科学家们正在研发一种新型廉价成分，可以使二氧化碳在石油开采中更努力、更智能地工作。
匹兹堡大学的一对研究人员最近从国家能源技术实验室获得了130万美元的非常规天然气和石油技术资助，他们正在解决一个困扰石油行业数十年的问题。他们的解决方案可能为未来捕获温室气体排放物提供市场。
匹兹堡大学化学工程教授埃里克·贝克曼解释说，油藏不是充满巨大地下洞穴的大型池塘，等待被吸上来；相反，石油嵌入在多孔岩石的小腔室中，通常需要一些东西将其挤出来。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
贝克曼说：“当你进行[石油]开采时，大部分石油仍然留在地下。” “当我们谈论德克萨斯州或俄克拉荷马州的一个油田枯竭时，这并不意味着它是空的。”
一种常用的提高原油采收率的策略是将水注入油井，但正如俗话所说，油和水不相容。钻井人员需要数百万加仑的水来进行这一过程，这最终会污染水源，并且仍然会留下大量石油。
现在，石油公司在一些油井中交替注入水和液态二氧化碳。二氧化碳在高压下形成液体，并且比水更能削弱石油对岩石的吸附力。然而，其液态形式往往太稀薄，无法扫过油藏推动石油；相反，它像手指一样穿透油藏。液态二氧化碳的粘度大约是水的 1/20，是各种原油粘度的 1/5 到 1/15。
来回切换可以让钻井人员溶解然后将石油从束缚中挤出来，但这很繁琐，而且仍然无法将所有原油都开采出来。贝克曼说：“[钻井人员]获得的石油量不是他们想要的，但总比没有好。”
这不是一个新问题。自 20 世纪 80 年代以来，科学家、工程师和开发商一直在寻找使液态二氧化碳的粘度更像水的方法。国家能源技术实验室区域大学联盟的教员、匹兹堡大学化学和石油工程教授鲍勃·埃尼克说：“长话短说，所有人都失败了。” “根本原因是，每个人都在尝试现成的化学品。”
尽管其他参与者退出了，但埃尼克和贝克曼继续寻找使液态二氧化碳更粘稠的可行方法。埃尼克说：“有些人认为我们是疯子，就像堂吉诃德一样。”
对增稠剂的长期探索
研究人员最终确实开发出了一种可以使液态二氧化碳增稠的化合物。埃尼克说：“这只是一项技术上的成功，这意味着它在实验室中有效，但增稠剂太贵了，永远无法在现场使用。” 该化合物使用了氟，这使其成本高昂且对环境有害。
研究人员现在正在研究三种新的化合物类别，这些类别可以实现相同的目标，但成本更低，环境风险也最小。一种方法是使用小烃链。另一种方法是使用胺基，胺基实际上与二氧化碳发生化学反应。第三种策略是将两种前体分别混合到液体中，当它们在溶液中相遇时会相互作用。
这些物质通常有一个部分对溶剂（在本例中为二氧化碳）具有高亲和力，还有一个部分对溶剂具有厌恶性。在分子水平上，这会产生相互作用，从而使液体增稠。
但这比制作酱汁或肉汁要复杂得多。挑战在于正确配制化合物，使其均匀地分散在溶剂中，而不是形成团块或簇，从溶液中析出。“[增稠剂]倾向于自组装，我们希望它们做的是自组装成一条非常长的线，”埃尼克说，他补充说，增稠剂还需要在不搅拌或加热的情况下融入二氧化碳，以降低成本。“如果需要花费太多精力，那就不值得了。”
目前，石油公司的大部分二氧化碳来自天然地下构造，每天注入近 10 万吨。碳捕获系统最终可能会获得这个市场的一部分份额。未来，如果国会立法规定人们必须捕获二氧化碳，民主党人和共和党人可能会同意，从化石燃料中封存二氧化碳最自然的方式是将其注入回它来自的地下。
燃煤发电厂排放的二氧化碳量巨大。解决这个问题的一种方法是将其分离出来并出售给石油公司，用于油井注水。埃尼克解释说，仅使用二氧化碳进行石油开采也将节省大量用水。如果石油公司购买更多二氧化碳，这将有助于资助将二氧化碳从发电厂输送到油井所需的管道。
研究资金将于明年生效，科学家们预计将取得快速进展。贝克曼说：“我认为到 2013 年底，我们将获得一些有趣的实验室结果。”
经 Environment & Energy Publishing, LLC 许可，转载自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500