Dr Igor Ivanishin, en postdoktor vid Harold Vance Department of Petroleum Engineering vid Texas A&M University, har förstahandserfarenhet av oljeproduktionens frustrationer. Han tillbringade nio år som hydraulisk sprickingenjör på drift- och serviceföretag i Ryssland. Några år sedan, han kom till Texas A&M för att ta sin doktorsexamen samtidigt som han grävde ner sig i ett återkommande återvinningsproblem i karbonatreservoarer:Varför producerar de inte olja som förutspått?

Ivanishin undersöker variationer i den kemiska sammansättningen av dolomit- och kalcitmineraler för att bevisa varför en helhetslösning för brunnsstimulering i karbonatreservoarer inte alltid fungerar. Eftersom dessa formationer förekommer över hela världen, hans forskning har uppmärksammats av flera stora olje- och gasbolag som vill samarbeta med honom och förbättra brunnsstimuleringsverksamheten.

Det kemiska kristallina gittret av ideal dolomit har regelbundet alternerande lager av kalcium och magnesium. När dolomiter bildas naturligt i sedimentära bergarter, extra kalciumjoner kan ersätta magnesiumjoner. Denna modifiering expanderar kristallgittret och gör det mindre stabilt. En liknande situation inträffar i kalcit, ett mineral som inte innehåller magnesium eller andra joner i ren form men kan i reservoarer.

Sådana variationer är typiska i sedimentära bergarter men beaktas ännu inte i mjukvarumodeller för brunnsstimulering. Nuvarande modelleringsmetoder antar att både dolomit och kalcit har en idealisk kemisk sammansättning som inte varierar rumsligt inom karbonatreservoaren. Således, Reservoarberget tros reagera i samma takt överallt när syror injiceras för att lösa upp berget och bilda kanaler eller maskhål för olja och andra kolväten att färdas genom.

"Jag hittade publikationer som rapporterade förekomsten av föroreningar i karbonater, men författarna tänkte inte på variation i den kemiska strukturen hos dessa mineral, " sa Ivanishin. "Det här är små saker på ångströmsnivå, så det är svårt att föreställa sig att en så liten variation i kemisk sammansättning kan påverka mineralets stabilitet, men det gör det."

Som doktorand, Ivanishin rådfrågade geologer, mineraloger och kemiska geologer i ämnet. Han tog emot och samlade personligen dolomitprover från hela världen. Inledande kemisk sammansättningsanalys av de olika proverna hjälpte honom att välja dolomiter med varierande överskott av kalciuminnehåll. Reaktionen av dessa prover med saltsyra avslöjade att med extra kalcium, ett kalciumupptag, ökade upplösningen av dolomit upp till fem gånger högre än vanligt. Han drog slutsatsen att eftersom den kemiska sammansättningen av dolomit varierar rumsligt, injicerade syror skulle ojämnt lösa upp berget i målzonen och inte färdas längre in i reservoaren, lämnar vissa områden orörda.

För sin postdoktorala forskning, Ivanishin arbetar med en stor samling kalcit från Japan. Han vill avgöra om magnesiumjoner i kalcit också ändrar upplösningshastigheten för detta mineral i syror. Om kalcit beter sig på samma sätt som dolomit, detta bör påverka utformningen av stimuleringsbehandlingar och andra operationer i karbonatformationer, såsom CO ₂ injektion.

Ivanishin arbetar för närvarande med att skapa datorsimuleringar av dessa molekylära varianser och associerade upplösningsreaktioner så att de enkelt kan delas och studeras. Hans mål är att ge information till företag och rådgöra med dem om tillämpningar av denna upptäckt inom området.

Även om utredningen kräver hårt arbete och långa timmar, Ivanishin är glad att problemet ledde honom till College Station, Texas. För flera år sedan, han pratade med gästande internationella talare på sitt tidigare jobb om karbonatåtervinningsfrågan, inklusive professorer från Texas A&M. Han bestämde sig för att utforska universitetet personligen som gäststudent, kom sedan tillbaka när han upptäckte att det var rätt ställe att vara på.

"Jag bestämde mig för att nästa steg i min karriär skulle vara en doktorsexamen från ett av de bästa universiteten i världen, " sade Ivanishin. "Erfarenheterna här, prata med människor från olika företag, arbeta med andra ingenjörer, utbyta idéer med experter från olika områden och samla information, är som en kontaktpunkt med hela petroleumteknikvärlden."