Avec leur approche actuelle, les sociétés énergétiques peuvent extraire environ 35 % du pétrole de chaque puits. Tous les 1 % au-dessus, aggravée à travers des milliers de puits, peut signifier des milliards de dollars de revenus supplémentaires pour les entreprises et d'approvisionnement pour les consommateurs.

Le pétrole supplémentaire peut être expulsé des puits par de l'eau forcée - souvent de l'eau de mer peu coûteuse - mais les scientifiques faisant des expériences en laboratoire ont découvert que le sodium dans l'eau entrave sa capacité à expulser le pétrole, tandis que d'autres oligo-éléments aident. Les scientifiques expérimentent diverses combinaisons de calcium, magnésium, sulfates et autres additifs, ou "modificateurs de mouillabilité, " au laboratoire d'abord, en utilisant la même calcite que celle présente dans le puits. L'objectif est de déterminer ce qui conduit à la plus grande récupération de pétrole de la roche.

Le physicien de l'Université Vanderbilt Sokrates Pantelides et le boursier postdoctoral en physique Jian Liu ont développé des simulations détaillées de mécanique quantique à l'échelle atomique qui prédisent avec précision les résultats de diverses combinaisons additives dans l'eau.

Ils ont découvert que le calcium, le magnésium et les sulfates se déposent plus loin de la surface de la calcite, le rendre plus humide en modifiant la charge effective en surface, améliorer la récupération du pétrole. Leurs prédictions ont été étayées par des expériences menées par leurs collaborateurs de l'Université Khalifa à Abu Dhabi :Saeed Alhassan, professeur agrégé de génie chimique et directeur du Gas Research Center, et son associé de recherche, Omar Wani.

"Maintenant, les scientifiques du laboratoire auront une procédure par laquelle ils peuvent prendre des décisions intelligentes sur les expériences au lieu de simplement essayer différentes choses, " dit Pantelides, Professeur émérite de physique et d'ingénierie, William A. &Nancy F. McMinn professeur de physique, et professeur de génie électrique. "Les découvertes ont également ouvert la voie à des travaux futurs qui peuvent optimiser les choix pour les ions candidats."

Le papier de l'équipe, "Altération de la mouillabilité et récupération améliorée du pétrole induite par l'adsorption proximale de Na ⁺ , Cl ^- , Californie ²⁺ , mg ²⁺ , et donc ^2- 4 ions sur calcite, " paraît aujourd'hui dans le journal Examen physique appliqué . Il s'appuie sur les travaux antérieurs de Pantelides sur la mouillabilité, sorti plus tôt cette année.

Ses co-enquêteurs à Abou Dhabi ont déclaré que les travaux auront un impact significatif sur l'industrie pétrolière.

« Nous sommes ravis de faire la lumière sur la combinaison de simulations moléculaires et d'expérimentations dans le domaine de la récupération assistée du pétrole pour permettre des conclusions plus concrètes sur le principal phénomène régissant le processus, " a déclaré Alhassan. " Ce travail présente une approche classique de la science des matériaux et la met en œuvre dans l'industrie pétrolière et gazière :la combinaison de la modélisation et de l'expérimentation pour fournir une compréhension et des solutions aux problèmes sous-jacents. "