莱斯大学的研究人员称，将少量改性石墨烯纳米带添加到聚合物中并经过微波处理，可以显著增强用于开采石油和天然气的钻井。

莱斯大学实验室的化学家James Tour和土木和环境工程师Rouzbeh Shahsavari将纳米带与油基热固性聚合物结合起来，旨在使油井更加稳定并降低生产成本。当使用来自钻具组件的低功率微波进行固化时，复合材料将堵塞微观裂缝，使钻井液渗入并破坏井壁的稳定。

他们的研究结果发表在美国化学学会杂志上ACS应用材料与界面．

研究人员表示，在过去，钻井人员曾尝试用云母、碳酸钙、蓝页岩和沥青堵塞裂缝，但收效甚微，因为这些颗粒太大，而且这种方法不够有效，无法稳定井筒。

在实验室测试中，聚合物-纳米带混合物被放置在砂岩块上，这与许多井中遇到的岩石类似。图尔说，研究小组发现，用30瓦的微波将石墨烯纳米带迅速加热到200摄氏度以上，就足以使渗透到砂岩中的聚合物发生交联。他说，所需的微波能量只是厨房电器通常使用的一小部分。

Tour说:“这是一种更实用、更经济的方法，可以提高井的长期稳定性。”

在实验室中，纳米带被氧化聚丙烯功能化或修饰，以帮助它们在聚合物中扩散。Shahsavari说，对复合增强砂岩的力学测试表明，这一过程将其平均强度从5.8兆帕斯卡增加到13.3兆帕斯卡，在内部压力的测量中提高了130%。同样，复合材料的韧性增加了六倍。

“这表明复合材料在失效前可以吸收大约六倍多的能量，”他说。“通过纳米压痕进行的小尺度机械测试显示出更多的局部增强，主要是由于纳米带和聚合物之间的强相互作用。再加上纳米带聚合物对砂岩孔隙空间的填充作用，导致了所观察到的增强效果。”

研究人员建议，在钻头上安装低功率微波，可以实现纳米带聚合物溶液的井内固化。

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