Полимерный гель для бурения сохраняет текучесть более двух часов и выдерживает давление свыше 5 МПа

Исследователи Пермского Политеха совместно с коллегами из Китая и Саудовской Аравии разработали полимерный гель с управляемым замедленным сшиванием для ликвидации поглощений бурового раствора в трещиноватых породах без остановки бурения, передает MDPI.

Система состоит из 10,4% полиакриламида, раствора CaCl₂ и сшивающего компонента на основе соединений алюминия, закреплённых на частицах ZnO. Оксид цинка выполняет роль носителя: на его поверхности формируются связи Zn–O–Al, которые при повышении температуры постепенно разрушаются и высвобождают гидроксоалюминиевые соединения. После этого начинается сшивание полиакриламида.

При температурах от 30 до 90 °C состав сохранял текучесть более 120 минут, а время формирования геля превышало 200 минут. Это позволяет прокачать смесь через скважину до зоны поглощения до начала интенсивного структурообразования.

В лабораторных испытаниях степень закупоривания превышала 90%, а давление прорыва сформированного экрана — 5 МПа. При оптимизации носителя максимальная загрузка алюминиевого сшивающего агента на ZnO составила 72%.

Исследователи также сравнили систему с другими технологиями замедленного сшивания. Для состава на ZnO заявлен диапазон регулируемой задержки 20–50 часов в соответствующих режимах испытаний, а удельное давление прорыва достигало 2,8–3,5 МПа/м.

При этом у метода есть важное ограничение. При 120 °C вязкий модуль становился выше упругого, и система переходила в состояние, которое авторы характеризуют как негелеобразующее. Поэтому сообщения о полноценной работоспособности нового состава при 120 °C требуют уточнения.

Авторы отдельно отмечают, что перед промышленным применением необходимы испытания на реальных трещиноватых кернах и моделях трещин, в том числе при загрязнении буровым раствором и различных сроках выдержки.