренной породы.
«Мы наблюдаем возрастающий интерес мировой нефтегазовой промышленности к нанотехнологиям. Например, перспективно создавать буровые растворы с содержанием малоразмерных твёрдых частиц, введение которых даже в небольших количествах в буровой раствор позволяет снизить трение буровых труб о стенки скважины, уменьшить фильтрационные потери промывочной жидкости, улучшить условия выноса шлама и укрепить стенки скважины при прохождении слабосцементированных горных пород. Также меняется смачиваемость горных пород и уменьшается вероятность коррозии оборудования», — рассказала старшая преподавательница кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Евгения Михиенкова.
Полученные буровые растворы, модифицированные наночастицами оксида кремния, исследовали по ряду параметров: изучали вязкость, плотность, фильтрационные характеристики и т.д.
«Такое комплексное исследование проведено впервые. Изучив полученные инвертные эмульсии, мы пришли к выводу, что добавка наночастиц в буровые растворы на углеводородной основе может значительно изменить их эффективную вязкость даже при очень низких концентрациях. Также с увеличением концентрации наночастиц возрастают такие реологические параметры, как пластическая вязкость, индекс консистенции и предельное напряжение сдвига. Важно отметить, что с помощью добавления наночастиц можно существенно снизить фильтрационные потери буровых растворов — до 50–70 %. Кроме того, мы полагаем, что за счёт снижения коэффициента трения фильтрационных корок при добавлении наночастиц можно в несколько раз снизить риск возникновения прихватов бурильных труб и повысить эффективность бурения», — отметил научный руководитель исследования, директор Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ, заведующий лабораторией физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов Андрей Минаков.
