Američtí vědci vyvinuli metodu, jak z vytěžených ložisek získat více ropy a zemního plynu

Vědci z Národní energetické technologické laboratoře (NETL) v USA dosahují významného pokroku ve vývoji nové metody, která by mohla výrazně zvýšit produkci ropy a zemního plynu z nekonvenčních ložisek.

Vědci z Národní energetické technologické laboratoře (NETL) v USA dosahují významného pokroku ve vývoji nové metody, která by mohla výrazně zvýšit produkci ropy a zemního plynu z nekonvenčních ložisek. Tato metoda se zaměřuje na získávání dodatečných zdrojů z břidlicových a jiných těsných rezervoárů, které již prošly primární těžbou uhlovodíků pomocí hydraulického štěpení, ale stále obsahují velké množství ropy a plynu uvězněného v horninách.

Z nekonvenčních ložisek se obvykle vytěží jen malé procento dostupných uhlovodíků. Primární těžba z hydraulického štěpení v těchto formacích se typicky pohybuje mezi 3 % až 10 % ropy a 5 % až 30 % zemního plynu. Nový výzkum by mohl pomoci zajistit cenově dostupnou, spolehlivou a bezpečnou energii pro Spojené státy tím, že umožní získat mnohem větší podíly ropy a plynu, které v rezervoárech zůstávají.

Klíčovou roli v tomto výzkumu hraje spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR). Tým NETL využívá technologii NMR k přesné kvantifikaci tekutin v podpovrchových jádrech hornin. Pomocí NMR lze určit porozitu a distribuci velikosti pórů, a to i u pórů menších než 1 nanometr. Technologie dokáže také identifikovat typ tekutiny v jádru, rozlišovat mezi různými viskozitami (například voda, vodík, těžká ropa, lehká ropa a zemní plyn) a charakterizovat smáčecí vlastnosti horniny. To pomáhá zjistit, zda hornina přednostně absorbuje vodu, ropu, zemní plyn nebo oxid uhličitý (CO2), což je klíčové pro podporu těžby ropy a plynu.

Proces začíná nasycením břidlicových jader uhlovodíkovým olejem. Jádra vodíku, hojně přítomná v nasycených jádrech, se po umístění do magnetického pole NMR jednotky zarovnají s polem. Následně se aplikuje radiofrekvenční puls, který jádra krátce vychýlí z rovnováhy. Po vypnutí pulsu se protony pomalu vracejí do svého magneticky zarovnaného stavu, což je proces známý jako „relaxace“. Doby relaxace NMR poskytují informace o porozitě in-situ, distribuci velikosti pórů, propustnosti a nasycení horniny tekutinami. NMR jednotka navíc dokáže analyzovat horninová jádra v tlakové nádobě, simulující extrémní tlaky až 10 000 psi a teploty 100 stupňů Celsia, které se vyskytují v podzemí. To umožňuje studovat, jak tekutiny proudí horninovými jádry za těchto podmínek.

Tato technologie bude využita k provádění experimentů, při nichž je ropou nasycené horninové jádro udržováno pod vysokým tlakem a vstřikuje se do něj zemní plyn, voda, povrchově aktivní látka nebo CO2. Tato technika je známá jako „huff-and-puff“ (cyklické vstřikování a těžba). Během těchto experimentů se generují digitální skeny, které vytvářejí 3D mapu distribuce tekutin v hornině a ukazují, jak vstřikovaná tekutina pohybuje ropou a vodou v pórech horniny, včetně tekutin v nanopórech, které jsou tisíckrát menší než šířka lidského vlasu. Cílem je nalézt bezpečné a nákladově efektivní strategie pro získání mnohem větších procent ropy a plynu, které v rezervoárech zůstávají.