中子研究有助于找到提高石油采收率的方法

本网编辑 2025-08-23

美国橡树岭国家实验室的高通量同位素反应堆利用中子进行的研究正在帮助科学家更好地了解如何从非常规油藏中提取石油。

科罗拉多矿业学院的研究员Dina Hegazy正在高通量同位素反应堆（HFIR）中使用中子，这是世界上最强大的基于反应堆的中子源之一，以增加从难以到达的地方开采石油的数量。

研究的重点是非常规油藏中提高采收率（EOR）技术的性能，即CO2吞吐技术。

在非常规油藏中，石油与岩石结合得太紧密，不适合其他的开采技术，比如钻井，这样会留下多达三分之二的原始石油。

与其他EOR技术相比，CO2吞吐技术已被证明可以显著提高这些油藏的采收率。然而，尽管取得了成功，EOR的操作参数，如注入压力和吞吐时间，都很低。中子正在帮助解决这个问题，并加强美国的能源安全。中子让我们深入了解这些储层，否则是不可能的。

中子与轻元素（如氢）有强烈的相互作用，因此有助于在细节层面上可视化流体运动，从而增强我们对采油过程的理解。

Hegazy的研究将用于推进油藏规模的计算机模拟，以帮助行业最大限度地利用二氧化碳提高采收率，例如二氧化碳吞吸技术。

利用HFIR的多模态高级放射照相站（MARS），一种进行放射照相和计算机断层扫描的仪器，Hegazy将继续与MARS团队合作，研究不同页岩样品中CO2与各种流体之间的纳米级流动交换。目的是观察CO2是如何在含有石油的纳米孔中流动的。了解纳米孔的大小如何影响CO2的流动，可以让我们更好地了解流动如何取代石油，从而提高采收率。

但随着CO2开始取代页岩中的石油，图像变得更轻，形成对比，使Hegazy和她的团队能够看到CO2流动的模式。 

由于中子的一种独特特性，即中子对轻元素的敏感性，中子成像使研究小组能够可视化页岩样品中流体的运动。此外，中子能够在更高的压力下更有效地穿透页岩样品。

除了HFIR，橡树岭国家实验室还有第二个中子源，散裂中子源（SNS），它通过基于加速器的系统产生中子，像HFIR一样，将全球的研究人员吸引到ORNL进行中子散射。

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