Принципиально новый состав магнезиально-силикатных пропантов (керамических материалов, используемых при добыче трудноизвлекаемых нефти и газа) разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ), 3 февраля сообщает пресс-служба вуза.

Новые керамические материалы, разработанные в ТПУ, более прочные и легкие, а также более экономичные при их производстве, чем существующие в настоящее время аналоги.

Результаты своих исследований, успешно опробованных в промышленных условиях на семилукском предприятии ООО «НИКА-ПЕТРОТЭК», Воронежская область, ученые опубликовали в журнале Journal of Industrial and Engineering Chemistry.

Исследователи поясняют, что последнее время керамические материалы стали применять в нефтегазодобывающей отрасли в качестве расклинивающих агентов — пропантов — для гидроразрыва пласта.

Пропанты, представляющие собой маленькие гранулы, закачивают вместе с жидкостью разрыва в земляной пласт. После гидроразрыва они удерживают от смыкания образовавшиеся трещины в пласте, облегчая выход из него нефти и газа.

Чтобы их действие было эффективным, пропанты должны быть прочными, легкими и устойчивыми к агрессивным средам. Исследование томичей было посвящено поиску состава пропантов, которые бы отвечали заявленным качествам.

В настоящее время в России выпускают пропанты двух типов: алюмосиликатные (на основе высококачественных каолинов и огнеупорных глин) и магнезиально-силикатные (на основе оливинитов, дунитов и серпентинитов). При этом ограниченная сырьевая база алюмосиликатов вынуждает делать ставку на вторые.

Исследователи разработали технологию получения нового типа керамических магнезиально-силикатных пропантов с высокими физико-механическими свойствами на основе серпентинитовых пород (диатомита), ранее не применявшихся для этой цели.

Диатомит представляет собой осадочную породу, продукт разложения диатомитовых водорослей, имеющую пористую структуру. Им заменили песок, который обычно используется в качестве составного компонента магнезиально-силикатных пропантов.

Руководитель проекта, профессор Научно-образовательного центра Н. М. Кижнера ТПУ Татьяна Вакалова пояснила, что поскольку кремнезем диатомите находится в аморфном, реакционно активном состоянии, это дает ему ряд преимуществ по сравнению с песком, в котором кремнезем находится в менее активном кристаллическом состоянии. «Такое различие в строении кремнеземистой добавки активирует процесс спекания и уплотнения керамической матрицы».

Другим достоинством новых пропантов является экономичность их производства за счет снижения температуры обжига на 50–70 °С (с 1300–1350 °С до 1280–1250 °С).

Ученые намерены и дальше двигаться в направлении удешевления пропантов, для чего ими проводятся исследования по созданию керамических пропантов с использованием техногенных отходов топливно-энергетического и химико-металлургических комплексов, таких как золосодержащие отходы, металлургические шлаки и шламы.