Nu finns det bevis för att olja och vatten blandas. Ungefär.

Forskare vid Rice Universitys Brown School of Engineering visar att mikroskopiska saltvattendroppar emulgerar råolja när var och en har rätt sammansättning. Att förstå hur de kombineras är viktigt för att förbättra oljeutvinningen.

Riskemi- och biologiskingenjören Sibani Lisa Biswal och hennes kollegor gick långt för att karakterisera de tre elementen som är viktigast för oljeutvinning:berg, vatten och själva råoljan.

De bekräftade att brunnar är mer produktiva när vatten med rätt saltkoncentration noggrant anpassas till både oljan och berget, karbonat- eller sandstensbildning. Om saltlösningen med låg salthalt kan skapa emulsionsdroppar i en specifik råolja, saltlösningen tycks också förändra bergets vätbarhet. Vätbarheten avgör hur lätt berget kommer att släppa ut olja.

Teamets arbete visas i Nature-tidskriften med öppen tillgång Vetenskapliga rapporter .

Medförfattare Jin Song sa att de första antydningarna till havsvattnets effekt kom från brunnar i Nordsjön. "Oljebolag upptäckte att när de injicerade havsvatten, som har relativt låg salthalt, oljeutvinningen var förvånansvärt bra, " han sa.

Även med den förståelsen, han sa att forskningen har varit begränsad. "Vanligtvis inom olje- och gasindustrin, när de tittar in i vatten med låg salthalt, de tenderar att fokusera på effekten av saltlösningen och ignorera effekten av oljan, sa Song, som tog sin Ph.D. på Rice i år och är nu forskare på Shell.

"Så folk har inte kunnat hitta en bra indikator eller någon korrelation mellan effektiviteten av lågsaltvatten och experimentella förhållanden, "sa han." Vårt arbete är det första som identifierar några av oljans egenskaper som indikerar hur effektiv denna teknik kan vara inom ett specifikt område.

Teamet testade hur injicerad saltlösning sprids och hur det påverkar oljans gränssnittsspänning och elektrostatiska interaktioner med berg.

"Hur man karakteriserar vätbarhet exakt är en utmaning, " sa Biswal. "Ofta, vi antar att reservoarberget under jorden är i ett blandat-vått tillstånd, med regioner som är oljevåta och regioner som är vattenvåta.

"Om du kan ändra dina oljevåta platser till vattenvåta platser, då finns det mindre drivkraft för att hålla oljan mot mineralytan, "sa hon." I vatteninjektion med låg salthalt, saltlösningen kan tränga undan den fångade oljan. När du byter från oljevåt till vattenvåt, oljan frigörs från mineralytan."

Forskarna testade två saltlösningar, en hög salthalt och en med en fjärdedel av saltvattnet i havsvatten, på Indiana kalkstenskärnor mot sex råoljor från Mexikanska golfen, Sydostasien och Mellanöstern och en sjunde olja med tillsatt asfalten. De fann att saltlösning med hög salthalt tydligt hämmade vattendroppar från att emulgera i råolja, till skillnad från proverna med låg salthalt.

För att bättre förstå emulsionens termodynamiska natur, Risforskare Wenhua Guo tog bilder med kryogen elektronmikroskop av cirka 100 blandningar av olja och vatten. Eftersom olja är ogenomskinlig, proverna måste placeras i mycket tunna behållare, och sedan fryst med flytande kväve för att hålla dem stabila för avbildning.

"Det här är första gången någon har sett dessa vattendroppar inuti råolja, ", sa Biswal. "De uppstår spontant inuti råoljan när du utsätter den för en saltlösning med låg salthalt."

Bilderna avslöjade droppar som varierade i storlek från 70 till drygt 700 nanometer. Biswal sa att kemiska ytaktiva ämnen - aka tvål - också är bra på att lossa olja i en behållare, men är oöverkomligt dyra. "Du kan ändra saltkoncentrationen för att ändra sammansättningen av saltlösningen och få samma effekt som när du inkluderar tvättmedlet, " sa hon. "Så det är i grunden en lågkostnadsteknik som försöker uppnå samma mål som tvättmedel."