Gli scienziati della Tomsk Polytechnic University (TPU) hanno sviluppato una composizione fondamentalmente nuova di proppants di silicato di magnesia, materiali ceramici utilizzati nell'estrazione di riserve di petrolio e gas difficili da recuperare. Sono diventati più forti e più leggeri delle loro controparti esistenti oggi e anche molto più economici da produrre. I risultati dello studio sono stati pubblicati sul Journal of Industrial and Engineering Chemistry. La tecnologia per la loro produzione è stata testata con successo nelle condizioni di produzione del partner industriale OOO NIKA-PETROTEK (Semiluki, regione di Voronezh).
Di recente, i materiali ceramici hanno ricevuto applicazioni non convenzionali nell'industria petrolifera e del gas come proppants per la produzione di petrolio e gas mediante fratturazione idraulica. I propants sono un materiale costituito da piccoli granuli. Vengono pompati nella formazione di terra insieme al fluido di fratturazione. Dopo la fratturazione idraulica, sono in grado di impedire la chiusura delle fratture nella formazione, facilitando così il rilascio di petrolio e gas.
I propants devono essere forti, leggeri e resistenti ai mezzi aggressivi. Per fare questo, gli scienziati stanno cercando le loro nuove composizioni. Oggi l'industria nazionale produce due tipi di proppants: proppants alluminosilicato (a base di caolini di alta qualità e argille refrattarie) e silicato di magnesia (a base di oliviniti, duniti e serpentiniti). A causa della base di risorse limitate, l'accento è posto su quest'ultimo.
Gli scienziati del TPU hanno sviluppato una tecnologia per la produzione di proppanti di silicato di magnesia con proprietà fisiche e tecnologiche migliorate. Hanno usato un additivo di silice naturale: la diatomite. Si tratta di una roccia sedimentaria, prodotto di decomposizione di alghe diatomee, a struttura porosa. Ha sostituito la sabbia, che è tradizionalmente usata come ingrediente nei proppants di silicato di magnesia.
“La composizione principale della diatomite è la silice in uno stato amorfo e reattivo. Questa caratteristica della struttura gli conferisce una serie di vantaggi rispetto alla sabbia, in cui la silice si trova in uno stato cristallino meno attivo. Tale differenza nella struttura dell'additivo di silice attiva il processo di sinterizzazione e compattazione della matrice ceramica”, spiega il capofila del progetto, docente del Centro Scientifico e Didattico N.M. Kizhnera TPU Tatiana Vakalova.
Inoltre, la produzione di tali proppanti è molto più economica degli analoghi: vengono cotti a temperature più basse, il che riduce i costi energetici.
Ora gli scienziati stanno conducendo ricerche sulla creazione di materiali di supporto ceramici utilizzando rifiuti artificiali provenienti da combustibili ed energia e complessi chimici e metallurgici. Si tratta di vari rifiuti contenenti ceneri, scorie metallurgiche e fanghi.
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