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Jul 06, 2023

오일 에멀젼의 물의 위상 및 점도 거동에 대한 화학 물질의 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 4100(2023) 이 기사 인용 1574 액세스 5 인용 1 Altmetric Metrics 세부 정보 인구 증가로 인해 에너지, 특히 화석 연료의 필요성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 4100(2023) 이 기사 인용

1574 액세스

5 인용

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

인구 증가로 인해 에너지, 특히 화석 연료에 대한 수요가 매년 증가하고 있습니다. 새로운 저수지를 탐사하고 새로운 유정을 시추하는 데 드는 비용이 매우 높기 때문에 대부분의 저수지가 첫 번째와 두 번째 수명을 지났으므로 EOR 방법을 사용할 필요가 있습니다. 수성 강화 오일 회수(EOR) 방법은 이 분야에서 널리 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 에멀젼 형성 가능성이 높기 때문에 안정적인 에멀젼을 생성함으로써 점도 및 이동성이 향상된다. 본 연구에서는 에멀젼의 안정성과 점도에 영향을 미치는 매개변수를 단계별로 조사했습니다. 첫 번째 단계에서는 50%(v/v)의 물이 가장 좋은 워터 컷으로 선택되었습니다. 두 번째 단계에서는 평균 액적 크기를 측정하여 소금의 종류와 최상의 농도를 평가했습니다. 세 번째 단계에서는 SiO2 나노입자와 계면활성제(span80)가 유화 안정성과 점도에 미치는 영향을 조사했습니다. 결과에 따르면 최대 점도로 인해 최적의 워터 컷 양은 50%로 나타났습니다. 염의 수율은 다음과 같습니다: MgCl2 > CaCl2 > MgSO4 > Na2SO4 > NaCl. 최고의 수율은 10,000ppm 농도의 MgCl2와 관련이 있습니다. 마지막으로 나노입자와 계면활성제의 시너지 효과로 각각 단독으로 사용한 경우보다 안정성과 점도가 더 높은 것으로 나타났다. 나노입자의 최적 농도는 0.1%(w/w)이고, 계면활성제의 최적 농도는 200ppm이라는 점에 유의해야 합니다. 일반적으로 10,000ppm 농도의 MgCl2 염과 0.1% 농도의 SiO2 나노입자 및 200ppm 농도의 스팬 80 계면활성제가 있는 50% 워터컷에서 안정한 상태를 얻었습니다. 이 연구에서 얻은 결과는 수성 EOR 작동 매개변수의 최적 선택에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다. 점도는 안정성 및 액적 크기와 유사한 경향을 나타냈습니다. 평균 입자 크기가 감소할수록(또는 안정성이 증가할수록) 에멀젼 점도는 증가했습니다.

인구 증가로 인해 에너지, 특히 화석 연료에 대한 수요가 매년 증가하고 있습니다. 엑슨모빌(Exxon Mobil)은 2040년까지 에너지 수요가 2018년 대비 25% 증가할 것으로 전망하고 있다. 더욱이 전 세계 대부분의 저장소가 수명 2, 3기에 있기 때문에 저장소의 효율성을 높이고 향상된 석유 회수 활용이 필요하다. 방법이 강하게 느껴집니다1,2. 석유 저장소의 일반적인 EOR 방법 중 하나는 나노입자, 계면활성제 주입, 염도가 다른 물 주입, 폴리머 주입 또는 이들의 조합과 같은 수성 방법입니다3. 이러한 화학물질을 저장소에 주입하면 에멀젼 형성 조건을 만들고 점성 핑거링 현상을 방지할 수 있습니다. 따라서 유체 전면은 거의 직선이 됩니다. 안정적인 유제는 저장소4,5,6,7에서 석유 생산량을 크게 증가시킬 수 있습니다. Peiet al. 연구에서 나노유체를 사용하여 안정화된 유제 유무에 따른 범람을 비교했습니다. 그들은 두 가지 메커니즘을 갖춘 나노유체에 의한 안정한 유제 주입이 변위 효율을 증가시킨다는 것을 발견했습니다. (1) 물이 흐르는 높은 투과성 경로를 차단합니다. (2) 갇힌 기름을 동원했습니다. 그들은 또한 실리카 나노입자 농도가 0.4%일 때 계면활성제 농도가 증가함에 따라 안정성이 증가한다고 밝혔습니다8. 유제 형성은 모든 생산 단계에서 가능합니다(저장소 내부부터 파이프라인 및 시추 유체 처리까지)9.

EOR에 사용되는 에멀젼은 오일과 물의 두 상 경계면에 존재하여 계면 장력을 감소시켜 안정성과 유화 용이성을 높이는 유화제에 의해 제공되는 경우가 많습니다10. 계면활성제는 유화액의 형성을 촉진하고 안정성을 높이기 위해 사용될 수 있습니다. 이러한 물질은 에멀젼 안정성을 위해 계면활성제만 사용했던 시스템에서 계면 장력을 감소시켜 에멀젼의 안정성을 변경할 수 있습니다. 온도에 대한 계면활성제의 민감성과 저수지 암석에 대한 높은 흡착성으로 인해 EOR 공정에 효과적인 유체로 사용하는 데에는 많은 제한이 있습니다11,12. 저수지 규모에서 이러한 문제를 극복하기 위해 나노입자가 제안되었습니다. 나노입자와 계면활성제의 시너지 효과는 에멀젼 액적의 유착을 방지하는 기계적 장벽을 생성합니다13,14. 또한 에멀젼의 열 안정성과 점도를 높여 EOR 공정을 개선할 수 있습니다15,16,17. 에멀젼 형성을 위해 나노입자와 계면활성제를 사용하면 두 가지 물질 중 하나만 사용하는 경우에 비해 안정성이 향상되고 계면활성제의 소모도 크게 줄어듭니다18,19,20.