Nu is er bewijs dat olie en water zich mengen. Soort van.

Wetenschappers van de Brown School of Engineering van Rice University laten zien dat microscopisch kleine zoutwaterdruppeltjes ruwe olie emulgeren als ze de juiste samenstelling hebben. Begrijpen hoe ze combineren is belangrijk voor een betere oliewinning.

Rijst chemisch en biologisch ingenieur Sibani Lisa Biswal en haar collega's deden veel moeite om de drie elementen te karakteriseren die het belangrijkst zijn voor oliewinning:steen, water en de ruwe olie zelf.

Ze bevestigden dat putten productiever zijn wanneer water met de juiste zoutconcentratie zorgvuldig wordt afgestemd op zowel de olie als het gesteente, carbonaat- of zandsteenvorming. Als de pekel met een laag zoutgehalte emulsiedruppels kan vormen in een specifieke ruwe olie, de pekel lijkt ook de bevochtigbaarheid van het gesteente te veranderen. De bevochtigbaarheid bepaalt hoe gemakkelijk het gesteente olie afgeeft.

Het werk van het team verschijnt in het open-access tijdschrift Nature Wetenschappelijke rapporten .

Co-hoofdauteur Jin Song zei dat de eerste tekenen van het effect van zeewater afkomstig waren van bronnen in de Noordzee. "Oliemaatschappijen ontdekten dat wanneer ze zeewater injecteerden, die een relatief laag zoutgehalte heeft, oliewinning was verrassend goed, " hij zei.

Zelfs met dat begrip, hij zei dat het onderzoek beperkt is. "Meestal in de olie- en gasindustrie, als ze in water met een laag zoutgehalte kijken, ze hebben de neiging zich te concentreren op het effect van de pekel en het effect van de olie te negeren, " zei Lied, die zijn Ph.D. bij Rice dit jaar en is nu onderzoeker bij Shell.

"Dus mensen hebben geen goede indicator of enige correlatie kunnen vinden tussen de effectiviteit van water met een laag zoutgehalte en experimentele omstandigheden, " zei hij. "Ons werk is het eerste dat enkele eigenschappen van de olie identificeert die aangeven hoe effectief deze techniek op een specifiek gebied kan zijn.

Het team testte hoe geïnjecteerde pekel wordt verspreid en hoe het de grensvlakspanning van oliën en elektrostatische interacties met gesteente beïnvloedt.

"Het is een uitdaging om de bevochtigbaarheid nauwkeurig te karakteriseren, "Zei Biswal. "Vaak, we nemen aan dat het ondergrondse reservoirgesteente zich in een gemengde natte toestand bevindt, met regio's die olienat zijn en regio's die waternat zijn.

"Als je je olie-natte locaties kunt veranderen in water-natte locaties, dan is er minder een drijvende kracht om de olie aan het minerale oppervlak te houden, "zei ze. "In waterinjectie met een laag zoutgehalte, de pekel kan de opgesloten olie verdringen. Als je verandert van olie-nat naar water-nat, de olie komt vrij van het minerale oppervlak."

De onderzoekers testten twee pekels, een met een hoog zoutgehalte en een met een kwart van het zoutgehalte van zeewater, op kalksteenkernen in Indiana tegen zes ruwe oliën uit de Golf van Mexico, Zuidoost-Azië en het Midden-Oosten en een zevende olie waaraan asfalteen is toegevoegd. Ze ontdekten dat pekel met een hoog zoutgehalte duidelijk verhinderde dat waterdruppels emulgeren in ruwe, in tegenstelling tot de monsters met een laag zoutgehalte.

Om de thermodynamische aard van de emulsie beter te begrijpen, Rijstonderzoeker Wenhua Guo nam cryogene elektronenmicroscoopbeelden van ongeveer 100 mengsels van olie en water. Omdat olie ondoorzichtig is, de monsters moesten in zeer dunne containers worden geplaatst, en vervolgens ingevroren met vloeibare stikstof om ze stabiel te houden voor beeldvorming.

"Dit is de eerste keer dat iemand deze waterdruppels in ruwe olie heeft gezien, " zei Biswal. "Ze ontstaan ​​spontaan in de ruwe olie wanneer je deze blootstelt aan een zoutarme pekel."

De afbeeldingen onthulden druppeltjes die in grootte varieerden van 70 tot iets meer dan 700 nanometer. Biswal zei dat chemische oppervlakteactieve stoffen - ook wel zeep genoemd - ook goed zijn in het losmaken van olie in een reservoir, maar zijn onbetaalbaar. "Je kunt de zoutconcentratie veranderen om de samenstelling van de pekel te wijzigen en hetzelfde effect te krijgen als bij het toevoegen van het wasmiddel, "zei ze. "Dus het is eigenlijk een goedkope techniek die hetzelfde doel probeert te bereiken als wasmiddel."