Des scientifiques de l'Université polytechnique de Tomsk (TPU) ont mis au point une composition fondamentalement nouvelle de proppants de magnésie-silicate - des matériaux céramiques utilisés dans l'extraction de réserves de pétrole et de gaz difficiles à récupérer. Ils sont devenus plus solides et plus légers que leurs homologues existants aujourd'hui, et aussi beaucoup moins chers à fabriquer. Les résultats de l'étude ont été publiés dans le Journal of Industrial and Engineering Chemistry. La technologie pour leur production a été testée avec succès dans les conditions de production du partenaire industriel OOO NIKA-PETROTEK (Semiluki, région de Voronej).
Récemment, les matériaux céramiques ont reçu des applications non conventionnelles dans l'industrie pétrolière et gazière comme agents de soutènement pour la production de pétrole et de gaz par fracturation hydraulique. Les propants sont un matériau constitué de petits granulés. Ils sont pompés dans la formation terrestre avec le fluide de fracturation. Après la fracturation hydraulique, ils sont capables d'empêcher les fractures de la formation de se refermer, facilitant ainsi la libération de pétrole et de gaz.
Les props doivent être solides, légers et résistants aux milieux agressifs. Pour ce faire, les scientifiques recherchent leurs nouvelles compositions. Aujourd'hui, deux types d'agents de soutènement sont produits par l'industrie nationale : les agents de soutènement en aluminosilicate (à base de kaolins et d'argiles réfractaires de haute qualité) et les agents de soutènement en magnésie-silicate (à base d'olivinites, de dunites et de serpentinites). En raison de la base de ressources limitée, l'accent est mis sur ce dernier.
Les scientifiques de TPU ont développé une technologie pour produire des agents de soutènement en magnésie-silicate avec des propriétés physiques et technologiques améliorées. Ils ont utilisé un additif de silice naturelle - la diatomite. Il s'agit d'une roche sédimentaire, produit de décomposition d'algues diatomées, à structure poreuse. Il a remplacé le sable, qui est traditionnellement utilisé comme ingrédient dans les agents de soutènement à base de magnésie-silicate.
« La composition principale de la diatomite est la silice à l'état amorphe et réactif. Cette caractéristique de la structure lui confère un certain nombre d'avantages par rapport au sable, dans lequel la silice est dans un état cristallin moins actif. Une telle différence dans la structure de l'additif de silice active le processus de frittage et de compactage de la matrice céramique », explique le chef de projet, professeur au Centre scientifique et pédagogique N.M. Kizhnera TPU Tatiana Vakalova.
De plus, la production de tels agents de soutènement est beaucoup moins chère que les analogues: ils sont cuits à des températures plus basses, ce qui réduit les coûts énergétiques.
Aujourd'hui, les scientifiques mènent des recherches sur la création d'agents de soutènement en céramique à partir de déchets artificiels provenant de combustibles et d'énergie et de complexes chimiques et métallurgiques. Il s'agit de divers déchets contenant des cendres, des scories métallurgiques et des boues.
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