科學家們正在研發一種新型廉價成分，可以使二氧化碳在石油開採中更努力、更智慧地工作。
匹茲堡大學的一對研究人員最近從國家能源技術實驗室獲得了130萬美元的非常規天然氣和石油技術資助，他們正在解決一個困擾石油行業數十年的問題。他們的解決方案可能為未來捕獲溫室氣體排放物提供市場。
匹茲堡大學化學工程教授埃裡克·貝克曼解釋說，油藏不是充滿巨大地下洞穴的大型池塘，等待被吸上來；相反，石油嵌入在多孔岩石的小腔室中，通常需要一些東西將其擠出來。
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貝克曼說：“當你進行[石油]開採時，大部分石油仍然留在地下。” “當我們談論德克薩斯州或俄克拉荷馬州的一個油田枯竭時，這並不意味著它是空的。”
一種常用的提高原油採收率的策略是將水注入油井，但正如俗話所說，油和水不相容。鑽井人員需要數百萬加侖的水來進行這一過程，這最終會汙染水源，並且仍然會留下大量石油。
現在，石油公司在一些油井中交替注入水和液態二氧化碳。二氧化碳在高壓下形成液體，並且比水更能削弱石油對岩石的吸附力。然而，其液態形式往往太稀薄，無法掃過油藏推動石油；相反，它像手指一樣穿透油藏。液態二氧化碳的粘度大約是水的 1/20，是各種原油粘度的 1/5 到 1/15。
來回切換可以讓鑽井人員溶解然後將石油從束縛中擠出來，但這很繁瑣，而且仍然無法將所有原油都開採出來。貝克曼說：“[鑽井人員]獲得的石油量不是他們想要的，但總比沒有好。”
這不是一個新問題。自 20 世紀 80 年代以來，科學家、工程師和開發商一直在尋找使液態二氧化碳的粘度更像水的方法。國家能源技術實驗室區域大學聯盟的教員、匹茲堡大學化學和石油工程教授鮑勃·埃尼克說：“長話短說，所有人都失敗了。” “根本原因是，每個人都在嘗試現成的化學品。”
儘管其他參與者退出了，但埃尼克和貝克曼繼續尋找使液態二氧化碳更粘稠的可行方法。埃尼克說：“有些人認為我們是瘋子，就像堂吉訶德一樣。”
對增稠劑的長期探索
研究人員最終確實開發出了一種可以使液態二氧化碳增稠的化合物。埃尼克說：“這只是一項技術上的成功，這意味著它在實驗室中有效，但增稠劑太貴了，永遠無法在現場使用。” 該化合物使用了氟，這使其成本高昂且對環境有害。
研究人員現在正在研究三種新的化合物類別，這些類別可以實現相同的目標，但成本更低，環境風險也最小。一種方法是使用小烴鏈。另一種方法是使用胺基，胺基實際上與二氧化碳發生化學反應。第三種策略是將兩種前體分別混合到液體中，當它們在溶液中相遇時會相互作用。
這些物質通常有一個部分對溶劑（在本例中為二氧化碳）具有高親和力，還有一個部分對溶劑具有厭惡性。在分子水平上，這會產生相互作用，從而使液體增稠。
但這比製作醬汁或肉汁要複雜得多。挑戰在於正確配製化合物，使其均勻地分散在溶劑中，而不是形成團塊或簇，從溶液中析出。“[增稠劑]傾向於自組裝，我們希望它們做的是自組裝成一條非常長的線，”埃尼克說，他補充說，增稠劑還需要在不攪拌或加熱的情況下融入二氧化碳，以降低成本。“如果需要花費太多精力，那就不值得了。”
目前，石油公司的大部分二氧化碳來自天然地下構造，每天注入近 10 萬噸。碳捕獲系統最終可能會獲得這個市場的一部分份額。未來，如果國會立法規定人們必須捕獲二氧化碳，民主黨人和共和黨人可能會同意，從化石燃料中封存二氧化碳最自然的方式是將其注入回它來自的地下。
燃煤發電廠排放的二氧化碳量巨大。解決這個問題的一種方法是將其分離出來並出售給石油公司，用於油井注水。埃尼克解釋說，僅使用二氧化碳進行石油開採也將節省大量用水。如果石油公司購買更多二氧化碳，這將有助於資助將二氧化碳從發電廠輸送到油井所需的管道。
研究資金將於明年生效，科學家們預計將取得快速進展。貝克曼說：“我認為到 2013 年底，我們將獲得一些有趣的實驗室結果。”
經 Environment & Energy Publishing, LLC 許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500