Plus de 30 États ont des formations de schiste qui abritent du gaz naturel sous terre, selon l'Administration de l'information sur l'énergie. Mais les experts de l'industrie ne peuvent pas s'entendre sur la quantité exacte de carburant à l'intérieur. C'est parce que le gaz naturel et d'autres hydrocarbures se trouvent à l'échelle nanométrique, pores difficiles à mesurer dans les roches de schiste, qui ont des propriétés qui ne sont pas encore comprises.

« Si vous voulez estimer la capacité de stockage de gaz de schiste, vous devez comprendre les matériaux qui les stockent, " dit Yun Liu, professeur agrégé affilié de génie chimique à l'Université du Delaware et physicien au Centre de recherche sur les neutrons de l'Institut national des normes et de la technologie (NIST).

Maintenant, par diffusion de neutrons, Liu et une équipe de chercheurs de l'UD, Le NIST et Aramco Services Company ont développé une nouvelle méthode non invasive pour mesurer la variation des propriétés de surface profondément à l'intérieur des matériaux poreux.

Cette méthode peut aider les experts en gaz naturel à mieux comprendre les échantillons de schiste en examinant la répartition de la composition sur les surfaces poreuses à l'intérieur des schistes qui influence directement le stockage et le transport des hydrocarbures. Cela les aiderait éventuellement à décider s'il fallait investir du temps et des ressources pour extraire le gaz de la formation d'où provenaient les échantillons. Les conclusions de cette étude, publié jeudi, 22 février dans le journal Communication Nature , pourrait également être utilisé pour comprendre de nombreux autres types de matériaux poreux en utilisant la diffusion de neutrons ou la diffusion de rayons X.

Enquêter sur les pores

Il n'y a pas que la taille des pores qui compte, mais la structure de surface et la chimie de surface, puisque le gaz naturel interagit avec les bords extérieurs de chaque petit pore de la roche. Les propriétés des pores déterminent également la façon dont le gaz s'écoulera de la formation.

Pour comprendre ces pores, l'équipe de recherche a commencé avec des échantillons de kérogène de schiste isolé, une matière organique qui stocke la majorité des hydrocarbures comme le gaz naturel dans les schistes. Pour regarder à l'intérieur du kérogène, ils ont utilisé la diffusion de neutrons aux petits angles, tirer un faisceau de neutrons subatomiques à travers une substance et collecter des informations sur le comportement des neutrons pour déterminer les propriétés des pores. La diffusion des neutrons est non destructive, contrairement à la microscopie électronique, une autre méthode courante utilisée pour étudier les matériaux poreux.

Ensuite, le groupe a mesuré le changement des signaux de diffusion des neutrons avec la sorption de gaz à différentes pressions. Le changement d'intensité des neutrons reflète la distribution de composition sur les surfaces à l'intérieur d'un échantillon.

Cette nouvelle méthode peut révéler de nouvelles informations que d'autres méthodes ne font pas, comme l'hétérogénéité de surface. Mettre tout simplement, il fournit des informations qui aident les chercheurs à mieux comprendre avec quoi ils travaillent. Lorsqu'il est ajouté à d'autres informations collectées à partir d'un site, il peut aider à la prise de décision.

"La plupart des autres techniques utilisées dans le domaine pétrolier fournissent les valeurs "moyennes" des paramètres de l'échantillon, " a déclaré l'auteur de l'étude Wei-Shan Chiang, un chercheur postdoctoral en génie chimique et biomoléculaire à l'UD qui travaille sur place au NIST Center for Neutron Research et à Aramco Services Company. "Notre méthode fournit à la fois une "moyenne" et une "déviation" (la largeur de distribution) des propriétés du matériau."

Cette méthode devrait également fonctionner sur de nombreux autres matériaux, comme le ciment, et peut-être même des matières biologiques telles que le sang, dit Liu. L'équipe est impatiente d'appliquer sa méthode à de nouveaux systèmes.