Ny metode til at øge olieudvindingen:Nanofluid-ydelse sammenlignelig med dyrere metoder

Da olieproducenter kæmper for at tilpasse sig lavere priser, at få så meget olie som muligt ud af hver brønd er blevet endnu vigtigere, trods bekymringer fra nærliggende beboere om, at nogle kemikalier, der bruges til at øge produktionen, kan forurene underjordiske vandressourcer.

Forskere fra University of Houston har rapporteret opdagelsen af ​​en nanoteknologi-baseret løsning, der kunne løse begge problemer - at opnå 15 procent tertiær olieudvinding til lave omkostninger, uden den store mængde kemikalier, der bruges i de fleste kommercielle væsker.

Opløsningen - grafenbaserede Janus amfifile nanoark - er effektiv ved en koncentration på kun 0,01 procent, opfylder eller overgår ydeevnen af ​​både konventionelle og andre nanoteknologibaserede væsker, sagde Zhifeng Ren, MD Anderson Chair professor i fysik. Janus nanopartikler har mindst to fysiske egenskaber, tillader forskellige kemiske reaktioner på den samme partikel.

Den lave koncentration og den høje effektivitet til at øge tertiær olieudvinding gør nanovæsken både mere miljøvenlig og billigere end mulighederne på markedet nu, sagde Ren, som også er hovedefterforsker ved Texas Center for Superconductivity på UH. Han er hovedforfatter på et papir, der beskriver værket, offentliggjort 27. juni i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Vores resultater giver en ny metode til oversvømmelse af nanofluid til tertiær olieudvinding, der kan sammenlignes med de sofistikerede kemiske metoder, " skrev de. "Vi forventer, at dette arbejde vil bringe simple nanofluid-oversvømmelser ved lav koncentration til scenen af ​​oliefeltspraksis, hvilket kan resultere i, at olie genvindes på en mere miljøvenlig og omkostningseffektiv måde."

Ud over Ren, forskere involveret i projektet inkluderer Ching-Wu "Paul" Chu, chefforsker ved Texas Center for Superledning ved UH; kandidatstuderende Dan Luo og Yuan Liu; forskere Feng Wang og Feng Cao; Richard C. Willson, professor i kemisk og biomolekylær teknik; og Jingyi Zhu, Xiaogang Li og Zhaozhong Yang, hele Southwest Petroleum University i Chengdu, Kina.

Det amerikanske energiministerium anslår, at så meget som 75 procent af de indvindelige reserver kan være tilbage, efter at producenter fanger kulbrinter, der naturligt stiger til overfladen eller pumpes ud mekanisk, efterfulgt af en sekundær genvindingsproces ved hjælp af vand- eller gasinjektion.

Traditionel "tertiær" genvinding involverer indsprøjtning af en kemisk blanding i brønden og kan genvinde mellem 10 procent og 20 procent, ifølge forfatterne.

Men den store mængde kemikalier, der anvendes til tertiær olieudvinding, har givet anledning til bekymring for potentielle miljøskader.

"Selvfølgelig viser simpel nanofluid-oversvømmelse (der kun indeholder nanopartikler) ved lav koncentration (0,01 vægt% eller mindre) det største potentiale set fra et miljømæssigt og økonomisk perspektiv, " skrev forskerne.

Tidligere udviklede simple nanovæsker genvinder mindre end 5 procent af olien, når de bruges i en koncentration på 0,01 procent, rapporterede de. Det efterlader olieproducenter tvunget til at vælge mellem en højere nanopartikelkoncentration - hvilket øger omkostningerne - eller blanding med polymerer eller overfladeaktive stoffer.

I modsætning, de beskriver at genvinde 15,2 procent af olien ved hjælp af deres nye og simple nanofluid i den koncentration - sammenlignelig med kemiske metoder og omkring tre gange mere effektiv end andre nanofluider.

Dan Luo, en UH kandidatstuderende og første forfatter på papiret, sagt, når den grafenbaserede væske mødes med saltlage/olieblandingen i reservoiret, nanoarkene i væsken går spontant til grænsefladen, reducerer grænsefladespændingen og hjælper olien med at strømme mod produktionsbrønden.

Ren sagde, at løsningen fungerer på en helt ny måde.

"Når det injiceres, løsningen hjælper med at løsne olien fra klippeoverfladen, " sagde han. Under visse hydrodynamiske forhold, den grafenbaserede væske danner en stærk elastisk og genvindelig film ved olie- og vandgrænsefladen, i stedet for at danne en emulsion, han sagde.

Forskere sagde, at forskellen skyldes den asymmetriske egenskab af det 2-dimensionelle materiale. Nanopartikler er normalt enten hydrofobe - vandafvisende, som olie - eller hydrofil, vandlignende, sagde Feng Wang, en post-doc forsker, der delte førsteforfatteropgaver med Luo.

"Vores er begge dele, " sagde han. "Vores er Janus og også strengt amfifil."