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Jul 06, 2023

油中水型エマルションの相および粘度挙動に対する化学物質の影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4100 (2023) この記事を引用 1574 アクセス数 5 引用数 1 オルトメトリクスの詳細 人口増加により、エネルギー、特に化石の必要性が高まっています。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4100 (2023) この記事を引用

1574 アクセス

5 引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

人口増加により、エネルギー、特に化石燃料の必要性が年々増加しています。 新しい貯留層の探索と新しい井戸の掘削のコストは非常に高いため、ほとんどの貯留層は耐用年数の第 1 期と第 2 期を過ぎており、EOR 手法を使用する必要があります。 水ベースの石油増進回収 (EOR) 法は、この分野で人気のある方法の 1 つです。 この方法ではエマルション形成の可能性が高く、安定したエマルションを形成することで粘度や流動性が向上します。 この研究では、エマルジョンの安定性と粘度に影響を与えるパラメーターが段階的に調査されました。 最初のステップでは、50% (v/v) の水が最良の水分カットとして選択されています。 塩の種類とその最適な濃度は、第 2 ステップで平均液滴サイズを測定することによって評価されました。 3 番目のステップでは、エマルションの安定性と粘度に対する SiO2 ナノ粒子と界面活性剤 (span80) の影響を調査しました。 その結果、最高粘度により水カット量は50%が最適でした。 塩の収率は以下の通りでした：MgCl2 > CaCl2 > MgSO4 > Na2SO4 > NaCl。 最高の収率は、濃度 10,000 ppm の MgCl2 に関連していました。 最後に、ナノ粒子と界面活性剤の相乗効果により、それぞれを単独で使用した場合よりも高い安定性と粘度が得られることが示されました。 ナノ粒子の最適濃度は０．１％（ｗ／ｗ）に等しく、界面活性剤の最適濃度は２００ｐｐｍに等しいことに留意されたい。 一般に、安定状態は、濃度 10,000 ppm の MgCl2 塩による 50% 水分カット、​​濃度 0.1% の SiO2 ナノ粒子および濃度 200 ppm のスパン 80 界面活性剤の存在下で得られました。 この研究から得られた結果は、水ベースの EOR 操作パラメーターの最適な選択に関する重要な洞察を提供します。 粘度は、安定性と液滴サイズに関して同様の傾向を示しました。 平均粒子サイズが減少する（または安定性が増加する）につれて、エマルション粘度は増加しました。

人口増加により、エネルギー、特に化石燃料の必要性が年々増加しています。 エクソンモービルは、2040 年までにエネルギー需要が 2018 年と比較して 25% 増加すると予測しています。さらに、世界のほとんどの貯留層は寿命の第 2 期と第 3 期にあるため、貯留層の効率を高め、石油回収の強化を図る必要があります。方法が強く感じられます1,2。 油層における一般的な EOR 法の 1 つは、ナノ粒子、界面活性剤の注入、さまざまな塩分濃度の水の注入、ポリマーの注入、またはこれらの組み合わせなどの水ベースの方法です。 これらの化学物質をリザーバーに注入すると、エマルジョン形成の条件が作成され、粘性のあるフィンガリング現象が防止されます。 したがって、流体フロントはほぼ真っ直ぐになります。 安定したエマルジョンは、貯留層からの石油生産を大幅に増加させることができます4、5、6、7。 ペイら。 彼らの研究では、ナノ流体による安定化エマルジョンを使用した場合と使用しない場合のフラッディングを比較しました。 彼らは、次の 2 つのメカニズムを備えたナノ流体による安定したエマルジョンの注入により、置換効率が向上することを発見しました: (1) 水が流れる高浸透性の経路を遮断する。 (2) トラップされた油を動員する。 彼らはまた、シリカナノ粒子の濃度が 0.4% の場合、界面活性剤の濃度が増加すると安定性が高まるとも述べています8。 エマルジョンの形成は、すべての生産段階（貯留層の内部からパイプライン、さらには掘削液の処理まで）で可能です9。

EOR で使用されるエマルションは、油と水の 2 相の界面に存在することで界面張力を低下させる乳化剤によって提供されることが多く、これにより安定性と乳化の容易さが向上します10。 界面活性剤は、エマルジョンの形成を促進し、安定性を高めるために使用できます。 これらの材料は、エマルジョンの安定性のために界面活性剤のみが使用されている系の界面張力を低下させることにより、エマルジョンの安定性を変化させることができます。 界面活性剤は温度に敏感であり、貯留層岩石への吸着性が高いため、EOR プロセスの効果的な流体としての使用には多くの制限があります 11,12。 ナノ粒子は、貯留層スケールでこれらの問題を克服するために提案されています。 界面活性剤とナノ粒子の相乗効果により、エマルション液滴の合体を防ぐ機械的障壁が形成されます 13,14。 さらに、エマルションの熱安定性と粘度を高めることにより、EOR プロセスを改善できます 15、16、17。 ナノ粒子と界面活性剤をエマルションの形成に使用すると、これら 2 つの材料のいずれか 1 つだけを使用した場合よりも安定性がさらに高まり、界面活性剤の消費量が大幅に削減されます 18、19、20。