Ученые из Сибирского федерального университета улучшили раствор для бурения скважин в Арктике, где из-за климатических условий применяют буровые растворы на углеводородной основе.
Красноярские исследователи добавили в раствор 1% (по массе) нановолокна оксида алюминия и за счет этого повысили КПД жидкости, уменьшили ее впитываемость в горные породы, а значит, и расход. Длина одного нановолокна в несколько миллионов раз больше его диаметра — это как в тысячу раз более тонкий человеческий волос средней длины.
Результаты испытаний показали, что добавка в 2,5 раза снижает потери раствора из-за его впитываемости в породу и вдвое уменьшает коэффициент трения. Раствор становится гуще, поэтому лучше обволакивает оборудование и облегчает откачку размолотых пород из скважины. При этом он остается таким же стабильным и стойким к высоким температурам, которые ждут оборудование на больших глубинах.
По словам ученых, новый состав можно применять и в других геологических условиях — например, при добыче нефти из пластов с низкой проницаемостью, сложенных песчаником и известняком.
Особые составы буровых растворов нужны на Крайнем Севере из-за твердости пород в слое вечной мерзлоты: оборудование для бурения здесь изнашивается быстрее, а раствора расходуется больше. При этом применять жидкость на водной основе нельзя: из-за высокой теплопроводности воды ствол скважины мог бы перегреться, что привело бы к таянию вечной мерзлоты и снижению устойчивости пород.