Cement used in oil and gas wells tends to shrink during hardening. This can lead to leaks, loss of well integrity, and high maintenance costs. To counteract this, expansive agents are added to the cement to enable controlled expansion. However, current products perform poorly at high temperatures, may weaken the cement’s strength, and are produced through energy-intensive processes with a high carbon footprint.
Researchers at the University of Stavanger are developing a new, environmentally friendly expansive agent based on waste glass combined with magnesium and calcium salts. The glass particles act as a coating that regulates the reaction rate, allowing the expansion to occur gradually and at the right time during setting. This results in more stable and stronger cement while promoting circular economy principles through the reuse of waste materials that would otherwise end up in landfills.
Within the qualification project, the formulation has been optimized and tested in the laboratory with promising results in both expansion control and mechanical strength. Price analyses carried out during the project indicate that the raw material cost can be reduced by about 50% compared to conventional products. In addition, the simpler production process is expected to lower both manufacturing costs and CO2 emissions, making large-scale industrial production feasible.
Discussions with major industry players, including Halliburton, SLB, and BASF, confirm that this is a field where little progress has been made over the last decade, yet where innovation is now expected. The industry emphasizes not only expansion but also shrinkage control, as well as the importance of achieving green classification and reducing product cost while maintaining or improving performance. The results so far indicate that these requirements can be met, though further testing at higher temperatures is still needed before industrial collaborations can be established.
The development of this new expansive agent represents an important step toward more sustainable and cost-efficient cement solutions. The technology could help reduce environmental impact, cut dependency on imported chemicals, and create new value through the reuse of Norwegian glass waste, contributing to a stronger circular economy and greener well construction practices.
Prosjektet har bidratt til å utvikle ny kunnskap og teknologi som kan endre dagens praksis innen sementering av olje- og gassbrønner. Gjennom utviklingen av et nytt ekspansjonsmiddel basert på avfallsglass har prosjektet demonstrert at sirkulære råmaterialer kan gi like god, eller bedre, teknisk ytelse enn dagens kommersielle produkter. Dette har styrket kompetansen hos både forskningsmiljøet ved Universitetet i Stavanger og Validé innen bærekraftige materialløsninger, patentering og markedsdialog med industrien.
Dialogen med aktører som Halliburton, SLB og BASF har også bidratt til økt forståelse av markedets behov for grønnere og kostnadseffektive sementadditiver. Prosjektet har dermed lagt grunnlag for fremtidig samarbeid mellom akademia og industri, og styrket posisjonen til UiS og Validé i et felt med høy teknologisk og kommersiell relevans.
De potensielle virkningene er betydelige. Teknologien kan bidra til redusert bruk av importerte kjemikalier og lavere utslipp i norsk olje- og gassvirksomhet, samtidig som den skaper nye muligheter for verdiskaping basert på norsk glassavfall. På lengre sikt kan løsningen overføres til bygg- og anleggssektoren, hvor kontrollert ekspansjon og bærekraftige materialer blir stadig viktigere.
De forventede effektene omfatter redusert avfallsmengde og klimagassutslipp, økt ressursutnyttelse gjennom sirkulærøkonomi og potensielt nye arbeidsplasser innen grønn materialproduksjon. Samlet sett viser prosjektet hvordan miljøinnovasjon og kostnadseffektivitet kan forenes i praksis, og hvordan forskningsbasert teknologi kan bidra til både industriell konkurransekraft og samfunnets bærekraftmål.
