Agora há evidências de que óleo e água se misturam. Cientistas da Brown School of Engineering da Rice University mostram que gotículas microscópicas de água salgada emulsificam o petróleo bruto quando cada uma tem a composição correta. É importante entender como eles se combinam para melhorar a recuperação de óleo .

A engenheira química e biológica do arroz, Sibani Lisa Biswal e seus colegas, fizeram um grande esforço para caracterizar os três elementos mais importantes para a recuperação de petróleo: rocha, água e o próprio petróleo.

Eles confirmaram que os poços são mais produtivos quando a água com a concentração correta de sal é cuidadosamente combinada com a formação de petróleo e rocha, carbonato ou arenito. Se a salmoura de baixa salinidade pode criar gotículas de emulsão em um petróleo específico, a salmoura parece também alterar a molhabilidade da rocha. A molhabilidade determina com que facilidade a rocha liberará óleo.

O trabalho da equipe é publicado na revista Nature, de acesso aberto, Scientific Reports .

O co-autor principal, Jin Song, disse que os primeiros sinais do efeito da água do mar vieram de poços no Mar do Norte. “As empresas petrolíferas descobriram que, quando injetavam água do mar, com salinidade relativamente baixa, a recuperação de petróleo era surpreendentemente boa”, disse ele.

Mesmo com esse entendimento, ele disse que a pesquisa é limitada. “Geralmente na indústria de petróleo e gás, quando estão olhando para águas de baixa salinidade, tendem a se concentrar no efeito da salmoura e a ignorar o efeito do petróleo”, disse Song, que obteve seu Ph.D. na Rice este ano e agora é pesquisador da Shell.

“Portanto, as pessoas não foram capazes de encontrar um bom indicador ou qualquer correlação entre a eficácia da água de baixa salinidade e as condições experimentais”, disse ele. “Nosso trabalho é o primeiro a identificar algumas das propriedades do óleo que indicam a eficácia dessa técnica em um campo específico.

A equipe testou como a salmoura injetada é dispersa e como isso afeta a tensão interfacial dos óleos e as interações eletrostáticas com as rochas.

“Como caracterizar a molhabilidade com precisão é um desafio”, disse Biswal. “Muitas vezes, assumimos que as rochas subterrâneas do reservatório estão sob um estado úmido, com regiões úmidas com óleo e regiões úmidas com água.

“Se você pode alterar os locais úmidos com óleo para locais úmidos, há menos força motriz para manter o óleo na superfície mineral”, disse ela. “Na injeção de água com baixa salinidade, a salmoura é capaz de deslocar o óleo preso. À medida que você muda de umidificado para umidificado, o óleo é liberado da superfície mineral.”

Os pesquisadores testaram duas salmouras, uma de alta salinidade e outra com um quarto da salinidade da água do mar, em núcleos de calcário de Indiana contra seis óleos brutos do Golfo do México, Sudeste Asiático e Oriente Médio e um sétimo óleo com adição de asfalteno. Eles descobriram que a salmoura de alta salinidade inibia claramente as gotículas de água da emulsificação em bruto, ao contrário das amostras de baixa salinidade.

Para entender melhor a natureza termodinâmica da emulsão, o cientista Wenhua Guo, pesquisador da Rice, tirou imagens criogênicas ao microscópio eletrônico de cerca de 100 misturas de óleo e água. Como o óleo é opaco, as amostras tiveram que ser colocadas em recipientes muito finos e congeladas com nitrogênio líquido para mantê-las estáveis ​​na geração de imagens.

“É a primeira vez que alguém vê essas gotas de água no petróleo”, disse Biswal. “Eles surgem espontaneamente dentro do petróleo quando você o expõe a uma salmoura de baixa salinidade”.

As imagens revelaram gotículas de tamanho variando de 70 a pouco mais de 700 nanômetros. Biswal disse que os surfactantes químicos – também conhecidos como sabão – também são bons para afrouxar o óleo em um reservatório, mas são proibitivamente caros. “Você pode alterar a concentração de sal para modificar a composição da salmoura e obter o mesmo efeito da inclusão do detergente”, disse ela. “Portanto, é basicamente uma técnica de baixo custo tentando alcançar o mesmo objetivo que o detergente”.