近日，我校石油工程学院孙金声院士团队在纤维素纳米材料研究领域取得新进展，相关成果《纤维素纳米材料在油气行业的研究现状与前景展望》（Cellulose nanomaterials in oil and gas industry: Current status and future perspectives）发表在材料领域国际权威期刊Progress in Materials Science。论文第一作者为李美春教授，通讯作者为孙金声院士。该研究工作得到国家自然科学基金基础科学中心项目等资助。
相关成果发表在Progress in Materials Science上
当前，我国油气行业正处于向绿色低碳发展的关键转型时期。2021年，17家石油和化工企业、园区以及石化联合会联合签署并共同发布了《中国石油和化学工业碳达峰与碳中和宣言》，将绿色低碳发展纳入油气企业的战略规划，将环境保护的理念与保障国家能源安全的石油行动紧密结合。为实现油气行业的绿色低碳高质量发展，环保可再生新材料和绿色技术创新将扮演关键角色。
纤维素是地球上产量最大的天然高分子材料，每年地球上的植物通过光合作用产生的纤维素高达几万亿吨，是取之不尽、用之不竭的材料。通过机械剪切、化学氧化、酶水解、强酸水解等方法，可将天然植物粗纤维分离、拆解成直径小于100纳米的超微细纤维，即纤维素纳米材料。纤维素纳米材料具有高长径比和比表面积、易调控的微观形貌和表面化学特性，以及优异的力学性能、气体阻隔性能、热性能和流变性能等优点，近年来在石油和天然气行业引起了巨大兴趣。
纤维素纳米材料在油气行业中的应用场景
《纤维素纳米材料在油气行业的研究现状与前景展望》论文介绍了纤维素纳米材料的分类、制备方法及性能，指出纤维素纳米材料的原料和制备方法对纤维素纳米材料的微观形貌、表面官能团、结晶度、弹性模量、热降解性能和流变性能影响显著。因此，需要优选纤维素纳米材料的原料，调控纤维素纳米材料的制备工艺，以满足油气行业不同应用领域的需求。论文总结了纤维素纳米材料在上游勘探开发、中游集输储运以及下游加工炼制领域的最新研究进展。在油气勘探开发领域，纤维素纳米材料可作为钻井液、固井液、完井液、压裂液、驱油液等井筒工作液的流型调节剂、降滤失剂、页岩抑制剂、水化促进剂、润湿反转剂等，促进油气资源的绿色安全高效勘探开发。在油气集输储运领域，纤维素纳米材料可增强油气传输管道和储罐的力学强度和油气阻隔性能，确保油气资源的安全高效运输和存储。在油气加工炼制领域，可以将纤维素纳米材料作为模板进行疏水及功能化改性，赋予其优异的油水分离、油气脱硫、油气裂解等功能，提升油气资源的纯度和商业化价值。在论文最后，作者指出了存在的问题和挑战，包括优化制备工艺，降低纤维素纳米材料的制备成本，提升制备过程的环保性；提升纤维素纳米材料的抗温耐盐性能，以满足超深特深层的应用要求；开发纤维素纳米材料可控回收和循环再利用的技术，评价纤维素纳米材料对环境的潜在影响；建议高校与石油相关企业开展密切合作，尽快进行成果转化及推广应用。
孙金声院士领衔的井筒工作液研究团队，近年来紧密围绕我国对超深特深油气、非常规油气和水合物等资源的重大需求，在井筒工作液技术、井壁稳定技术、储层保护技术、防漏堵漏技术等方向开展系列研究，承担了国家自然科学基金基础科学中心项目/重大项目/重点项目、国家重点研发计划、中石油及中石化重大攻关项目等项目10余项，获得省部级以上奖励11项，多名教师入选国家级青年人才，为我国超深特深及非常规等油气高效钻采提供了重要支撑。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642523001196?via=ihub