Olie-expert Tadeusz Patzek wil ervoor zorgen dat efficiënte winning van olie en gas haalbaar blijft terwijl wetenschappers alternatieve groene energiebronnen vinden.

De dagen van gemakkelijke oliewinning slinken over de hele wereld, een noodzaak voor zorgvuldige en inventieve manieren om de resterende fossiele brandstoffen van de aarde te gebruiken. Tadeusz Patzek bij KAUST is een toonaangevende expert in onshore en offshore olieterugwinningsprocessen. Hij zet zich in om de olie- en gasproductie op een duurzaam niveau te houden om wetenschappers en ingenieurs de kans te geven om vervangende brandstoffen voor de toekomst te vinden.

"Kort gezegd, de sleutel tot mijn onderzoek is hoe de olie- en gaswinning langer in stand te houden, ", zegt Patzek. "Door een veranderend klimaat lijdt het weinig twijfel dat de olie- en gasindustrie drastisch zal moeten veranderen. Olie en gas zijn onbetaalbare hulpbronnen die we verstandig moeten gebruiken en niet gedachteloos moeten verbranden. Veldbeheer op de lange termijn om het uiteindelijke herstel te maximaliseren is nu een belangrijk punt en het verlagen van de productiekosten is een andere zaak."

Patzek arriveerde begin 2015 bij KAUST vanuit de Verenigde Staten, waar hij jarenlang bij Shell Development had gewerkt, de Universiteit van Californië in Berkeley, en de Universiteit van Texas. Naast een belangrijk lid van de faculteit, Patzek is directeur van het nieuwe Ali I. Al-Naimi Petroleum Engineering Research Center (ANPERC) bij KAUST, die hij de afgelopen twee jaar heeft opgezet en opgebouwd.

"ANPERC's focus ligt op het verstandig gebruik van op koolwaterstof gebaseerde energie, werken aan manieren om de resterende aardgas- en oliereserves te winnen met een zo klein mogelijke impact op het milieu, ", zegt Patzek. "Een hoofddoel is om interdisciplinair onderzoek te doen naar vloeistofstroming in complexe geologische formaties. De toekomst van koolwaterstofbrandstoffen is afhankelijk van effectieve stroommechanismen, water gebruiken, warmte en chemicaliën om een ​​efficiënt en veilig herstel te garanderen."

In 1980, binnen enkele weken na aanvang als onderzoeker bij Shell Development, Patzek kwam met een radicaal nieuwe beschrijving van schuimstroming in poreus gesteente. De inzichten uit zijn onderzoek hielpen een revolutie teweeg te brengen in het terugwinnen van schuim - een proces waarbij schuim onder hoge druk wordt gepompt in moeilijk bereikbare oliereservoirs en poreuze rotsen die olie- of gasdruppels bevatten om reserves vrij te maken die anders onmogelijk zouden kunnen worden teruggewonnen.

Patzek is de architect geweest van vele doorbraken in wateroverlast, op schuim en stoom gebaseerde olie- en aardgasterugwinningsprocessen. Als chemisch procesingenieur en toegepast natuurkundige, hij heeft computationele modellering gebruikt om de optimale extractiemethoden voor complexe reservoirs te visualiseren.

Het succes van overstromingen waarbij water wordt gebruikt om olie uit porieruimten in rotsen te verdringen, hangt af van de plaatselijke geologie van een locatie, de pH en het zoutgehalte van het extractiewater, en het water dat al in het gesteente aanwezig is, rekening houdend met de chemische samenstelling van het gesteente zelf. In een artikel uit 2017 Patzek en zijn team gebruikten modellen om de complexiteit aan te tonen van het gebruik van water met een laag zoutgehalte in calciet - een carbonaatmineraal dat vaak wordt aangetroffen in kalksteen1. Op carbonaat gebaseerde reservoirs blijven een uitdaging om uit te winnen, niet in de laatste plaats omdat zuur water calciet snel kan oplossen.

In de afgelopen vijf jaar, Patzek heeft zijn expertise uitgeleend aan het controversiële proces van hydrofracturering, of fracken; de winning van aardgas uit schaliegesteente door uit elkaar te vallen, of breken, de gesteentelagen met behulp van hogedrukvloeistoffen om het gas dat erin vastzit te laten ontsnappen. Patzek's recente werk dat de potentiële opbrengsten van frackingsites in de VS modelleert, suggereert dat voorspellingen van een 'overstroming' van aardgas als gevolg van deze schalieformaties mogelijk overschat zijn.

In oktober 2017, op de jaarlijkse technische conferentie en tentoonstelling in San Antonio, Texas, Patzek's team presenteerde hun huidige onderzoek, waaronder een paper waarin een roman wordt geschetst, eenvoudig op fysica gebaseerd model dat de productie van schalieoliebronnen kan voorspellen2. Hun model maakt gebruik van parameters uit de fysica van oliewinning en geometrieën van gehydrofractureerde bronnen en lijkt nauwkeuriger en robuuster te zijn dan andere voorspellingsmethoden.

Dit zijn het soort oliewinningsmethoden waarvan wetenschappers hopen dat ze de kloof zullen overbruggen terwijl we alternatieve brandstoffen voor de toekomst vinden. Echter, zoals Patzek ons ​​herinnert, de nadruk moet liggen op een revolutie in de kijk op olie en aardgas en ervoor zorgen dat we niet zelfgenoegzaam worden door deze nieuwe winningsmethoden.