Les puits de forage forés pour extraire le pétrole et le gaz peuvent être considérablement renforcés avec une petite quantité de nanorubans de graphène modifié ajoutés à un polymère et passés aux micro-ondes, selon les chercheurs de l'Université Rice.

Les laboratoires Rice du chimiste James Tour et de l'ingénieur civil et environnemental Rouzbeh Shahsavari ont combiné les nanorubans avec un polymère thermodurci à base d'huile destiné à rendre les puits plus stables et à réduire les coûts de production. Une fois durci en place avec des micro-ondes de faible puissance émanant de l'ensemble de forage, le composite boucherait les fractures microscopiques qui permettent au fluide de forage de s'infiltrer et de déstabiliser les parois.

Les résultats de leur étude ont été publiés dans la revue American Chemical Society Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Les chercheurs ont dit que dans le passé, des foreurs ont essayé de boucher des fractures avec du mica, carbonate de calcium, gilsonite et asphalte peu efficaces car les particules sont trop grosses et la méthode n'est pas assez efficace pour stabiliser le puits de forage.

Dans les tests en laboratoire, un mélange polymère-nanoruban a été déposé sur un bloc de grès, semblable à la roche que l'on rencontre dans de nombreux puits. L'équipe a découvert que chauffer rapidement les nanorubans de graphène à plus de 200 degrés Celsius avec un micro-ondes de 30 watts était suffisant pour provoquer une réticulation dans le polymère qui avait infiltré le grès, Tour dit. L'énergie micro-ondes nécessaire n'est qu'une fraction de celle généralement utilisée par un appareil de cuisine, il a dit.

"C'est un moyen beaucoup plus pratique et rentable d'augmenter la stabilité d'un puits sur une longue période, ", a déclaré la tournée.

Dans le laboratoire, les nanorubans ont été fonctionnalisés - ou modifiés - avec de l'oxyde de polypropylène pour faciliter leur dispersion dans le polymère. Des tests mécaniques sur du grès renforcé de composite ont montré que le procédé augmentait sa résistance moyenne de 5,8 à 13,3 mégapascals, une augmentation de 130 pour cent dans cette mesure de la pression interne, dit Shahsavari. De la même manière, la ténacité du composite a été multipliée par six.

"Cela indique que le composite peut absorber environ six fois plus d'énergie avant la défaillance, " Il a dit. " Les tests mécaniques à plus petite échelle via nanoindentation ont montré une amélioration encore plus locale, principalement en raison de la forte interaction entre les nanorubans et le polymère. Cette, combiné à l'effet de remplissage du nanoruban-polymère dans les espaces poreux du grès, a conduit aux améliorations observées."

Les chercheurs ont suggéré qu'une fixation micro-ondes de faible puissance sur la tête de forage permettrait un durcissement dans le puits de la solution de nanoruban-polymère.