Создан эластичный цемент, способный предотвратить утечку газа
Ученые разработали новую смесь, способную герметично изолировать даже отдельные молекулы газа, выходящего из скважины
В то время как крупные утечки газа, как правило, устраняются незамедлительно, более мелкие утечки могут оставаться незамеченными в течение многих лет. Поскольку сами скважины иногда растягиваются на многие километры под землей, изменения температуры и давления могут вызвать трещины в цементе, который изначально использовался для крепления труб и удержания газа, что позволяет ему просачиваться в водные пути или в атмосферу. Устранение повреждений может быть непростым делом.
«Возводя здание, вы можете просто смешать цемент и залить его в фундамент, но для герметизации подобных колодцев приходится цементировать участок толщиной менее миллиметра, то есть не толще куска шелковой ленты», — поясняет Араш Дахи Талегани, доцент кафедры нефтяной инженерии в Пенсильвании. «Прелесть новой разработку — возможность качественнее перекачивать цемент через очень узкие пространства, из которых могут вырываться молекулы метана».
Талегани и его коллеги создали новый сорт бетона, начав с листов графита, которые являются почти двумерными по своей структуре. Ученые обработали их химикатами, изменив свойства поверхности наноматериала, чтобы он мог растворять воду, а не отталкивать ее. Затем графит был добавлен в цементный раствор, где новые свойства стали ключевыми для прочности итогового материала.
«Если просто вылить этот бетон в воду и перемешать, мелкие частицы имеют тенденцию слипаться и образовывать конгломерат», — рассказал Талегани. «Если они не диспергируются равномерно, значит, графит внутри цемента не сделает смесь прочнее».
Команда провела эксперименты, изучая характеристики нового цемента. В результате, он успешно использовался для заделки зазоров толщиной всего 120 микрон. Команда утверждает, что, помимо герметизации поврежденных газовых скважин, их новый цемент может найти применение и в других областях – например для улавливания углерода.
«Мы изобрели очень гибкий цемент, более устойчивый к растрескиванию», — уверяет Талегани. «Это важно, потому что во всем мире есть миллионы заброшенных скважин, трещины в структуре которых могут позволить метану уйти в окружающую среду и отравлять ее».