I pozzi perforati per estrarre petrolio e gas possono essere notevolmente rinforzati con una piccola quantità di nanonastri di grafene modificati aggiunti a un polimero e scaldati al microonde, secondo i ricercatori della Rice University.

I laboratori Rice del chimico James Tour e l'ingegnere civile e ambientale Rouzbeh Shahsavari hanno combinato i nanonastri con un polimero termoindurente a base di olio destinato a rendere i pozzi più stabili e ridurre i costi di produzione. Quando polimerizzato in posizione con microonde a bassa potenza provenienti dal gruppo trapano, il composito tampona le microscopiche fratture che consentono al fluido di perforazione di filtrare e destabilizzare le pareti.

I risultati del loro studio sono apparsi sulla rivista dell'American Chemical Society Materiali e interfacce applicati ACS .

I ricercatori hanno detto che in passato, i trapani hanno cercato di tappare le fratture con la mica, carbonato di calcio, gilsonite e asfalto a scarso risultato perché le particelle sono troppo grandi e il metodo non è abbastanza efficiente per stabilizzare il pozzo.

Nei test di laboratorio, una miscela di polimero-nanoribbon è stata posta su un blocco di arenaria, simile alla roccia che si incontra in molti pozzi. Il team ha scoperto che riscaldare rapidamente i nanonastri di grafene a più di 200 gradi Celsius con un forno a microonde da 30 watt era sufficiente per causare la reticolazione nel polimero che si era infiltrato nell'arenaria, Tour ha detto. L'energia a microonde necessaria è solo una frazione di quella tipicamente utilizzata da un elettrodomestico da cucina, Egli ha detto.

"Questo è un modo molto più pratico ed economico per aumentare la stabilità di un pozzo per un lungo periodo, " Disse Giro.

Nel laboratorio, i nanonastri sono stati funzionalizzati, o modificati, con ossido di polipropilene per favorire la loro dispersione nel polimero. I test meccanici sull'arenaria rinforzata con compositi hanno mostrato che il processo ha aumentato la sua resistenza media da 5,8 a 13,3 megapascal, un aumento del 130 percento in questa misurazione della pressione interna, ha detto Shahsavari. Allo stesso modo, la tenacità del composito è aumentata di un fattore sei.

"Ciò indica che il composito può assorbire circa sei volte più energia prima del cedimento, " ha detto. "I test meccanici su scale più piccole tramite nanoindentazione hanno mostrato un miglioramento ancora più locale, principalmente a causa della forte interazione tra i nanonastri e il polimero. Questo, combinato con l'effetto riempitivo del nanoribbon-polimero negli spazi dei pori dell'arenaria, ha portato ai miglioramenti osservati."

I ricercatori hanno suggerito che un attacco a microonde a bassa potenza sulla testa del trapano consentirebbe l'indurimento all'interno del pozzo della soluzione di nanonastro-polimero.