Fracturation hydraulique, ou la fracturation hydraulique, fournit une énergie critique pour la société, mais utilise également de grandes quantités d'eau douce tout en produisant des quantités correspondantes d'eaux usées. Mousses à base d'eau, qui utilisent environ 90 pour cent moins d'eau que les fluides de fracturation, proposer une alternative, mais le mécanisme de la fracture entraînée par la mousse dans un tel forage n'est pas bien compris.

Maintenant, Les chercheurs de Princeton dirigés par Howard Stone, le Donald R. Dixon '69 et Elizabeth W. Dixon professeur de génie mécanique et aérospatial, ont testé expérimentalement une description détaillée du comportement de fracturation de la mousse. Les chercheurs ont rapporté leurs résultats dans un article du 26 juillet dans la revue PNAS .

Mousse, bulles de gaz en suspension dans un liquide, sont compressibles; les liquides ne le sont pas. Dans la fracturation hydraulique typique, un fluide incompressible est injecté à haute pression pour fracturer le réservoir de schiste. Lorsque des mousses compressibles sont injectées, le comportement des mousses est plus complexe. La pression appliquée à la mousse provoque la compression et l'expansion des bulles, créant des changements dans toute la mousse.

En utilisant une configuration de table, les chercheurs ont simulé la fracturation hydraulique à l'aide d'une mousse commune (crème à raser) injectée dans une chambre remplie de gélatine. L'expérience, qui imite les conditions de fracturation, leur a permis d'étudier des paramètres tels que le débit d'injection et la viscosité du fluide. Les chercheurs ont utilisé les données pour produire une description détaillée de l'impact de la mousse compressible sur la fracturation.

"La mousse que nous utilisons ici se compose [de] seulement environ 10 pour cent de l'eau en volume, " dit Ching-Yao Lai, l'auteur principal de l'article qui a obtenu son doctorat en génie mécanique et aérospatial à Princeton ce printemps. « La majorité de l'espace dans les mousses est occupée par des bulles de gaz. L'utilisation de mousses modifie considérablement la dynamique de propagation des fractures par rapport aux cas standards avec injection d'eau.

« La fracturation par mousse a été développée au Canada pour minimiser l'utilisation d'eau et d'autres problèmes environnementaux causés par l'injection d'eau. Cela nous motive à développer un système pour étudier la physique derrière la fracturation avec des mousses, " dit Lai.

Les chercheurs ont déclaré que l'analyse peut être étendue à d'autres systèmes d'écoulement qui utilisent des mousses compressibles telles que la lutte contre les incendies et le stockage d'énergie.

"Ce projet nous a permis d'étudier un aspect peu étudié de la rupture par fluide, " a déclaré Stone. " Cela nous a également permis de développer de nouvelles connaissances pertinentes pour d'autres écoulements de mousse mal compris, que nous espérons étudier à l'avenir."