Cientistas caracterizam rochas de capa de xisto em escalas minúsculas

Uma equipe de pesquisadores está trabalhando em uma abordagem multidisciplinar para avançar a exploração de rocha de xisto como um selo geológico adequado para recuperação de recursos e armazenamento subterrâneo. Dado que o espaço poroso na rocha de xisto é predominantemente submicrométrico, esses estudos se concentram na micro e na nanoescala.

O trabalho do grupo inclui o desenvolvimento de recursos de tomografia eletrônica para geração de imagens de xisto, simulação de adsorção e transporte de metano em xisto, estudo dos efeitos do dióxido de carbono supercrítico nas estruturas dos poros do xisto e outras áreas relacionadas.

Os resultados mais recentes publicados, que aparecem em Física dos Fluidosenvolvem a simulação de como o metano flui através de canais no xisto na nanoescala e o trabalho experimental sobre como processos mecânicos e químicos acoplados servem para melhorar as propriedades de vedação do xisto.

O xisto é uma rocha sedimentar composta de pequenos grãos de sílica, argila e outros minerais. Muitos tipos de rocha têm poucas diferenças físicas ou químicas em um pedaço específico dessa rocha. O xisto é diferente — ele tem uma enorme mistura de características físicas e químicas. Essas características incluem pequenos poros de tamanho nanométrico que se conectam a fraturas em escala milimétrica.

Essa variação nas escalas afeta como o fluido se move através do xisto. Os fluidos se movem através desses poros e fraturas de maneiras incomuns que são muito difíceis de medir e modelar com ferramentas analíticas e numéricas tradicionais. Os pesquisadores agora estão construindo novas ferramentas para examinar, caracterizar e simular processos químicos e físicos no xisto. Eles estão particularmente interessados ​​na rocha de cobertura de xisto — camadas de rocha que são bastante resistentes ao transporte através delas, tornando a rocha de cobertura ideal para armazenar fluidos nas camadas de rocha subjacente que elas selam.

Os cientistas precisam de uma compreensão abrangente de como o fluido se move através do xisto porque esse material tem muitos papéis potenciais na segurança econômica nacional e no futuro do nosso meio ambiente. O xisto se tornou uma fonte importante de gás natural e petróleo para os consumidores e a indústria dos EUA, reduzindo a dependência de suprimentos estrangeiros. O xisto também é a rocha de cobertura ou selo que impede a migração ascendente de dióxido de carbono que foi capturado em grandes locais de emissão ou removido da atmosfera e armazenado no subsolo.

Essa tecnologia tem um papel potencial em esforços mais amplos para combater as mudanças climáticas. O xisto também pode ser capaz de armazenar hidrogênio e outros combustíveis alternativos, ajudando a tornar esses combustíveis uma alternativa viável ao petróleo. Novas ferramentas e dados estão fornecendo as informações de que os cientistas precisam para entender como o xisto funciona nessas e em outras aplicações.