Nanofluids for IOR and Tracer Technology

Prosjektet er et forskerprosjekt for økt (IOR) og ny tracer teknologi ved bruk av nanofluider, dvs. hvordan nanopartikler kan påvirke dråper eller stabiliser emulsjoner, og hvordan dette kan brukes til IOR- og tracer teknologi. I dette prosjektet har laboratoriemodeller delvis blitt kombinert med numerisk modellering sammen med eksterne samarbeidspartnere, og prosjektet har tatt sikte på å foreslå nanofluid teknologi for reelle reservoar situasjoner. PhD og MSc student undervisning og integrert nasjonalt og internasjonalt ekspertsamarbeid, med Brasil og Frankrike er sentrale i prosjektet. Prosjektet samler forskningsgrupper fra flere disipliner: Materialfysikk og kjemi, fluidmekanikk, nanofluidikk, samt petroleumsteknologi og miljøgeofysikk. Slik vil eksperter innen materialvitenskap samarbeide med eksperter innen oljeutvinning og tracer teknologi for å designe nye metoder for IOR og tracer teknologi. Blant partiklene som har blitt studert, har det vært spesiell bli fokus på leire nano-partikler, hydrofile silika nano-partikler og magnetiske nanopartikler. Både kommersielt tilgjengelige partikler og syntetiske partikler har blitt studert. Prosjektet (2018-23) fokuserer på grunnleggende fysiske fenomener av designede nanofluider og deres flytegenskaper i mikrofluid laboratorieoppsett. Et fokus har vørt dynamikken til nano-partikkel-selvorganisering på dråpe overflater, og hvordan dette kan bidra til applikasjoner relatert til nanopartikler, dråper og emulsjoner i mikrokanalaer eller mikroporøse media. I perioden 2018-21 har de 2 PhD studentene som arbeider i prosjektet utført litteraturstudier og eksperimentelle studier innenfor 2 fokuserte temaer: (i) beskyttet transport og innkapsling av oljedråper, bobler og nanopartikler for tracer formål (målrettet injeksjon og aktivering av tracer partikler dypt inn i reservoarer). Dette har i hovedsak vært en samarbeids-aktivitet mellom NTNU og IFE. Inkludert i dette arbeidet er studier av delaminering av nano-silikater, med formål å innkapsle tracer partikler i delaminerte nano-silikater. (ii) innledende studier påbegynt av mikrokapsler for blokkering av «easy water pathways» i oljereservoar sitasjoner, slik at olje som ikke ble produsert ved første vann injeksjon kan produsere ved neste injeksjon. Dette er i hovedsak en samarbeids-aktivitet mellom NTNU og NORCE-Stavanger. Mikrokapler har blitt produsert iløpet 2021, og PhD studentene har inkludert magnetiske nanopartikler i kapselmaterialene slik at kapslenes mekaniske egenskaper studeres ved å variere et ytre magnetfelt. Knyttet til dette, ved NORCE har en masterstudent iløpet av 2020-21 studert kompositter av polymerer og nanosiliktaer. (iii) Covid-19 framtvang endringer i de delene av prosjektet som var knyttet direkte til planlagte internasjonale aktiviteter med partnere i Frankrike og Brasil. Dette har medført at prosjektet i 2021 og 2022 har tatt retning mer mot de nanosilikat relaterte studiene, og spesielt i sammenheng med CO2 i reservoarer, og CO2 relatert IOR.

-

The project is an investigation into Improved Oil Recovery (IOR) and novel tracer technology using nanofluids, i.e. how nanoparticles can stabilize or influence drops, and how this can be used for IOR and tracer technology. In this project, laboratory model will be combined with numerical modeling, and the project aims to suggest nanofluid technology for real reservoir situations. Among the particles to be studied, attention will be given to low-cost clay nano-particles and to hydrophilic silica nano-particles. Particle functioanalization and also particle synthesis will be dome withing the project, in addition to studies of commercially available particles. The project (2018-21) will focus on basic physical phenomena of designed nanofluids and their flow behaviors in microporous laboratory setups. A focus will also be on the dynamics of nano-particle self-organization at drop interfaces, and how this can contribute to IOR. We will investigate real IOR applications based on the fundamental knowledge collected during the the project. Graduate student training and integrated national and international expert collaborations, with Brazil, and France are at the core of the project. The project brings together research groups from several disciplines: Materials physics and chemistry, mechanical engineering, nanofluidics, as well as petroleum engineering and environmental geophysics. Thus experts in materials science will work together with experts in oil recovery and tracer technology in order to design new advanced nano-fluids.