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纳米材料

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纳流体钠有助于提取重油

Zhifeng Ren

随着世界上轻油储备的减少,石油公司正越来越多地转向较重的品种(占全球石油储备的70%),以满足不断增长的能源需求。但是,现有的重油开采技术效率低下,价格昂贵,并且对环境的损害超出了二氧化碳的范围。2 最终燃烧石油时产生的排放。美国休斯顿大学的一组研究人员现已开发出一种替代方法,该方法使用廉价的无毒钠基纳米流体从储层中提取重油,在实验室测试中效率为80%。

稠油(即所谓的粘度大于100厘泊或cP的油)和稠度大于10000 cP的超重油的油藏目前正在多个地区开采,尤其是加拿大和委内瑞拉。这些等级的油的高粘度使其难以回收,目前使用了两种主要技术。第一种方法是使用热水和气泡从地表砂中提取油,然后用正戊烷或正庚烷等溶剂稀释。该方法已经使用了数十年,但是它需要大量的水,因此并不适合所有位置。

由于大多数重油资源都位于地表以下,因此, 原位,恢复方法较为普遍。近年来,研究人员已经开发了这些的热变体和非热变体 原位 技术。前者包括用砂子进行冷开采,蒸汽萃取,化学注入和用蒸汽“驱油”油,可用于薄层油层。问题在于这些技术仅限于较浅的层和相对较轻的层(<200 cP)粘性油。

寻求替代技术

虽然热方法像 原位 燃烧和蒸汽驱可以采出较高粘度(可能超过70%)的油,只有在地层较厚时才在经济上可行。生产他们需要的蒸汽还会消耗天然气等燃料,从而导致额外的一氧化碳排放。

为了克服这些挑战,研究人员已开始探索替代技术,包括一些使用纳米材料的技术。此类方法尚未成为主流,到目前为止,开发的纳米材料仅发挥了辅助作用-例如,改变原油的流动行为(流变学)或在蒸煮过程中用作催化剂来升级原油。

80%的回收效率

领导的团队 任志峰,他是 德州超导中心 休斯敦大学(TcSUH)的实验室实验室现在使用钠(Na)纳米流体从沙包中回收80%以上的超重油(粘度超过40万cP)。研究人员通过使用手持式搅拌机将市售的大块钠块与硅油混合,制成了这种纳米流体。这种非反应性溶剂是必要的,因为(我们都记得在学校的化学课上)钠与水接触时会发生非常强烈的反应。

当研究人员向钠纳米流体中添加水时,它会根据公式2Na + 2H进行反应20 –> 2NaOH + H2。该反应中产生的大量热量产生蒸汽,然后以类似于较早的蒸汽驱技术的方式降低了重油的粘度-钠反应相对易于控制且可进行反冲。开始了 原位 只需加水即可。一旦反应完成,钠纳米材料也会消散,这意味着油不会因吸附钠而受损。最后,该技术不使用任何化石燃料来产生蒸汽或热水,从而减少了直接二氧化碳抽油过程中的排放。

“基于这些优势,我们预计,纳米流体钠将成为改变任何粘度的油的革命性技术,同时也是使用纳米技术解决石油工业中石油回收问题的里程碑”,Ren及其同事说。

附带好处

研究人员指出,通过将钠纳米颗粒与硅油混合,颗粒在与水接触之前就分散在整个模拟储层中。这种分散具有在较大面积上引发较小化学反应的作用。研究小组表示,也有可能将钠纳米颗粒分散在其他溶剂(例如戊烷和煤油)中,或者甚至将它们与聚合物或表面活性剂混合以提高采油率。

作为最后的好处,研究人员指出,他们的反应产物之一NaOH(氢氧化钠)通常在油田中使用,以引发不同的反应,从而降低油的粘度-这种技术称为碱性驱油。其他反应产物H2可以用于天然气驱(另一种常用的采油技术),也可以用于通过加氢反应提质重油。

新技术在 今日材料物理学.

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