Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разработали принципиально новый состав магниево-силикатных проппантов: это керамические материалы, используемые при добыче трудноизвлекаемых запасов нефти и газа. Они стали прочнее и легче своих нынешних аналогов, а также намного дешевле в производстве. Результаты исследования были опубликованы в Journal of Industrial and Engineering Chemistry (Q1, IF: 6.06). Технология его производства успешно прошла апробацию в производственных условиях промышленного партнера ООО «НИКА-ПЕТРОТЭК» (г. Семилуки Воронежской области).

В последнее время керамические материалы получили нетрадиционное применение в нефтегазовой отрасли в качестве проппантов для добычи нефти и газа методом гидроразрыва пласта. Пропанты представляют собой материал из мелких гранул. Они закачиваются в пласт земли вместе с жидкостью гидроразрыва. После гидроразрыва пласта они могут предотвратить смыкание трещин в пласте, способствуя выбросу нефти и газа.

Пропанты должны быть прочными, легкими и устойчивыми к агрессивным средам. Для этого ученые ищут их новые составы. На сегодняшний день отечественная промышленность выпускает два вида проппантов: алюмосиликатные (на основе высококачественных каолиновых и тугоплавких глин) и магнезиально-силикатовые (на основе оливинитов, дунитов и серпентинитов). Ввиду ограниченности ресурсной базы упор делается на последнее.

По сообщению Минобрнауки России, учеными ТПУ разработана технология получения магнезиально-силикатных проппантов с улучшенными физико-технологическими свойствами. Они использовали натуральную добавку кремнезема: диатомит. Это осадочная горная порода, продукт разложения диатомовых водорослей, имеющая пористую структуру. Он заменил песок, который традиционно используется в качестве ингредиента проппантов на основе силиката магния.

«Основной состав диатомовой земли — кремнезем в аморфном реакционноспособном состоянии. Эта особенность структуры дает ему ряд преимуществ по сравнению с песком, в котором кремнезем находится в менее активном кристаллическом состоянии. Такая разница в структуре кремнеземной добавки активизирует процесс спекания и уплотнения керамической матрицы», — поясняет руководитель проекта, профессор НОЦ им. Н.М. Кижнера ТПУ Татьяна Вакалова.

Кроме того, производство таких проппантов значительно дешевле аналогов – они горят при более низких температурах, что снижает энергозатраты.

Сейчас ученые проводят исследования по созданию керамических проппантов с использованием промышленных отходов топливно-энергетического комплекса, химической и металлургической промышленности. Это различные остатки, содержащие золу, металлургический шлак и шлам.