Økt oljeutvinning med suppeingrediens

Nanopartikler av kvarts kan øke utvinningsgraden av olje, mener forskere ved NTNU. Disse partiklene er kjent fra matvareindustrien som antiklumpemiddel.

Av Ronny Setså

– Ved å tilsette nanopartikler av kvarts i vannet som injiseres inn i et reservoar kan utvinningsgraden økes med så mye som ti prosent, forteller Ole Torsæter, professor ved institutt for petroleumsteknologi og anvendt geofysikk ved NTNU.

Nanoteknologi er en relativt ny gren innen EOR-forskning. Torsæter mener bruken av nanofluider, nanopartikler løst i vann, kan bli et viktig grep i fremtiden for å få ut mer av oljen på norsk sokkel.

Les også: 111 dager innefrosset i isen

Økt oljeutvinning (IOR OG EOR)

Oljeutvinning deles gjerne i tre faser. Primær utvinning skjer som følge av det naturlige trykket i reservoaret.

Sekundær utvinning oppnås ved å opprettholde trykket eller dempe trykkfallet og kan gjøres ved å injisere vann eller gass i reservoaret. Tertiær utvinning gjøres ved å tilsette kjemikalier som på ulike måter bidrar til å få opp mer olje uten trykkstøtte.

Litt forenklet kan en si at IOR (improved oil recovery) omfatter alle grep som kan øke produksjonen ut over det som opprinnelig var planlagt, mens begrepet EOR (enhanced oil recovery) brukes mest om tertiær utvinning.

– Nanofluider kan potensielt gi flere ekstra leveår for oljefelter, noe som vil resultere i flere milliarder kroner i økte inntekter, fremholder Torsæter.

Ifølge Torsæter har nanopartikler en svært stor overflate per vektenhet – opp mot 300 m2 per gram.

En nanopartikkel er definert som en partikkel med størrelse på 1 til 100 nanometer. Et nanofluid kan ha en konsentrasjon av partikler på 0,01 til 1 vektprosent.

– Selv små mengder kan endre overflateegenskapene i reservoaret betydelig, sier Torsæter.

Fordi nanopartiklene har så stor overflate, vil de trekke mot de trangeste stedene i reservoaret. På engelsk heter effekten disjoining pressure. På godt norsk kan det kalles kileeffekt.

I et oljeholdig reservoar kan det bety at nanopartiklene legger seg mellom oljedråpene og bergarten i reservoaret. Dermed mister oljen «grepet» og kan flyte med vannet fra injeksjonsbrønnen til produksjonsbrønnen.

Les også: Stålsvamp kan rense skipseksos

Sauser, supper og reservoarer

Nanopartiklene forskerne ved NTNU har lagt sin elsk på består av mer enn 99 prosent silisiumdioksid, som i naturen oftest opptrer som kvarts.

– Vi samarbeider med det tyske kjemikalieselskapet Evonik som hovedsakelig produserer nanopartiklene for andre formål som tilsetning til gummien i bildekk, men også til matvarer, forteller Torsæter.

For kvartspartiklene er kanskje mest kjent som antiklumpemiddel (E551), som vi blant annet finner i supper, sauser og desserter.

Les også: Dette bør du vite om karbonfangst og -lagring

Bedre enn såpe

– På sett og vis fungerer nanofluidet som såpe og polymerer, som er et velkjent middel for økt utvinning av olje. Såpe reduserer grenseflatespenningen slik at oljen lettere kan mobiliseres, forklarer Torsæter.

Men nanopartiklene endrer også egenskapene i reservoaret på andre måter, blant annet endrer de kapillærtrykket, som har betydning for om oljen «løsner» eller ikke.

– Det er flere fordeler med å bruke nanofluider i stedet for såpe. For det første er konsentrasjonene som behøves såpass lave at det blir mye billigere enn å bruke såpe, der det trengs betydelig større mengder, påpeker Torsæter.

En annen fordel er at nanopartiklene er miljøvennlige. Kjemikalier som kan benyttes av operatørselskaper deles inn i ulike kategorier ut fra deres miljøegenskaper.

Flere typer såper ligger i de svarte og røde kategoriene, som representerer kjemikalier som er miljøfarlige. Noen av disse er forbudt å bruke på norsk sokkel.

– Kvarts er praktisk talt det samme som reservoarene består av – sandstein. Dessuten er kvarts blant de mest stabile stoffene som finnes, forklarer Torsæter.

En tredje positiv effekt med bruk av nanopartikler er at de kan flokkulere (klumpe seg) og tette igjen små porer.

– Det tvinger vannet til å finne andre veier gjennom reservoaret og kan dermed ta med seg mer olje, sier Torsæter.

Les også: Hydrogenatomer skader for milliarder

Vil forstå mekanismen bak

Med et velutstyrt laboratorium i instituttets lokaler har Torsæter satt i sving tre PhD-studenter som jobber med å studere nanopartiklenes oppførsel i kjerneprøver av sandstein.

For forskerne vet at nanopartiklene bidrar til å øke utvinningsgraden av olje, men det gjenstår likevel å forstå fullt ut mekanismen som ligger bak. Forskningen på nanofluider ved NTNU skal vare til 2018.

– Vi studerer hvordan nanopartiklenes endrer sandsteinens egenskaper, og hvordan de påvirker vannet og oljen vi har injisert i kjerneprøvene.

– Vi gjør rett og slett alle mulige slags forsøk for å finne ut hva som faktisk gjør at vi får mer olje ut av sandsteinen. Og det kommer vi til å finne ut av, avslutter Ole Torsæter.