Передовые коллективы учёных из Томска, сотрудничающие на базе Института физики прочности и материаловедения СО РАН, при участии Томского государственного университета, а также специалистов Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, совершили заметный прорыв для нефтегазовой отрасли. Эксперты во главе с Сергеем Кульковым и Афанасием Апкарьяном создали уникальные гранулы из пеностеклокерамики, которые призваны кардинально улучшить процессы гидроразрыва пласта – одну из наиболее эффективных современных технологий увеличения нефте- и газоотдачи.
Пеностеклокерамика — инновационный материал для добычи ресурсов
Новые гранулы, разработанные томскими учёными, состоят преимущественно из боя стекла — простого и дешёвого сырья, широко доступного на рынке. Такая основа делает производство проппантов (специальных расклинивающих материалов, используемых для открытия трещин в нефтегазовых пластах) намного экономичнее по сравнению с зарубежными и российскими аналогами, где главные компоненты, такие как оксид циркония, в разы дороже. В частности, стоимость 1 килограмма оксида циркония достигает 100 долларов, в то время как переработанный бой стекла обходится в символические 2-5 рублей за тот же объём. Это отличие в 2500 раз открывает новые горизонты для широкого коммерческого внедрения технологии.
Экологический аспект также играет важную роль: использование стеклянного боя способствует решению проблемы накопления вторичного сырья и значительно уменьшает нагрузку на окружающую среду. Внедрение такой «зелёной» технологии переработки отходов сразу влияет и на экономику промышленных предприятий, и на экологическое состояние регионов.
Путь от строительного материала к промышленной инновации
Изначально гранулы пеностеклокерамики создавались как эффективная теплоизоляция для нужд машиностроения и энергетического комплекса. Материал благодаря высокой плотности, физической прочности, сравнимой с прочностью кирпича, и водонепроницаемости зарекомендовал себя в строительстве ответственных объектов. Однако, изучив дополнительные свойства своих разработок, учёные пришли к выводу, что они обладают огромным потенциалом именно в нефтегазовой области. Над этим направлением коллектив трудился дальше, совершенствуя технологию под новый спектр задач.
Один из ключевых этапов адаптации — уменьшение размеров гранул. Совместными усилиями специалистов была выработана специальная технология, благодаря которой возможен выпуск проппантов габаритами от 0,2 до 0,8 миллиметра, что существенно улучшает проникающую способность материала при инжекции в пласт. Таким образом, технология позволяет более глубоко проникать в трещины и фиксировать их, повышая возврат нефти и газа из недр.
Уникальный производственный процесс на базе мобильных установок
Заместитель директора ИФПМ СО РАН Афанасий Апкарьян пояснил: уменьшенные гранулы были воплощены благодаря оптимальным инженерным параметрам — составу сырья, температуре и времени обработки. Сегодня технология уже позволяет создавать до 1 кубометра проппантов за 10 часов — и всё это на мобильных установках, которые можно доставлять прямо на месторождения, оперативно запуская производство вблизи точек добычи. Это даёт возможность экономить ещё больше ресурсов и упрощает логистику для нефтяных компаний.
Новый материал может производиться не только на основе стеклянного боя, но и с использованием бурового шлама, который остаётся после разведки нефтяных и газовых скважин. Как отмечают учёные, переработка этого промышленного отхода позволяет ликвидировать проблему его длительного хранения и сохранности для экосистемы. Иными словами, технология превращает то, что раньше было обузой, в ценное сырьё для стратегически важной отрасли.
Достаточно прочный и надёжный материал: новая глава в развитии отрасли
Руководитель лаборатории Института физики прочности и материаловедения СО РАН Сергей Кульков подчёркивает, что созданные гранулы способны выдерживать серьёзные нагрузки и сохраняют свои физические свойства даже в сложных условиях, характерных для глубинных геологических разломов. Опытные образцы доказали свою эффективность при полевых испытаниях — проппанты из пеностеклокерамики справляются со своей задачей ничуть не хуже импортных аналогов, а иногда даже превосходят их по ряду характеристик.
Добавленная стоимость этой инновации — простота в получении сырья, гибкость форм-фактора и экологическая безопасность. Итоговая цена конечного продукта в разы ниже рыночной, что делает перспективу массового внедрения крайне реалистичной для российских нефтегазовых предприятий.
Потенциал для импорта и развития российского рынка
Результаты работы томских исследователей открывают перед российской наукой и промышленностью новые возможности. Совместные усилия специалистов Института физики прочности и материаловедения СО РАН, Томского государственного университета и Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники наглядно подтверждают, что междисциплинарное сотрудничество приводит к созданию конкурентоспособных, оригинальных и экологичных решений мирового уровня. В перспективе подобные разработки способны не только полностью обеспечивать внутренние потребности нефтегазового сектора, но и формировать экспортный потенциал отечественных материалов.
Передовые материалы, созданные при непосредственном участии ведущих научных коллективов Томска, демонстрируют уверенное движение российской науки вперёд. Оптимизм и энтузиазм учёных, интеграция знаний и обмен опытом позволяют добиваться впечатляющих результатов, прокладывая дорогу к устойчивому индустриальному развитию страны.
