Med deras nuvarande tillvägagångssätt, energibolag kan utvinna cirka 35 procent av oljan i varje brunn. Var 1 procent över det, sammansatt i tusentals brunnar, kan innebära miljarder dollar i ytterligare intäkter för företagen och utbud för konsumenter.

Extra olja kan pressas ut ur brunnar med tvångsvatten - ofta billigt havsvatten - men forskare som gör experiment i laboratoriet fann att natrium i vatten hindrar dess förmåga att pressa ut olja, medan andra spårelement hjälper. Forskare experimenterar med olika kombinationer av kalcium, magnesium, sulfater och andra tillsatser, eller "vätbarhetsmodifierare, "i laboratoriet först, med samma kalcit som finns i brunnen. Målet är att avgöra vilket som leder till mest oljeutvinning från berget.

Vanderbilt -universitetets fysiker Sokrates Pantelides och postdoktor i fysik Jian Liu utvecklade detaljerade kvantmekaniska simuleringar på atomskala som exakt förutsäger resultaten av olika tillsatskombinationer i vattnet.

De fann att kalcium, magnesium och sulfater lägger sig längre från kalcitytan, gör den mer vattenblöt genom att modifiera den effektiva laddningen på ytan, förbättra oljeutvinningen. Deras förutsägelser har backats upp av experiment som utförts av deras medarbetare vid Khalifa University i Abu Dhabi:Saeed Alhassan, docent i kemiteknik och chef för Gas Research Center, och hans forskningsassistent, Omar Wani.

"Nu, forskare i labbet kommer att ha ett förfarande genom vilket de kan fatta intelligenta beslut om experiment istället för att bara prova olika saker, "sa Pantelides, Universitetet framstående professor i fysik och teknik, William A. &Nancy F. McMinn professor i fysik, och professor i elektroteknik. "Upptäckten sätter också scenen för framtida arbete som kan optimera val för kandidatjoner."

Lagets papper, "Ändring av vätbarhet och förbättrad oljeutvinning inducerad av proximal adsorption av Na ⁺ , Cl ^- , Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , och så ^2- ₄ joner på kalcit, "visas idag i tidningen Fysisk granskning tillämpad . Det bygger på Pantelides tidigare arbete med vätbarhet, släpptes tidigare i år.

Hans medutredare i Abu Dhabi sa att arbetet kommer att ha en betydande inverkan på oljeindustrin.

"Vi är glada över att belysa kombinationen av molekylära simuleringar och experiment på området för förbättrad oljeutvinning för att möjliggöra mer konkreta slutsatser om huvudfenomenet som styr processen, "Alhassan sa." Detta arbete visar ett klassiskt tillvägagångssätt inom materialvetenskap och implementerar det i olje- och gasindustrin:kombinationen av modellering och experiment för att ge förståelse och lösningar på underliggande problem. "