Эластичный цемент, как способ борьбы с утечками на газодобывающих скважинах

Как показывает практика, утечки из газовой скважины «голубого топлива» происходят с завидным постоянством. Однако каждая такая ситуация несет с собой сразу несколько негативных эффектов. Во-первых, это вероятность возгорания и взрыва. Во-вторых, это пустая трата ценного ресурса, снижающая эффективность работы газодобывающего предприятия. В-третьих, газ, попадая в атмосферу и водоемы, загрязняет их и создает угрозу соответствующим биосистемам. Не стоит игнорировать и парниковое воздействие – выбросы природного газа вносят свой негативный вклад в глобальное потепление.

Решением всех этих проблем, а прежде всего устранением их причины озаботились ученые Университета Пенсильвании. Им удалось разработать особый эластичный цемент, отличающийся большой гибкостью. С его помощью, как заявляют авторы проекта, можно эффективно и быстро устранять небольшие утечки на газодобывающих скважинах. Такие утечки могут длительное время оставаться не выявленными, нанося свой ущерб.

Проблема герметизации газовых труб, идущих от скважины, заключается в специфических условиях их эксплуатации. Газопроводы проходят на большой глубине под землей, где на их защитную цементную оболочку воздействуют высокое давление и температурные перепады. Они приводят к возникновению в защитной рубашке микротрещин, а далее уже повреждаются непосредственно трубы. И устранить такие дефекты традиционными способами – например, замазать раствором – нет возможности, поскольку для этого приходилось бы развертывать масштабные инженерные операции.

Новая же разработка пенсильванских ученых дает возможность герметизировать утечки с гораздо меньшими трудозатратами. Разработанный ими эластичный цемент может закачиваться в максимально узкие пустоты, сопоставимые по размерам с молекулами природного газа. Добиться такой проникающей способности помогло внедрение в состав материала 2-мерных структур нанографена с дополнительно модифицированными поверхностными свойствами. Благодаря такой модификации нанографен получил возможность растворяться в воде и равномерно диспергироваться. В результате новый эластичный цемент получил оптимальное сочетание гибкости, текучести и твердости.

Важно отметить, что данная разработка – это не просто концепция, а продукт, уже прошедший многочисленные тесты и испытания. Для подтверждения заявляемых свойств и характеристик специалисты Университета Пенсильвании организовали целую серию узко-медленных тестов. При их проведении эластичным цементом закрывались бреши шириной в 120 нм – и, как отмечается в опубликованных отчетах, испытания прошли результативно и успешно.

Авторы проекта говорят, что их разработка может найти широкое применение в самых разных сферах. Это не только ремонт газопроводов, но и, например, улавливание углеродных выбросов. Причем отдельно подчеркивается высокая прочность полученного материала – он не только очень эластичный, но и менее восприимчивый к внешним воздействиям, а потому более стойкий к образованию трещин.

Как полагают пенсильванские ученые, практическое использование разработанного ими эластичного цемента может помочь вернуть работоспособность миллионам законсервированных газодобывающих скважин по всей планете. А это не только уменьшит активность метановых выбросов, но и повысит эффективность работы глобальной газодобывающей системы, сократит издержки и, возможно, замедлит темпы роста цен на «голубое топливо».