En el sentido de las agujas del reloj desde la parte superior izquierda:un diagrama esquemático del sistema de calcita / salmuera / aceite, una supercélula de simulación (esquema de color:Ca-índigo, C-marrón, O-rojo, H-white) con iones en salmuera mostrados esquemáticamente, y el ángulo de contacto de aceite en agua asumiendo un estado de mezcla húmedo inicial y una diferencia (con respecto a la calcita-agua) en la carga efectiva de la superficie. Crédito:Sokrates Pantelides
Con su enfoque actual, las empresas de energía pueden extraer alrededor del 35 por ciento del petróleo en cada pozo. Cada 1 por ciento por encima de eso, compuesto en miles de pozos, puede significar miles de millones de dólares en ingresos adicionales para las empresas y suministro para los consumidores.
El petróleo extra puede ser expulsado de los pozos mediante agua forzada, a menudo agua de mar barata, pero los científicos que realizan experimentos en el laboratorio encontraron que el sodio en el agua impide su capacidad para expulsar el petróleo. mientras que otros oligoelementos ayudan. Los científicos experimentan con varias combinaciones de calcio, magnesio, sulfatos y otros aditivos, o "modificadores de humectabilidad, "en el laboratorio primero, utilizando la misma calcita que está presente en el pozo. El objetivo es determinar cuál conduce a la mayor recuperación de petróleo de la roca.
El físico Sokrates Pantelides de la Universidad de Vanderbilt y el becario postdoctoral en física Jian Liu desarrollaron simulaciones mecánicas cuánticas detalladas a escala atómica que predicen con precisión los resultados de varias combinaciones de aditivos en el agua.
Encontraron que el calcio el magnesio y los sulfatos se asientan más lejos de la superficie de la calcita, haciéndolo más húmedo mediante la modificación de la carga efectiva en la superficie, mejorar la recuperación de petróleo. Sus predicciones han sido respaldadas por experimentos llevados a cabo por sus colaboradores en la Universidad Khalifa en Abu Dhabi:Saeed Alhassan, profesor asociado de ingeniería química y director del Centro de Investigación del Gas, y su investigador asociado, Omar Wani.
"Ahora, Los científicos en el laboratorio tendrán un procedimiento mediante el cual pueden tomar decisiones inteligentes sobre experimentos en lugar de simplemente intentar cosas diferentes, "dijo Pantelides, Profesor Universitario Distinguido de Física e Ingeniería, William A. &Nancy F. McMinn Profesores de Física, y profesor de ingeniería eléctrica. "Los descubrimientos también preparan el escenario para el trabajo futuro que puede optimizar las opciones para los iones candidatos".
El papel del equipo, "Alteración de la humectabilidad y recuperación mejorada de petróleo inducida por la adsorción proximal de Na + , Cl - , California 2+ , Mg 2+ , y entonces 2- 4 iones sobre calcita, "aparece hoy en la revista Revisión física aplicada . Se basa en el trabajo previo de Pantelides sobre humectabilidad, lanzado a principios de este año.
Sus co-investigadores en Abu Dhabi dijeron que el trabajo tendrá un impacto significativo en la industria petrolera.
"Estamos entusiasmados de arrojar luz sobre la combinación de simulaciones moleculares y experimentación en el campo de la recuperación mejorada de petróleo para permitir conclusiones más concretas sobre el principal fenómeno que rige el proceso". ", Dijo Alhassan." Este trabajo muestra un enfoque clásico en la ciencia de los materiales y lo implementa en la industria del petróleo y el gas:la combinación de modelos y experimentos para proporcionar comprensión y soluciones a los problemas subyacentes ".
