Putboringen die worden geboord om olie en gas te winnen, kunnen drastisch worden versterkt met een kleine hoeveelheid gemodificeerde grafeen-nanoribbons die aan een polymeer worden toegevoegd en in de magnetron worden verwarmd. volgens onderzoekers van Rice University.

De Rice-laboratoria van scheikundige James Tour en civiel en milieu-ingenieur Rouzbeh Shahsavari combineerden de nanolinten met een op olie gebaseerd thermohardend polymeer dat bedoeld was om putten stabieler te maken en de productiekosten te verlagen. Wanneer het op zijn plaats is uitgehard met microgolven met een laag vermogen die uit de booreenheid komen, de composiet zou de microscopische breuken verstoppen waardoor boorvloeistof door kan sijpelen en de wanden destabiliseren.

De resultaten van hun studie verschenen in het tijdschrift American Chemical Society ACS toegepaste materialen en interfaces .

De onderzoekers zeiden dat in het verleden, boormachines hebben geprobeerd breuken te dichten met mica, calciumcarbonaat, gilsoniet en asfalt helpen weinig omdat de deeltjes te groot zijn en de methode niet efficiënt genoeg is om de boorput te stabiliseren.

Bij laboratoriumtesten, een polymeer-nanoribbon mengsel werd op een zandsteenblok geplaatst, vergelijkbaar met het gesteente dat in veel putten wordt aangetroffen. Het team ontdekte dat het snel opwarmen van de grafeen nanoribbons tot meer dan 200 graden Celsius met een 30-watt magnetron voldoende was om verknoping te veroorzaken in het polymeer dat de zandsteen was geïnfiltreerd. zei toer. De benodigde magnetronenergie is slechts een fractie van de energie die normaal gesproken door een keukenapparaat wordt gebruikt, hij zei.

"Dit is een veel praktischere en kosteneffectievere manier om de stabiliteit van een put over een lange periode te vergroten, ' zei Tour.

In het labortorium, de nanolinten werden gefunctionaliseerd - of gemodificeerd - met polypropyleenoxide om hun verspreiding in het polymeer te vergemakkelijken. Mechanische tests op met composiet versterkte zandsteen toonden aan dat het proces de gemiddelde sterkte verhoogde van 5,8 tot 13,3 megapascal, een boost van 130 procent in deze meting van interne druk, zei Shahsavari. evenzo, de taaiheid van het composiet nam met een factor zes toe.

"Dat geeft aan dat het composiet ongeveer zes keer meer energie kan absorberen voordat het faalt, " zei hij. "Mechanische testen op kleinere schaal via nano-indentatie vertoonden nog meer lokale verbetering, voornamelijk vanwege de sterke interactie tussen nanoribbons en het polymeer. Dit, gecombineerd met het vullende effect van het nanoribbon-polymeer in de poriën van de zandsteen, leidde tot de waargenomen verbeteringen."

De onderzoekers suggereerden dat een microgolfopzetstuk met laag vermogen op de boorkop het mogelijk zou maken om de nanoribbon-polymeeroplossing in de put uit te harden.