Oliemaatschappijen lopen grote hoeveelheden winbare olie in onconventionele reservoirs mis, volgens experts van Penn State.

De onderzoekers stellen voor dat bedrijven beproefde transportmechanismen toepassen voor conventionele oliewinning, maar struikelblokken raken voor herstel omdat ze geen rekening houden met het verschil in fysica dat wordt aangetroffen in onconventionele reservoirs. Hun onderzoek werd in december online gepubliceerd in de Society of Petroleum Engineers' Journal .

"Onconventionele reservoirs zijn enorm en bieden aanzienlijke koolwaterstofreserves, " zei Hamid Emami-Meybodi, assistent-professor aardolie- en aardgastechniek aan Penn State. "De omvang van deze reserves betekent dat zelfs een verandering van 1 procent in de winning zich vertaalt in een duizelingwekkende hoeveelheid olie. Deze onaangeboorde olie heeft geleid tot onderzoek naar verbeterde oliewinning uit onconventionele reservoirs met behulp van enkele conventionele technieken."

Meer dan de helft van de dagelijkse olieproductie in de Verenigde Staten is afkomstig uit onconventionele formaties. En dat aantal groeit nu bedrijven de meer dan 35 miljard vaten olie van het land in onconventionele reserves aanboren. volgens de Amerikaanse Energy Information Administration.

Bedrijven ontwikkelen onconventionele reservoirs door lange horizontale putten te boren en hydraulische breuken te creëren om olie te laten stromen voor primaire winning, die momenteel varieert tussen 3 en 10 procent van de oorspronkelijke oliemassa op zijn plaats. Ze gebruiken commerciële software die is ontwikkeld op basis van de wet van Darcy om oliewinning en -reserves te voorspellen. Maar, in praktijk, ze realiseren zich niet dat de wet van Darcy - waarbij stroming gebaseerd is op drukverschillen - misschien niet geschikt is voor schaliereservoirs, zeggen de onderzoekers.

Na primair herstel, Emami zei dat de bestaande praktijk in de industrie is om een ​​conventionele gasinjectietechniek te gebruiken die bekend staat als "huff 'n' puff" die de oliemobiliteit verbetert en het herstel verhoogt. Tijdens de "huff, " de put en breuken zijn gevuld met een hogedrukgas, zoals kooldioxide of methaan, die wordt gevolgd door een korte "inweek"-periode waarin de put wordt gesloten. De put wordt dan geopend tijdens het "puffen" om olie te kunnen produceren. Echter, deze conventionele techniek werkt slecht voor schalieformaties, onderzoekers zeggen, omdat diffusie - niet drukverschillen - de oliewinning in deze formaties met poriën van nanometergrootte in de eerste plaats helpt.

"Stel je voor dat parfum wordt gespoten in de hoek van een kamer met zeer stille lucht, "Zei Emami. "Na verloop van tijd, de geur verspreidt zich vanuit de hoek naar alle delen van de kamer. Dat is diffusie."

Van toepassing geweest op olieterugwinning, diffusie is wanneer gasmoleculen willekeurig in olie bewegen en de dichtheid ervan verminderen. Dit creëert een onbalans in de concentratie tussen olie in breuken en de olie in de schalieformatie die in contact komt met breuken, waardoor het olietransport naar de put toeneemt.

"Diffusie vereist een aanzienlijke inweektijd om effectief te zijn, wat bedrijven momenteel niet doen omdat ze er nog steeds van uitgaan dat drukverschillen ervoor zorgen dat olie naar bronnen stroomt, " zei Russell Johns, George E. Trimble Leerstoel in Aard- en Minerale Wetenschappen en hoogleraar aardolie- en aardgastechniek aan Penn State.

Bedrijven gaan snel met de inweekperiode tussen de "huff" en de "puf" omdat het sluiten van een put te duur wordt geacht. Nog, met behulp van theoretische berekeningen, de onderzoekers ontdekten dat injectie van een gas met lage dichtheid voor inweektijden van twee maanden of langer enorme herstelwinsten zou kunnen opleveren, zelfs als rekening wordt gehouden met de downtime. Bijvoorbeeld, onderzoekers berekenden dat het herstel in een enkele put zou kunnen worden verdubbeld of verdrievoudigd met langere inweekperiodes. Ze ontdekten dat methaan of stikstof beter werkte dan kooldioxide omdat methaan gemakkelijker diffundeert en de totale massa van deze vloeistoffen die moet worden geïnjecteerd, kleiner is.

Emami zei dat er nog meer winst kan worden geboekt als de nadruk wordt gelegd op het verbeteren van transport dat voornamelijk wordt veroorzaakt door diffusie in plaats van drukverschillen. Onderzoekers werken aan experimenten waarmee ze de bijdragen van convectiedrukverschillen en diffusieconcentratieverschillen onafhankelijk kunnen berekenen. en ook over methoden om het diffusieproces te versnellen.

Deze methode is bijzonder relevant, maar is niet beperkt, aan de enorme Amerikaanse schalievoorraden. Er zijn belangrijke implicaties van dit nieuwe begrip van de fysica voor toekomstige economische activiteit in verband met duurzame ontwikkeling van onconventionele reservoirs, zei Johns. Het is waarschijnlijk dat met de voorgestelde technieken de winning in schalieoliereservoirs met twee tot drie keer kan worden verhoogd, terwijl het ook verbeteringen laat zien voor condensaten die aanzienlijk ethaan bevatten.

De aanpak zou kunnen worden geïmplementeerd in de Marcellus- of Utica-schalie in het westen van Pennsylvania, hij voegde toe.

"Het begrijpen van de fysica zou zijn als het licht aandoen in een donkere kamer waar je darts hebt gegooid, ' zei Emami. 'Nu je het doelwit ziet, je weet hoe je de extractiemethode op de juiste manier ontwerpt om de hoogst mogelijke resultaten te krijgen en het meeste uit elke proef te leren."