Тампонажные растворы состоят, в основном, из цемента высоких марок. Во время строительства нефтяных и газовых скважин раствор закачивается между обсадной трубой и стенкой скважины. Основное его назначение в предотвращении перетоков между пластами. И чем меньше проницаемость этой пробки, тем лучше.
Во время застывания и твердения раствора в его объеме могут возникать микротрещины (от усадки, высыхания, от различных воздействий — вибрации, ударов и др.)
Трещина может распространяться очень быстро (даже со скоростью звука в материале). Если материал однородный, то трещина может пройти довольно большое расстояние. Все видели трещины в стеклах автомобилей. Если высверлить отверстие перед концом трещины, то она перестает развиваться. То есть если трещина вышла в зону раздела материала (в полость, вкрапление материала другой плотности или структуры) она останавливается. Например: для газопроводов, где трещина в стенке трубы может привести к ее разрушению на расстояние более 100 км, придумали вставку в трубопровод, изготовленную из многослойного металла. Это позволяет остановить распространение трещины. Аналогичное явление может происходить и в тампонажной пробке. Если она однородная, то трещины могут быть большими. Если же тело пробки неоднородное, то даже микротрещины доходят только до границ раздела или включений.
На нашей установке по переработке автомобильных шин получается резиновый порошок, показанный на рис. 1. Частицы его похожи на тонкие лоскутки кисеи, изогнутые в пространстве. Такой лоскуток имеет высокоразвитую поверхность и занимает значительное пространство по сравнению с собственным объемом. Лист, на котором насыпан порошок, имеет сетку размером в 1 мм.
Если в качестве наполнителя для тампонажного раствора использовать наш порошок резины, то частицы порошка, обладающие некоторой упругостью, распределятся равномерно по всему объему пробки. То есть создаются условия для остановки развития микротрещин.
Поскольку автомобильные шины изготавливаются из небензомаслостойкой резины, то порошок из них имеет свойство набухать в нефтепродуктах, увеличиваясь в объеме. Если такой порошок равномерно распределен по объему тампонажной пробки, то при просачивании нефтяных фракций из одного слоя в другой, он, набухая, закупоривает микротрещины пробки. Проницаемость резко падает. Существует сложность в ведении порошка в тампонажный раствор напрямую из-за его высокоразвитой поверхности и несмачиваемости водой. Эта проблема легко решается путем предварительного сухого смешения с цементом.