平價、無毒、效率高！納米流體或改變石油開採現狀

鈉作為一種輕元素，研究人員只需要廚房攪拌器就能在矽油中製造鈉納米顆粒。

《Materials Today Physics》雜誌於9月10日發文稱，美國休斯敦大學的研究人員在高粘度稠油開採領域取得突破性進展。

他們證實，一種廉價易得、無毒的鈉基納米流體可以有效地從儲層中採收高粘度稠油——實驗室測試中，納米流體在室溫下對粘度超過40萬釐泊的超稠油的採收率達到近80%。

美國休斯敦大學德克薩斯超導中心（TCS）主任、論文作者Zhifeng Ren認為，實際採收率可能將低於80%，降幅與油田條件有關。

稠油在全球石油儲量中的佔比高達70%。因此，在清潔能源得到充分開發之前，稠油對於彌補能源供需缺口極具意義。目前，開採稠油的主要技術為高溫蒸汽吞吐。該技術成本高昂，對環境有負面影響。

Ren表示，納米流體從儲層中採收稠油的機制主要包括：（1）納米鈉顆粒與儲層中的水接觸、反應會釋放大量熱量，以類似蒸汽驅等高溫採收技術的方式驅油。與蒸汽驅的不同之處在於，它不需要外部熱源，不會產生溫室氣體。（2）納米流體會引發反應，產生氫氧化鈉。這種化學物質通常用於鹼驅技術——氫氧化鈉可以刺激稠油的運移，並引發降粘反應。（3）納米流體引發的反應可以產生氫氣，具備另一種常見採油技術——氣驅的特點。

鈉納米材料在反應後消失，不會增加環境負擔。Ren說，工程師需要根據儲層條件設計納米材料的最佳濃度，單純提高納米材料的濃度不一定能提高原油採收率。

Ren與TCS博士後研究員Dan Luo在文中預測道：「基於鈉基納米流體的巨大優勢，我們希望它能成為一種有劃時代意義的技術，能夠用於開採任何粘度的原油。」

鈉與水的反應很劇烈。一方面，這使得鈉可能有助於提高原油採收率；另一方面，這也使製備過程複雜化：鈉過早接觸水，可能就無法達到設計效果。為此，研究人員選擇在矽油中製備鈉納米顆粒，以便讓鈉在接觸儲層水之前儘可能分散到儲層的各個角落，從而在更廣泛的區域內引發更小規模的化學反應。

研究人員表示，也可以將納米鈉分散在其他溶劑中（如戊烷和煤油），抑或將它們與聚合物、表面活性劑混合，從而進一步提高採收率。

儘管該研究重點在於用納米流體提高稠油採收率，但這種流體也可以用於輕質油的生產以及更普通的家庭用途，比如清理堵滿油脂的廚房管道等。

原創編譯：德克斯特 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《Materials Today Physics》

期刊編號：2542-5293

原文連結：https://phys.org/news/2020-09-inexpensive-non-toxic-nanofluid-game-changer-oil.html

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