น้ำมัน

น้ำมันที่จะนำกลับมาใช้ใหม่ถูกจำกัดอยู่ในรูเล็กๆ ภายในหิน ซึ่งมักเป็นหินทราย บ่อยครั้งที่แรงดันตามธรรมชาติในอ่างเก็บน้ำสูงจนน้ำมันไหลขึ้นเมื่อเจาะถึงหินที่มีน้ำมันอยู่ น้ำมันน้อยลงโดยไม่ต้องใช้น้ำ เพื่อรักษาแรงดันภายในอ่างเก็บน้ำ บริษัทน้ำมันได้เรียนรู้ที่จะแทนที่น้ำมันที่ผลิตได้ด้วยการฉีดน้ำ น้ำนี้จะบังคับให้น้ำมันที่อยู่บริเวณใกล้กับจุดที่ฉีดออกมา จุดฉีดจริงอาจอยู่ห่างจากหลุมผลิตหลายร้อยหรือหลายพันเมตร อย่างไรก็ตาม ในที่สุด การฉีดน้ำจะสูญเสียผล เมื่อนำน้ำมันจากรูพรุนที่เข้าถึงได้ง่ายทั้งหมดกลับคืนมาแล้ว น้ำจะเริ่มไหลออกมาจากหลุมผลิตแทนที่จะเป็นน้ำมัน ซึ่งจุดนี้ทำให้วิศวกรปิโตรเลียมไม่มีทางเลือกมากนักนอกจากต้องปิดหลุม อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและชุมชนการวิจัยได้ทำงานมานานหลายทศวรรษเกี่ยวกับโซลูชันต่างๆ เพื่อเพิ่มอัตราการฟื้นตัว นักวิจัยกลุ่มหนึ่งที่ศูนย์วิจัยปิโตรเลียมบูรณาการ (CIPR) ในเมืองเบอร์เกน ร่วมมือกับนักวิจัยในประเทศจีน ได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการกู้คืนน้ำมันจากหลุมให้มากขึ้น ไม่ใช่แค่มากขึ้นเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนประสบความสำเร็จในการกู้คืนน้ำมันที่หลงเหลือในอ่างเก็บน้ำทดสอบ 15 เปอร์เซ็นต์เมื่อพวกเขาร่วมมือกับนักวิจัย CIPR เพื่อค้นหาว่าเกิดอะไรขึ้นในอ่างเก็บน้ำ ขณะนี้พันธมิตรของนอร์เวย์ในความร่วมมือนี้ประสบความสำเร็จในการกู้น้ำมันที่เหลืออยู่ในตัวอย่างหินทะเลเหนือได้มากถึง 50 เปอร์เซ็นต์ การจราจรติดขัดในระดับนาโน น้ำในอ่างเก็บน้ำมันไหลเหมือนน้ำในแม่น้ำ เร่งความเร็วเป็นทางแคบและไหลช้าลงเมื่อเส้นทางกว้างขึ้น เมื่อสูบน้ำเข้าอ่างเก็บน้ำ ความแตกต่างของแรงดันจะบังคับให้น้ำออกจากบ่อฉีดและไปยังหลุมผลิตผ่านรูหินเล็กๆ รูขุมขนเหล่านี้เชื่อมต่อกันด้วยทางเดินที่แคบมากเหมือนอุโมงค์ และน้ำจะเร่งตัวขึ้นเมื่อมันบีบตัวผ่านรูเหล่านี้ วิธีการใหม่นี้ขึ้นอยู่กับการเติมน้ำฉีดด้วยอนุภาคที่เล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางอุโมงค์มาก เมื่อน้ำที่ผ่านการปรับปรุงอนุภาคมาถึงช่องเปิดของอุโมงค์ มันจะเร่งความเร็วได้เร็วกว่าอนุภาค ปล่อยให้อนุภาคสะสมและอุดทางเข้าอุโมงค์ ซึ่งท้ายที่สุดจะปิดผนึกอุโมงค์ สิ่งนี้บังคับให้น้ำต่อไปนี้ใช้เส้นทางอื่นผ่านรูขุมขนและทางเดินของหิน - และในบางส่วนมี น้ำมัน ซึ่งถูกบังคับให้ไหลออกมาพร้อมกับการไหลของน้ำ ผลที่ได้คือน้ำมันที่สกัดจากหลุมผลิตได้มากขึ้นและผลกำไรที่สูงขึ้นสำหรับบริษัทปิโตรเลียม อนุภาคนาโนยืดหยุ่น อนุภาคที่ใช้โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 นาโนเมตร หรือเล็กกว่าอุโมงค์ขนาดกว้าง 10 ไมครอนถึง 100 เท่า นักวิจัยของเบอร์เกนและปักกิ่งได้ทดสอบขนาดและประเภทของอนุภาคต่างๆ เพื่อหาอนุภาคที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการอุดรูพรุนของหิน ซึ่งกลายเป็นอนุภาคนาโนที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งทำจากเส้นใยโพลิเมอร์ที่หดกลับเป็นขด อนุภาคทำจากโพลีอะคริลาไมด์เชิงพาณิชย์ เช่น ที่ใช้ในโรงบำบัดน้ำ อนุภาคนาโนในรูปของแข็ง เช่น ซิลิกามีประสิทธิภาพน้อยกว่า ประเทศจีนครั้งแรกกับการศึกษาภาคสนาม แนวคิดสำหรับวิธีการกู้คืนน้ำมันนี้มาจากนักวิจัยชาวจีนสองคน Bo Peng และ Ming yuan Li ซึ่งสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในเมืองเบอร์เกนเมื่อ 10 และ 20 ปีก่อนตามลำดับ มหาวิทยาลัยเบอร์เกนและมหาวิทยาลัยปิโตรเลียมแห่งประเทศจีนในกรุงปักกิ่งได้ร่วมมือกันมานานกว่าทศวรรษในด้านการวิจัยปิโตรเลียม และสิ่งนี้ได้วางรากฐานสำหรับความร่วมมือในการทำความเข้าใจและปรับปรุงวิธีการของอนุภาค การศึกษาภาคสนามในประเทศจีนไม่เพียงแต่ให้น้ำมันมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนก่อให้เกิดปลั๊กซึ่งต่อมาจะละลายในระหว่างกระบวนการฉีดน้ำ พบอนุภาคนาโนในหลุมผลิตห่างออกไป 500 เมตร Arne Skauge ผู้อำนวยการ CIPR กล่าวว่า "ชาวจีนเป็นคนกลุ่มแรกที่ใช้อนุภาคเหล่านี้ในการศึกษาภาคสนาม "การศึกษาแสดงให้เห็นว่าได้ผล แต่ก็ยังมีคำถามมากมายที่ไม่ได้รับคำตอบเกี่ยวกับวิธีการและเหตุผล ที่ CIPR เราเริ่มจัดหมวดหมู่ขนาดอนุภาค ความผันแปรของขนาด และโครงสร้างของอนุภาค" ในตอนแรกไม่ทราบว่าสามารถใช้อนุภาคในน้ำทะเลได้หรือไม่ เนื่องจากชาวจีนได้ทำการทดลองกับน้ำในแม่น้ำและบ่อน้ำมันบนบก การทดลองในเบอร์เกนโดยใช้ตัวอย่างหินจากทะเลเหนือแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนยังทำงานในน้ำทะเลและช่วยให้น้ำมันตกค้างเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 20-30 เปอร์เซ็นต์ และมากถึง 50 เปอร์เซ็นต์ กำลังมองหาการทดสอบภาคสนาม ตอนนี้นักวิจัยของเบอร์เกนต้องการทดสอบวิธีการขนาดใหญ่ "เราต้องการจะทดลองในทะเลเหนือและกำลังติดต่อกับ Statoil แต่แน่นอนว่าไม่ใช่เราคนเดียวที่หวังโอกาสนี้ เรากำลังแข่งขันกับวิธีการที่มีแนวโน้มมากมายในการเพิ่มอัตราการฟื้นตัว" Mr Skauge อธิบาย "นั่นคือเหตุผลที่เราอาจทดสอบวิธีการบนบกในภูมิภาคอื่นๆ เช่น ตะวันออกกลาง นักแสดงหลายคนจากที่นั่นติดต่อเราหลังจากอ่านเอกสารเผยแพร่ของเรา" คำถามที่ยังไม่มีคำตอบ ในระหว่างนี้ นักวิจัยจะเรียนรู้เกี่ยวกับอนุภาคและรูพรุนให้ได้มากที่สุด Kristine Spildo ผู้จัดการโครงการของ CIPR กล่าวว่า "เรากำลังทำงานอย่างหนักเพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดอนุภาคจึงทำงานได้ดีในหินบางประเภท และเพียงเล็กน้อยในหินประเภทอื่น" "นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพิจารณาว่าทุ่งทะเลเหนือใดเหมาะสมที่สุดกับวิธีการนี้"