Une équipe de chercheurs travaille sur une approche multidisciplinaire pour faire progresser l’exploration des roches de schiste en tant que couche géologique appropriée pour la récupération des ressources et le stockage souterrain. Étant donné que l’espace poreux dans les roches de schiste est principalement submicronique, ces études se concentrent sur les échelles micro et nano.
Les travaux du groupe comprennent le développement de capacités de tomographie électronique pour l’imagerie du schiste, la simulation de l’adsorption et du transport du méthane dans le schiste, l’étude des effets du dioxyde de carbone supercritique sur les structures des pores du schiste et d’autres domaines connexes.
Les résultats les plus récents publiés, qui apparaître dans Physique des fluidesimpliquent la simulation de la façon dont le méthane s’écoule à travers les canaux du schiste à l’échelle nanométrique, et des travaux expérimentaux sur la façon dont les processus mécaniques et chimiques couplés servent à améliorer les propriétés d’étanchéité du schiste.
Le schiste est une roche sédimentaire composée de minuscules grains de silice, d’argile et d’autres minéraux. De nombreux types de roches présentent peu de différences physiques ou chimiques dans un morceau particulier de cette roche. Le schiste est différent : il présente un vaste mélange de caractéristiques physiques et chimiques. Ces caractéristiques comprennent de minuscules pores de taille nanométrique qui se connectent à des fractures à l’échelle millimétrique.
Cette variation d’échelle affecte la façon dont les fluides se déplacent dans le schiste. Les fluides se déplacent à travers ces pores et fractures de manière inhabituelle, très difficile à mesurer et à modéliser avec les outils analytiques et numériques traditionnels. Les chercheurs développent actuellement de nouveaux outils pour examiner, caractériser et simuler les processus chimiques et physiques dans le schiste. Ils s’intéressent particulièrement à la roche de couverture du schiste, des couches de roche qui sont assez résistantes au transport à travers elles, ce qui fait de la roche de couverture un matériau idéal pour stocker les fluides dans les couches de roche sous-jacentes qu’elles scellent.
Les scientifiques doivent comprendre en détail comment les fluides se déplacent dans le schiste, car ce matériau a de nombreux rôles potentiels dans la sécurité économique nationale et l’avenir de notre environnement. Le schiste est devenu une source importante de gaz naturel et de pétrole pour les consommateurs et l’industrie américains, réduisant ainsi la dépendance aux approvisionnements étrangers. Le schiste est également la roche de couverture ou le joint qui empêche la migration vers le haut du dioxyde de carbone qui a été capturé dans de grands sites d’émission ou retiré de l’atmosphère et stocké dans le sous-sol.
Cette technologie pourrait jouer un rôle dans la lutte contre le changement climatique. Le schiste pourrait également être capable de stocker de l’hydrogène et d’autres carburants alternatifs, contribuant ainsi à faire de ces carburants une alternative viable au pétrole. De nouveaux outils et de nouvelles données fournissent aux scientifiques les informations dont ils ont besoin pour comprendre comment le schiste fonctionne dans ces applications et dans d’autres.
Plus d’informations :
Lingfu Liu et al, La translation d’échelle donne un aperçu de l’adsorption de gaz sous nanoconfinement, Physique des fluides (2024). DOI: 10.1063/5.0212423