Un appareil de table inventé à l'Université Rice peut indiquer l'efficacité avec laquelle une nanoparticule traverserait un puits et peut fournir une mine d'informations pour les producteurs de pétrole et de gaz.

L'appareil recueille des données sur la façon dont les traceurs - des particules microscopiques qui peuvent être pompées et récupérées dans les puits - se déplacent à travers des formations rocheuses profondes qui ont été ouvertes par fracturation hydraulique.

Les sociétés de forage utilisent la fracturation pour pomper le pétrole et le gaz de réservoirs auparavant inaccessibles. Les fluides sont pompés dans un puits de forage sous haute pression pour fracturer les roches, et des matériaux appelés "proppants, " comme le sable ou la céramique, tenir les fractures ouvertes. "En gros, ils creusent une fissure dans la roche et la remplissent de petites perles, " a déclaré le chimiste de Rice Andrew Barron, dont le laboratoire a produit l'appareil détaillé dans le journal de la Royal Society of Chemistry Processus et impacts des sciences de l'environnement .

Mais les entreprises ont du mal à savoir quels puits d'insertion - où les fluides sont pompés - sont connectés aux puits de production où le pétrole et le gaz sont pompés. "Ils peuvent pomper trois puits et produire à partir de six, mais ils ont très peu d'idée de quel puits est connecté à quel, " il a dit.

Les particules de traceur ou de capteur ajoutées aux fluides de fracturation aident à résoudre ce problème, mais il y a beaucoup de place pour l'optimisation, notamment en minimisant le volume de nanoparticules utilisées actuellement, il a dit. "Idéalement, nous prendrions une très petite quantité d'une particule qui n'interagit pas avec l'agent de soutènement, la roche ou la crasse qui a été pompée au fond du trou, l'injecter dans un puits et le récupérer au puits de production. Le temps qu'il faut pour passer de l'un à l'autre vous renseignera sur la connectivité souterraine."

Barron a expliqué que l'agent de soutènement lui-même représente la majeure partie de la surface rencontrée par les nanoparticules, il est donc important d'accorder les traceurs au type d'agent de soutènement utilisé.

Il a déclaré que l'industrie ne disposait pas d'une méthode uniforme pour tester et optimiser les nanoparticules conçues sur mesure pour des formations et des fluides particuliers. L'objectif ultime est d'optimiser les particules afin qu'elles ne s'agglutinent pas ou ne collent pas à la roche ou à l'agent de soutènement et puissent être identifiées de manière fiable lorsqu'elles sortent du puits de production.

L'automate de Barron, L'ancien élève de Rice Samuel Maguire-Boyle et leurs collègues leur permet de faire passer des nanotraceurs à travers un petit modèle d'une formation géologique et d'analyser rapidement ce qui sort de l'autre côté.

L'appareil envoie une infime quantité de traceurs de nanoparticules d'argent en impulsions rapides à travers une colonne solide, simulant le chemin beaucoup plus long que les particules parcourraient dans un puits. Cela donne aux chercheurs un aperçu précis à la fois de l'adhérence et de la robustesse des particules.

"Nous avons choisi des nanoparticules d'argent pour leur résonance plasmon, " a déclaré Barron. "Ils sont très faciles à voir (avec un spectroscope) et fournissent des données de haute qualité. " Il a déclaré que les nanoparticules d'argent ne seraient pas pratiques dans un vrai puits, mais parce qu'ils sont faciles à modifier avec d'autres produits chimiques utiles, ce sont de bons modèles pour les nanoparticules personnalisées.

"Le processus est assez simple pour que nos étudiants de premier cycle fabriquent différentes nanoparticules et les testent très rapidement pour savoir comment elles se comportent, " dit Barron.

La méthode est également prometteuse pour le suivi de l'eau de la source à la destination, ce qui pourrait être précieux pour les agences gouvernementales qui souhaitent comprendre comment les aquifères sont liés ou qui souhaitent suivre le flux d'éléments tels que les polluants dans un approvisionnement en eau, il a dit.

Barron a déclaré que le laboratoire Rice ne superviserait pas la production du banc d'essai, mais ce n'est pas nécessaire. "Nous venons de publier le journal, mais si les entreprises veulent faire les leurs, il comprend les instructions. Le matériel supplémentaire est essentiellement un manuel expliquant comment procéder, " il a dit.