Los pozos de gas natural con fugas se consideran una fuente potencial de emisiones de metano, y una nueva mezcla de cemento de nanomateriales podría proporcionar una solución asequible para sellar estos pozos, según un equipo de científicos de Penn State.

"Hemos inventado un cemento muy flexible que es más resistente al agrietamiento, "dijo Arash Dahi Taleghani, profesor asociado de ingeniería petrolera en Penn State. "Eso es importante porque hay millones de pozos huérfanos y abandonados en todo el mundo, y las grietas en las carcasas pueden permitir que el metano se escape al medio ambiente ".

Cuando se perforan pozos de gas natural, se utiliza cemento para asegurar la tubería, o carcasa, a la roca circundante, creando un sello que evita que el metano migre al subsuelo poco profundo, donde podría entrar en vías fluviales, o la atmósfera, donde es un potente gas de efecto invernadero, dijeron los científicos.

Los pozos pueden extenderse millas bajo tierra y, con el tiempo, las temperaturas y presiones cambiantes pueden degradar el cemento, provocando la formación de grietas. Los científicos dijeron que las reparaciones implican inyectar cemento en áreas muy estrechas entre la carcasa y la roca. requiriendo cemento especial.

"En construcción, puede mezclar cemento y verterlo, pero para sellar estos pozos estás cementando un área que tiene un espesor de menos de un milímetro, o la de un trozo de cinta, "Dijo Dahi Taleghani." Ser capaz de bombear mejor cemento a través de estos espacios tan estrechos de los que pueden escapar las moléculas de metano es la belleza de este trabajo ".

La adición de grafito casi 2-D creó una mezcla de cemento que llenó mejor estos espacios estrechos y que también era más fuerte y resistente. los científicos encontraron. Recientemente informaron sus hallazgos en el Revista internacional de control de gases de efecto invernadero . Maryam Tabatabaei, becario postdoctoral en el Departamento de Energía e Ingeniería Mineral de la Familia John y Willie Leone, también contribuyó a esta investigación.

Los científicos desarrollaron un proceso de varios pasos para distribuir uniformemente las láminas del nanomaterial en una lechada de cemento. Al tratar el grafito primero con productos químicos, los científicos pudieron cambiar las propiedades de su superficie para que el material se disolviera en agua en lugar de repelerlo.

"Si vertimos este material en el agua y lo mezclamos, estas pequeñas partículas tienen tendencia a pegarse y formar un conglomerado, "Dijo Dahi Taleghani." Si no se dispersan uniformemente, entonces el grafito no es tan fuerte dentro del cemento ".

La mezcla de cemento se puede utilizar en pozos activos no convencionales como los que se encuentran en el juego de gas de Marcellus Shale, o para sellar pozos de gas huérfanos y abandonados, dijeron los científicos. También se muestra prometedor para su uso en tecnología de captura y almacenamiento de dióxido de carbono.

El grafito es más asequible que otros nanomateriales utilizados anteriormente para reforzar el rendimiento del cemento. Además, se necesita muy poco material para fortalecer el cemento, dijeron los científicos.

"Teniendo en cuenta el bajo costo de la cantidad de nanoplaquetas de grafito necesarias para esta prueba, esta tecnología puede proporcionar una solución económica para que la industria aborde posibles problemas de cementación en el campo, "Dijo Dahi Taleghani.