科學家開發全新納米工程水泥 可用于密封厚度僅為120微米的縫隙

據外媒New Atlas報道,泄漏的天然氣井不僅浪費自然資源,而且通過向大氣中釋放甲烷而成為氣候變化的重要因素。賓夕法尼亞州立大學的工程師們開發了一種新型的水泥,他們說這種水泥可以通過將其送入傳統水泥無法填充的惡化的氣井周圍的細小縫隙中來幫助遏制這一問題。

雖然主要的氣體泄漏通常會被及時處理,但較小的氣體泄漏可能會被忽視一段時間,甚至幾年。由于這些井有時在地下延伸數英里,溫度和壓力的變化可能會導致最初用于固定管道和容納氣體的水泥出現裂縫,使其能夠過濾到水道或進入大氣。修復損壞可能是一件棘手的事情。

“在建筑中,你可能只是混合水泥并澆筑它,但為了密封這些井,你要在一個厚度不到一毫米的區域進行水泥澆筑,或者說是一塊膠帶的厚度,”賓夕法尼亞州立大學石油工程副教授Arash Dahi Taleghani說。“能夠更好地通過這些甲烷分子可以逃出的非常狹窄的空間泵送水泥,是這項工作的妙處。”

Taleghani和他的同事們通過從幾乎是二維的石墨片開始,用化學物質對其進行處理,改變納米材料的表面特性,使其能夠溶解水,而不是排斥水。然后將石墨均勻地輸入到水泥漿中,新的特性是產生材料強度的關鍵。

“如果我們只是將這種材料倒入水中混合,這些小顆粒有一種傾向,會粘在一起并形成一個團塊,”Taleghani說。“如果它們沒有均勻地分散,那么石墨在水泥內部的強度就會降低。”

該團隊使用他們所謂的窄-慢測試進行了實驗,以調查新水泥的性能。在實驗中,它被成功用于密封厚度僅為120微米的縫隙。除了密封受損的氣井之外,該團隊表示,其新型水泥還可以在碳捕獲應用中找到用途。

“我們已經發明了一種非常靈活的水泥,它更耐裂,”Taleghani說。“這很重要,因為全世界有數百萬口孤井和廢棄的井,而套管的裂縫會讓甲烷逃到環境中。”

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