Mindes hullet foran fremtidige brændstoffer

Olieekspert Tadeusz Patzek sigter mod at sikre, at effektiv genvinding af olie og gas fortsat er mulig, mens forskere finder alternative grønne energikilder.

Dagene med let olieudvinding er svindende over hele kloden, at bringe en nødvendighed for omhyggelige og opfindsomme måder at udnytte Jordens resterende fossile ressourcer på. Tadeusz Patzek hos KAUST er en førende ekspert i onshore og offshore olieindvindingsprocesser. Han er forpligtet til at opretholde olie- og gasproduktion på et bæredygtigt niveau for at give forskere og ingeniører mulighed for at finde udskiftningsbrændstoffer til fremtiden.

"Kort sagt, nøglen til min forskning er, hvordan man opretholder olie- og gasindvinding i længere tid, "siger Patzek." Et skiftende klima betyder, at der ikke er tvivl om, at olie- og gasindustrien bliver nødt til at ændre sig drastisk. Olie og gas er uvurderlige ressourcer, som vi skal bruge klogt og ikke brænde tankeløst. Langsigtet feltstyring for at maksimere den ultimative genopretning er nu et centralt spørgsmål, og sænkning af produktionsomkostninger er et andet. "

Patzek ankom til KAUST i begyndelsen af ​​2015 fra USA, hvor han havde arbejdet i mange år hos Shell Development, University of California i Berkeley, og University of Texas. Ud over at være et centralt fakultetsmedlem, Patzek er direktør for det nye Ali I. Al-Naimi Petroleum Engineering Research Center (ANPERC) i KAUST, som han har etableret og opbygget i løbet af de sidste to år.

"ANPERCs fokus er på den kloge anvendelse af kulbrintebaseret energi, arbejder på måder at udvinde de resterende naturgas- og oliereserver med mindst mulig miljøpåvirkning på, "siger Patzek." Et hovedmål er at producere tværfaglig forskning om væskestrømning i komplekse geologiske formationer. Fremtiden for kulbrintebrændstoffer er afhængig af effektive strømningsmekanismer, ved hjælp af vand, varme og kemikalier for at sikre effektiv og sikker nyttiggørelse. "

I 1980'erne, inden for et par uger efter, at jeg startede som forsker ved Shell Development, Patzek kom med en radikalt ny beskrivelse af skumstrømning i porøs sten. Indsigterne fra hans forskning var med til at revolutionere skumindvinding-en proces, hvorved højtryksskum pumpes ind i vanskeligt tilgængelige oliereservoirer og porøse sten, der holder olie- eller gasdråber for at frigive reserver, som ellers ville være umulige at hente.

Patzek har været arkitekten for mange gennembrud inden for vandløb, skum- og dampbaserede olie- og naturgasgenvindingsprocesser. Som ingeniør i kemisk proces og anvendt fysiker, han har brugt beregningsmodellering til at visualisere de optimale ekstraktionsmetoder til komplekse reservoirer.

Succesen med vandstrømning, der bruger vand til at fortrænge olie fra porerne i sten, afhænger af lokalitetens lokaliserede geologi, ekstraktionsvandets pH og saltholdighed og vandet, der allerede findes i klippen under hensyntagen til selve stenens kemiske sammensætning. I et papir fra 2017, Patzek og hans team brugte modeller til at demonstrere kompleksiteten ved at bruge vandløb med lav saltindhold i calcit-et carbonatmineral, der ofte findes i kalksten1. Karbonatbaserede reservoirer er stadig udfordrende at udvinde fra, ikke mindst fordi surt vand hurtigt kan opløse calcit.

I løbet af de sidste fem år har Patzek har lånt sin ekspertise til den kontroversielle proces med hydraulisk brud, eller fracking; udvinding af naturgas fra skifersten ved at bryde sammen, eller brud, klippelagene ved hjælp af højtryksvæsker til at frigive gas, der er fanget inde. Patzeks seneste arbejde med modellering af de potentielle udbytter fra fracking -steder i USA tyder på, at prognoser for en 'oversvømmelse' af naturgas, der stammer fra disse skiferformationer, kan blive overvurderet.

I oktober 2017, på den årlige tekniske konference og udstilling i San Antonio, Texas, Patzeks team præsenterede om deres aktuelle forskning, herunder et papir, der beskriver en roman, simpel fysikbaseret model, der kan forudsige produktion fra skiferoliebrønde2. Deres model anvender parametre fra fysikken ved olieindvinding og hydrofrakturerede brøndgeometrier og ser ud til at være mere præcis og robust end andre forudsigelsesmetoder.

Det er den slags olieindvindingsmetoder, som forskere håber vil bygge bro over hullet, mens vi finder alternative brændstoffer til fremtiden. Imidlertid, som Patzek minder os om, fokus må være på at revolutionere, hvordan vi opfatter olie og naturgas og sikre, at disse nye genvindingsmetoder ikke gør os selvtilfredse.