Forskare från University of Houston har visat att en billig och giftfri nanofluid kan användas för att effektivt återvinna även tung olja med hög viskositet från reservoarer.

Nanovätskan, tillverkad i en vanlig hushållsblandare med kommersiellt tillgängligt natrium, tillåts för återvinning i laboratorietester av 80 % av extra tung olja med en viskositet på mer än 400, 000 centipoise vid rumstemperatur. Zhifeng Ren, direktör för Texas Center for Superconductivity vid UH och motsvarande författare för en artikel som beskriver arbetet, nämnda återhämtning i fält förväntas vara mindre än de 80 % som visas i labbet; hur mycket mindre kommer att bero på oljefältets förhållanden.

Arbetet, publiceras i Material idag Fysik , föreslår ett genombrott i användningen av nanoteknik för att tillhandahålla kostnadseffektiva och miljömässigt hållbara sätt att producera olja.

Forskarna noterar att så kallad tungolja – resultatet av oljans molekylära struktur – utgör 70 % av de globala oljereserverna, vilket tyder på att det kommer att behövas för att möta ökande energibehov tills rena energikällor är fullt utvecklade. Dagens utvinningsteknik som involverar användning av ånga är dyra och miljöskadliga.

Ren, som också är M.D. Anderson ordförande professor i fysik vid UH, sade nanofluiden fungerar för att utvinna olja från reservoaren genom minst tre mekanismer:

• En kemisk reaktion som uppstår när natriumnanopartiklarna kommer i kontakt med vatten i reservoaren genererar värme, fungerar ungefär som ångöversvämning och andra värmebaserade tekniker för att pressa olja från reservoaren, utan behov av en extern – och växthusgasproducerande – värmekälla.
• Nanofluiden utlöser också en reaktion som producerar natriumhydroxid, en kemikalie som vanligtvis används för alkaliska översvämningar i oljefält. Natriumhydroxid kan stimulera rörelse i oljan och utlösa en reaktion som minskar viskositeten.
• En tredje reaktion producerar vätgas, som kan användas för gasflöden, en annan vanlig oljeåtervinningsteknik.

Natriumnanomaterialen försvinner efter reaktionen, eliminera oro för miljöskador. Optimala koncentrationer kommer att variera beroende på individuella reservoarförhållanden, Ren sa, notera att ökad koncentration av nanomaterialet inte nödvändigtvis ledde till högre oljeutvinning.

Han arbetade med medförfattaren Dan Luo, en postdoktor vid Texas Center for Superconductivity. "Baserat på dessa fördelar, vi räknar med att natriumnanovätskan kan bli en ny teknik för återvinning av olja av vilken viskositet som helst, samt en milstolpe i att använda nanoteknik för att lösa oljeutvinningsproblem inom petroleumindustrin, " de skrev.

Natrium är mycket reaktivt med vatten, antyder att det kan vara användbart för att förbättra oljeutvinningen, men det komplicerade också beredningen – att exponera den för vatten för tidigt innebar att den inte skulle ge de designade fördelarna. Forskarna tog upp det genom att förbereda natriumnanopartiklarna i en silikonolja, låta natriumet spridas genom reservoaren innan det kom i kontakt med vatten i reservoaren, utlöser mindre kemiska reaktioner över ett större område. Det är också möjligt att sprida natriumnanopartiklarna i andra lösningsmedel, inklusive pentan och fotogen, eller till och med att blanda dem med polymerer eller ytaktiva ämnen för att uppnå en högre oljeutvinningshastighet.

Natrium är också ett lätt grundämne, tillåta forskarna att skapa natriumnanopartiklar i silikonoljan, med hjälp av en köksmixer.

Medan papperet fokuserar på att använda nanofluiden för att förbättra återvinning av tung olja, Ren sa att den också kan användas vid produktion av lätt olja, såväl som för mer allmänt hushållsbruk, som att rensa ett fett-täppt rör.