Zeitschrift für Sozialwissenschaften

Abstrakt

Intelligente Lösungen für die Herausforderungen der Öl- und Gasindustrie

Majid S. Al-Ruqeishi

Rohöl ist die attraktivste Energiequelle. Es entsteht tief in der Erde bei hohen Temperaturen und Drücken. Die Gewinnung dieser Energieressource erfordert teure Bohr- und Extraktionsprozesse. Die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften des Öls hängen von der Quelle des organischen Materials, der Temperatur und der Hitze ab. Je höher die Viskosität des Öls, desto schwieriger ist es, es zu gewinnen. Schweröl ist die Bezeichnung für Öl mit einer API-Dichte zwischen 10 und 20 und einer hohen Viskosität <10.000 cP. Seine Gewinnung ist technologisch anspruchsvoll und teuer. Aufgrund der hohen finanziellen Erträge in diesem Geschäft wurden viele Lösungen erforscht. In dieser Studie schlagen wir neue intelligente Lösungen vor, die einzigartige Eigenschaften von Nanopartikeln unterschiedlicher Form und Größe nutzen, um die Viskosität von Schweröl zu verringern und es leichter zu gewinnen. Nanopartikel sind 1 bis 100 nm groß, haben ein hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis, eine hohe Wärmekapazität, eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, eine geringe Wärmeausdehnung und hohe Schmelztemperaturen. Eine Kombination einiger dieser Eigenschaften wurde genutzt, um Lösungen für Bohr- und Schwerölviskositätsprobleme zu erforschen. Beim Bohren können Probleme wie das Feststecken von Rohren, verlorene Flüssigkeitszirkulation, Formationsschäden, Erosion des Bohrlochs, thermische Instabilität von Bohrflüssigkeiten und deren unzureichende Geleigenschaften durch die Kontrolle und Optimierung der Rheologie der Bohrflüssigkeit gelöst werden. Um die Leistung wasserbasierter Bohrflüssigkeiten unter derartigen rauen Lagerstättenbedingungen zu verbessern, wurde eine einfache Behandlung auf Basis der Nanotechnologie eingesetzt, indem selbst Nanozusätze synthetisiert wurden. 1–3 Gewichtsprozent Nanozusätze erhöhen die Flüssigkeitsdichte um etwa 5 % und die dynamische Viskosität um 20 % und verringern den Flüssigkeitsverlust um 50 %. Darüber hinaus bildet es mit der Umgebung der Formation einen dünnen, glatten Schlammkuchen. Bei Umgebungstemperaturen können Rohöl und Bitumen aufgrund ihrer hohen Viskosität nicht durch Reservoirgestein fließen. Folglich kann der Energieaufwand für die Produktion und Aufbereitung eines Barrels Öl bis zu 40 % der gesamten aus der Rohölressource verfügbaren Energie ausmachen. Thermisch verbesserte Ölgewinnungsverfahren, wie beispielsweise die dampfunterstützte Gewinnung oder auch In-situ-Verbrennungen, werden eingesetzt, um das Öl zu verbessern und seine physikalisch-chemischen Eigenschaften zu erhalten. Alle diese Gewinnungsverfahren sind teuer, kompliziert und müssen regelmäßig gewartet werden. Deshalb sind direkte und kostengünstige Lösungen die Hauptziele für eine In-situ-Verbesserung. Unsere Studie zeigt ein alternatives Verfahren, mit dem Schweröl durch Cracken gewonnen und dessen Produktion und Verbesserung unterstützt werden kann. Für das Cracken von Schweröl wurden Nanostäbe aus Eisenoxid (IONRs) mit einer umweltfreundlichen Methode synthetisiert. Diese Stäbe wurden in 1 l Schweröl (12 API) eingebettet, gut damit vermischt und direkter Mikrowellenbestrahlung ausgesetzt. Die Strahlung bewirkt aufgrund der vorhandenen Dipol-Wassermoleküle eine Reduzierung der dynamischen Viskosität des Rohöls.Diese Verringerung konnte um bis zu 50 % gesteigert werden, wenn bei der gleichen Temperatur eine kontrollierte Menge an IONR-Zusätzen hinzugefügt wurde.