Un dispositivo da tavolo inventato alla Rice University può dire con quanta efficienza una nanoparticella viaggerebbe attraverso un pozzo e può fornire una grande quantità di informazioni per i produttori di petrolio e gas.

Il dispositivo raccoglie dati su come i traccianti - particelle microscopiche che possono essere pompate e recuperate dai pozzi - si muovono attraverso formazioni rocciose profonde che sono state aperte dalla fratturazione idraulica.

Le società di perforazione utilizzano la fratturazione per pompare petrolio e gas da giacimenti precedentemente irraggiungibili. I fluidi vengono pompati in un pozzo ad alta pressione per fratturare le rocce, e materiali chiamati "sostegni, "come sabbia o ceramica, tenere aperte le fratture. "Fondamentalmente stanno facendo una crepa nella roccia e la riempiono di piccole perline, " ha detto il chimico della Rice Andrew Barron, il cui laboratorio ha prodotto il dispositivo dettagliato nella rivista della Royal Society of Chemistry Processi e impatti delle scienze ambientali .

Ma le aziende faticano a sapere quali pozzi di inserimento, dove vengono pompati i fluidi, sono collegati ai pozzi di produzione in cui vengono pompati petrolio e gas. "Potrebbero pompare tre pozzi e produrre da sei, ma hanno ben poca idea di quale pozzo sia collegato a quale, " Egli ha detto.

Le particelle di tracciante o sensore aggiunte ai fluidi di frattura aiutano a risolvere questo problema, ma c'è molto spazio per l'ottimizzazione, soprattutto nel ridurre al minimo il volume di nanoparticelle utilizzate ora, Egli ha detto. "Idealmente, prenderemmo una quantità molto piccola di una particella che non interagisce con il proppant, roccia o il gunk che è stato pompato in fondo al pozzo, iniettarlo in un pozzo e raccoglierlo nel pozzo di produzione. Il tempo necessario per passare dall'uno all'altro ti parlerà della connettività sotterranea".

Barron ha spiegato che il proppant stesso rappresenta la maggior parte della superficie incontrata dalle nanoparticelle, quindi è importante sintonizzare i traccianti sul tipo di supporto utilizzato.

Ha affermato che l'industria non dispone di un metodo uniforme per testare e ottimizzare le nanoparticelle progettate su misura per particolari formazioni e fluidi. L'obiettivo finale è ottimizzare le particelle in modo che non si raggruppino o si attacchino alla roccia o al materiale di sostegno e possano essere identificate in modo affidabile quando escono dal pozzo di produzione.

Il dispositivo automatizzato di Barron, L'allievo di Rice Samuel Maguire-Boyle e i suoi colleghi consente loro di eseguire nanotraccianti attraverso un piccolo modello di una formazione geologica e analizzare rapidamente ciò che viene fuori dall'altra parte.

Il dispositivo invia una piccola quantità di traccianti di nanoparticelle d'argento in impulsi rapidi attraverso una colonna solida, simulando il percorso molto più lungo che le particelle percorrerebbero in un pozzo. Ciò offre ai ricercatori uno sguardo accurato su quanto siano appiccicose e robuste le particelle.

"Abbiamo scelto le nanoparticelle d'argento per la loro risonanza plasmonica, "Ha detto Barron. "Sono molto facili da vedere (con uno spettroscopio) per ottenere dati di alta qualità." Ha detto che le nanoparticelle d'argento sarebbero poco pratiche in un vero pozzo, ma poiché sono facili da modificare con altre sostanze chimiche utili, sono buoni modelli per nanoparticelle personalizzate.

"Il processo è abbastanza semplice che i nostri studenti realizzano diverse nanoparticelle e le testano molto rapidamente per scoprire come si comportano, " disse Barrone.

Il metodo mostra anche la promessa di tracciare l'acqua dalla sorgente alla destinazione, che potrebbe essere prezioso per le agenzie governative che vogliono capire come sono collegate le falde acquifere o vogliono tracciare il flusso di elementi come gli inquinanti in una rete idrica, Egli ha detto.

Barron ha detto che il laboratorio Rice non supervisionerà la produzione del banco di prova, ma non è necessario. "Abbiamo appena pubblicato il giornale, ma se le aziende vogliono crearne una propria, include le istruzioni. Il materiale supplementare è fondamentalmente un manuale su come farlo, " Egli ha detto.