Международная группа исследователей из России, Ирана и Австрии представила новый состав облегченного цемента с пониженной удельной стоимостью. Разработка на 18% дешевле традиционного пенного цемента и предназначена для применения в нетрадиционных нефтяных и геотермальных скважинах. Об этом сообщила пресс-служба Томского политехнического университета (ТПУ).
Технология цементирования играет критическую роль при бурении скважин: она позволяет предотвратить оседание стенок, компенсировать подземное давление и минимизировать появление трещин. Цементный раствор закачивается в пространство между горной породой и обсадной колонной — трубой, укрепляющей стенки скважины, — что изолирует потери добываемого ресурса и влияет на срок службы месторождения.
Состав и свойства нового материала
В основе разработки лежит наногибрид графена с оксидом алюминия, созданный методом соосаждения. В состав также входят полые стеклянные микросферы и стандартные добавки для цемента, снижающие его плотность. Наногибрид графена повышает термостойкость и критическую прочность цементного камня при воздействии высоких температур, которые характерны для геотермальных скважин. Кроме того, добавка улучшает плотность цементных растворов, увеличивает водоотдачу и теплопроводность материала.
Инженер-исследователь Центра Хериот-Ватт ТПУ Шадфар Давуди подчеркнул экономические и технологические преимущества новой смеси: «Себестоимость облегченного цемента, произведенного с добавлением графена, значительно ниже, чем у вспененного цемента или цементной композиции со стеклянными микросферами. Более того, цементные композиции с добавлением наногибрида графена позволяют избежать многих технологических проблем, связанных с обычным облегченным цементом, включая изменение плотности под давлением в скважине, необходимость использования сложных систем закачки азота и технологий вспенивания».
Область применения
Разработку планируют использовать в горячих и низкопластовых геотермальных скважинах при различных температурных режимах. Улучшенные реологические свойства смеси делают её перспективной для эксплуатации в условиях повышенных термических нагрузок, где традиционные составы демонстрируют недостаточную стойкость.
Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Construction and Building Materials. В работе приняли участие специалисты из России, Ирана и Австрии, что отражает межстрановый характер проекта и его значимость для мировой индустрии разработки нетрадиционных месторождений.