社会经济学杂志

抽象的

应对石油和天然气行业挑战的智能解决方案

马吉德·S·阿尔·鲁盖什

原油是最具吸引力的能源。它是在地球深处的高温高压下形成的。开采这种能源资源需要昂贵的钻井和提取过程。石油的成分和物理特性取决于有机物质的来源、温度和热量。石油的粘度越大，开采难度就越大。重油是指 API 重力在 10 到 20 之间，粘度高至 <10,000 cP 的石油。开采重油在技术上具有挑战性，而且成本高昂。由于该行业的高财务回报，人们已经探索了许多解决方案。在这项研究中，我们提出了新的智能解决方案，利用不同形状和大小的纳米颗粒的独特性质来降低重油的粘度，使其更容易提取。纳米颗粒的尺寸为 1-100nm，具有高表面体积比、高热容量、出色的导热性、低热膨胀和高熔点。利用其中一些特性的组合来探索钻井和重油粘度问题的解决方案。在钻井过程中，诸如管道卡钻、流体循环失控、地层损坏、井孔侵蚀、钻井液热不稳定及其凝胶性能不足等问题都在于控制和优化钻井液的流变性。因此，为了提高水基钻井液在如此恶劣的油藏条件下的性能，我们采用了一种基于纳米技术的简单处理方法，即合成内部纳米添加剂。1-3 wt% 的纳米添加剂可使流体密度增加约 5%，动态粘度增加约 20%，并减少流体损失 50%。除此之外，它还与地层周围形成一层薄而光滑的泥饼。在环境温度下，原油和沥青由于粘度高而难以流过储层岩石。因此，生产和升级一桶石油所消耗的能量可能高达原油资源可用总能量的 40%。采用蒸汽辅助采油和原位燃烧等热强化采油技术来升级和保存石油的物理化学性质。所有这些采油技术都很昂贵、复杂，并且需要定期维护；因此，直接和廉价的解决方案是高原位升级的主要目标。我们的研究提供了一种替代方法，可以通过裂解来帮助生产和升级这种重油。对于重油裂解过程，采用一种环保方法合成了氧化铁纳米棒 (IONR)。将这些棒嵌入 1 升重油 (12 API) 并充分混合，然后进行直接微波辐射。由于偶极水分子的存在，辐射导致原油的动态粘度降低。当在相同温度下添加一定量的 IONRs 添加剂时，减少量可增加至 50%。