Smart vand kan hjælpe oliegenvinding

Nu er der beviser for, at olie og vand blandes. På en måde.

Forskere ved Rice University's Brown School of Engineering viser, at mikroskopiske saltvandsdråber emulgerer råolie, når hver af dem har den rigtige sammensætning. Det er vigtigt at forstå, hvordan de kombineres, for at forbedre olieudvindingen.

Ris kemisk og biologisk ingeniør Sibani Lisa Biswal og hendes kolleger gjorde meget ud af at karakterisere de tre elementer, der er vigtigst for olieudvinding:sten, vand og selve råolie.

De bekræftede, at brønde er mere produktive, når vand med den rigtige saltkoncentration er nøje tilpasset både olien og klippen, karbonat- eller sandstensdannelse. Hvis saltvandet med lavt saltindhold kan skabe emulsionsdråber i en bestemt råolie, saltlagen ser ud til også at ændre klippens fugtighedsevne. Befugtningsevnen bestemmer, hvor let stenen vil frigive olie.

Holdets arbejde vises i Nature-journalen med åben adgang Videnskabelige rapporter .

Medforfatter Jin Song sagde, at de første antydninger af havvands virkning kom fra brønde i Nordsøen. "Olieselskaber fandt ud af, at når de injicerede havvand, som har relativt lavt saltindhold, olieindvindingen var overraskende god, " han sagde.

Selv med den forståelse, han sagde, at forskningen har været begrænset. "Normalt i olie- og gasindustrien, når de kigger ind i vand med lavt saltindhold, de har en tendens til at fokusere på virkningen af ​​saltlage og ignorere virkningen af ​​olien, " sagde Sang, der fik sin ph.d. på Rice i år og er nu forsker hos Shell.

"Så folk har ikke været i stand til at finde en god indikator eller nogen sammenhæng mellem effektiviteten af ​​vand med lavt saltindhold og eksperimentelle forhold, " sagde han. "Vores arbejde er det første til at identificere nogle af egenskaberne ved olien, der indikerer, hvor effektiv denne teknik kan være på et specifikt område.

Holdet testede, hvordan injiceret saltlage spredes, og hvordan det påvirker oliers grænsefladespænding og elektrostatiske interaktioner med sten.

"Hvordan man karakteriserer befugtning præcist er en udfordring, " sagde Biswal. "Ofte, vi antager, at reservoirsten under jorden er i en blandet-våd tilstand, med områder, der er olievåde og områder, der er vandvåde.

"Hvis du kan ændre dine olievåde steder til vandvåde steder, så er der mindre drivkraft til at holde olien på mineraloverfladen, " sagde hun. "Ved injektion med lavt saltindhold, saltvandet er i stand til at fortrænge den indespærrede olie. Når du skifter fra olievåd til vandvåd, olien frigives fra mineraloverfladen."

Forskerne testede to saltlage, en høj saltholdighed og en med en fjerdedel af saltindholdet i havvand, på Indiana kalkstenskerner mod seks råolier fra den Mexicanske Golf, Sydøstasien og Mellemøsten og en syvende olie tilsat asfalten. De fandt ud af, at saltlage med høj saltholdighed tydeligt hæmmede vanddråber i at emulgere i råolie, i modsætning til prøverne med lavt saltindhold.

For bedre at forstå emulsionens termodynamiske natur, Risforsker Wenhua Guo tog kryogene elektronmikroskopbilleder af omkring 100 blandinger af olie og vand. Fordi olie er uigennemsigtig, prøverne skulle placeres i meget tynde beholdere, og derefter frosset med flydende nitrogen for at holde dem stabile til billeddannelse.

"Det er første gang nogen har set disse vanddråber inde i råolie, " sagde Biswal. "De opstår spontant inde i råolien, når du udsætter den for en saltlage med lavt saltindhold."

Billederne afslørede dråber varierende i størrelse fra 70 til lidt over 700 nanometer. Biswal sagde, at kemiske overfladeaktive stoffer - aka sæbe - også er gode til at løsne olie i et reservoir, men er uoverkommeligt dyre. "Du kan ændre saltkoncentrationen for at ændre sammensætningen af ​​saltlage og få samme effekt som ved at inkludere vaskemidlet, " sagde hun. "Så det er dybest set en billig teknik, der forsøger at opnå det samme mål som vaskemiddel."