Oljebolagen går miste om stora summor utvinnbar olja i okonventionella reservoarer, enligt experter från Penn State.

Forskarna föreslår att företag tillämpar beprövade transportmekanismer för konventionell oljeutvinning men slår återhämtningsstötestenar eftersom de inte står för skillnaden i fysik som finns vid okonventionella reservoarer. Deras forskning publicerades online i december i Society of Petroleum Engineers 'Journal .

"Okonventionella reservoarer är enorma och erbjuder betydande kolvätereserver, "sa Hamid Emami-Meybodi, biträdande professor i petroleum- och naturgasteknik vid Penn State. "Omfattningen av dessa reserver innebär att även en förändring av återvinningen med 1 procent leder till en häpnadsväckande mängd olja. Denna outnyttjade olja har motiverat forskning om förbättrad oljeutvinning från okonventionella reservoarer med vissa konventionella tekniker."

Mer än hälften av den dagliga oljan som produceras i USA kommer från okonventionella formationer. Och den siffran växer när företag utnyttjar landets mer än 35 miljarder fat olja i okonventionella reserver, enligt U.S. Energy Information Administration.

Företag utvecklar okonventionella reservoarer genom att borra långa horisontella brunnar och skapa hydrauliska sprickor så att olja kan flöda för primär återvinning, som för närvarande varierar mellan 3 till 10 procent av den ursprungliga oljemassan på plats. De använder kommersiell programvara utvecklad baserad på Darcys lag för att förutsäga oljeutvinning och reserver. Men, i praktiken, de inser inte att Darcys lag - där flödet är baserat på tryckskillnader - kanske inte är lämpligt för skifferreservoarer, säger forskarna.

Efter primär återhämtning, Emami sa att den befintliga branschpraxisen är att använda en konventionell gasinjektionsteknik som kallas "huff 'n' puff" som förbättrar oljens rörlighet och ökar återvinningen. Under "huff, "brunnen och sprickorna är fyllda med en högtrycksgas, såsom koldioxid eller metan, som följs av en kort "blötläggningsperiod" där brunnen stängs. Brunnen öppnas sedan under "puffen" för att tillåta olja att produceras. Dock, denna konventionella teknik fungerar dåligt för skifferformationer, forskare säger, eftersom diffusion-inte tryckskillnader-är det som främst hjälper oljeåtervinning i dessa formationer som innehåller porer i nanometerstorlek.

"Tänk dig att parfym sprutas i hörnet av ett rum med mycket stilla luft, "Sade Emami." Med tiden, doften kommer att spridas från hörnet till alla delar av rummet. Det är diffusion. "

Gäller oljeutvinning, diffusion är när gasmolekyler rör sig slumpmässigt i olja och minskar dess densitet. Detta skapar en koncentrationsobalans mellan olja i sprickor och oljan i skifferformationen som kommer i kontakt med frakturer, vilket ökar oljetransporten till brunnen.

"Diffusion kräver en betydande blötläggningstid för att vara effektiv, som företag för närvarande inte gör för att de fortfarande antar att tryckskillnader får olja att flöda till brunnar, "sa Russell Johns, George E. Trimble ordförande i jord- och mineralvetenskap och professor i petroleum- och naturgasteknik vid Penn State.

Företag rör sig snabbt med blötläggningsperioden mellan "huff" och "puff" eftersom stängning av en brunn anses vara för dyr. Än, med hjälp av teoretiska beräkningar, forskarna fann att injektion av en gas med låg densitet för blötläggningstider på två månader eller mer kan ha massiva återvinningsvinster, även när man står för driftstoppet. Till exempel, forskare beräknade att återhämtningen i en enda brunn kunde fördubblas eller tredubblas med längre blötläggningsperioder. De fann att metan eller kväve fungerade bättre än koldioxid eftersom metan diffunderar lättare och den totala massan av dessa vätskor som behöver injiceras är mindre.

Emami sa att ytterligare vinster kan göras om fokus läggs på att förbättra transporter som främst orsakas av diffusion istället för tryckskillnader. Forskare arbetar med att skapa experiment som gör att de kan beräkna bidrag av konvektion - tryckskillnader - och diffusion - koncentrationsskillnader - oberoende, och även om metoder för att påskynda diffusionsprocessen.

Denna metod är särskilt relevant, men är inte begränsad, till de stora skifferresurserna i USA. Det finns betydande konsekvenser av denna nya förståelse av fysiken för framtida ekonomisk aktivitet i samband med hållbar utveckling av okonventionella reservoarer, Sa Johns. Det är troligt att återvinningarna kan ökas med två till tre gånger i skifferoljereservoarer med de föreslagna teknikerna, samtidigt som det visar förbättringar för kondensat som innehåller betydande etan.

Metoden kan implementeras i västra Pennsylvania Marcellus eller Utica -skiffer, han lade till.

"Att förstå fysiken skulle vara som att tända ljuset i ett mörkt rum där du har kastat dart, "Sade Emami." Nu när du ser målet, du vet hur du utformar extraktionsmetoden på rätt sätt för att få högsta möjliga resultat och lära dig mest av varje försök. "