ساخت نوعی کامپوزیت برای بهبود فرآیند حفر چاه نفت یا گاز

ساخت نوعی کامپوزیت

برای بهبود فرآیند حفر چاه نفت یا گاز

[box type=”shadow” align=”alignright” ]محققان دانشگاه رایس با ادغام نانوروبان گرافنی و پلیمر موفق به ساخت کامپوزیتی شدند که می‌توان از آن در بهبود عملکرد گل حفاری استفاده کرد. این کامپوزیت دیوار چاه‌های نفت و گاز را هنگام حفاری ناپایدار می‌کند.[/box]

محققان دانشگاه رایس نشان دادند که : افزودن نانوروبان‌های گرافنی به یک پلیمر و اعمال ماکرویوو به آن موجب تغییر ساختار پلیمر شده و در نهایت ترکیب تقویت شده‌ای به دست می‌آید. از این ماده می‌توان برای بهبود فرآیند حفر چاه نفت یا گاز طبیعی استفاده کرد.
جیمز تور مدیر، یکی از آزمایشگاه‌های دانشگاه رایس، به همراه روزبه شهسواری نانوروبان گرافنی را با نوعی پلیمر ترکیب کردند. سپس این پلیمر در معرض امواج ماکرویوو با توان پایین قرار داده شد تا پخته شود.

در نهایت کامپوزیتی ساخته می‌شود که دارای ترک‌های میکروسکوپی است. در صورتی که این ماده با سیال و گل حفاری ترکیب شود، موجب ناپایداری دیوار چاه می‌شود و فرآیند حفر را تسهیل می‌کند.
تور می‌گوید: «این کامپوزیت یک روش مقرون به صرفه و کاربردی برای حفره چاه است که به صورت درازمدت موجب پایداری دیواره چاه می‌شود.»
معمولاً برای حفر چاه از میکا، کربنات کلسیم و آسفالت استفاده می‌شود. این ذرات بسیار درشت برای ایجاد دیوار با پایداری بالا مناسب نیستند.
در این پروژه از ترکیب پلیمر و نانوروبان استفاده شده است. نتایج نشان داد که گرمایش سریع این مخلوط به بیش از 200 درجه سانتیگراد و اعمال امواج ماکرویوو با توان 30 وات می‌تواند اتصال میان بخش‌های مختلف پلیمر ایجاد کند. توان این ماکرویوو خیلی کمتر از میزانی است که در آشپزخانه‌ها استفاده می‌شود.
نانوروبان‌های مورد استفاده در این پروژه با اکسید پلی‌پیرولین اصلاح شده اند، زیرا با این روش می‌توان آن‌ها را وارد پلیمر کرد.
آزمون‌های مکانیکی انجام شده روی این کامپوزیت نشان می‌دهد که استحکام آن به 8/5 تا 3/13 مگاپاسکال رسیده است.

شهسواری می‌گوید که سختی این کامپوزیت 6 برابر افزایش یافته است. این بدان معناست که این کامپوزیت پیش از شکسته شدن می‌تواند تا 6 برابر بیشتر فشار را تحمل کند.
نتایج این پروژه نشان می‌دهد که اعمال امواج ماکرویوو با توان پایین می‌تواند روی پخت محلول پلیمر-نانوروبان مؤثر باشد.

[box type=”info” align=”alignright” width=”1124″ ]منبع : www.naturalgasintel.com[/box]

[divider]

Microwaving Nanoribbons Improves

Oil, NatGas Wells, Rice Researchers Find

Adding modified graphene nanoribbons to a polymer and then microwaving the mixture appears to reinforce wellbores drilled to extract oil and natural gas, making wells more stable and reducing production costs, Rice University researchers have discovered.

The Rice labs of chemist James Tour and civil/environmental engineer Rouzbeh Shahsavari combined a small amount of the nanoribbons with an oil-based thermoset polymer.

The combination then was cured in place with low-power microwaves emanating from the drill assembly, resulting in the composite plugging microscopic fractures. The combination allowed drilling fluid to seep through and destabilize the walls.

“This is a far more practical and cost-effective way to increase the stability of a well over a long period,” Tour said.

In the past, oil and gas operators have attempted to plug fractures with mica, calcium carbonate, gilsonite and asphalt, but the particles are “too large and the method is not efficient enough to stabilize the wellbore,” the Rice researchers said.

In the lab tests, a polymer-nanoribbon mixture was placed on a sandstone block, similar to the source rock encountered in many wells. The team found that rapidly heating the graphene nanoribbons to more than 200 degrees C with a 30-watt microwave was enough to cause crosslinking in the polymer that had infiltrated the sandstone, Tour said.

The microwave energy needed “is just a fraction of that typically used by a kitchen appliance.” The nanoribbons were modified in the lab with polypropylene oxide to help disperse in the polymer.

“Mechanical tests on composite-reinforced sandstone showed the process increased its average strength from 5.8 to 13.3 megapascals, a 130% boost in this measurement of internal pressure,” Shahsavari said.

“That indicates the composite can absorb about six times more energy before failure,” Shahsavari said. “

The research suggests that a low-power microwave attachment on the drill head may allow for in-well curing of the nanoribbon-polymer solution.