CO2鉱物化と原油増進回収を同時に実現する改質海水

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:A novel dual-function workflow for CCUS-EOR with tunable chemistry, offering mechanistic insights into mineral precipitation and interfacial phenomena.

🏢実務担当者:A practical selection rule for optimizing CO2 mineralization and oil recovery using seawater-based additives, applicable to mature carbonate reservoirs.

🏛政策担当者:Highlights the potential of integrated CCUS-EOR processes to decarbonize hard-to-abate sectors while improving energy recovery.

成熟油田の脱炭素化には、CO2を固定化しつつ、操業の複雑性を増すことなく回収率を向上させるソリューションが必要である。オマーンおよびより広い湾岸地域では、成熟した炭酸塩岩貯留層、高濃度の地層水塩分、そして生成水処理に関する操業上の制約により、海水ベースで低薬剤強度のCCUS-EORワークフローが特に魅力的である。本研究では、n-ブチルアミン（n-BA）を用いてアラビア湾海水へのCO2取り込みを促進し、その後、制御された鉱物析出を可能にすると同時に、炭酸塩岩の石油増進回収（EOR）に適合するよう調整された工学的注入ブラインを生成する、海水ベースの二機能ワークフローを提示する。海水を0.3、0.6、1.0 wt.%のn-BAで改質し（CSWBA3/6/10）、CO2で炭酸化した後、1.2 wt.%のNaOHでアルカリ化して炭酸塩/水酸化物の析出とブラインの再調整を誘発した（SSWBA3/6/10）。CO2負荷量は全無機炭素（TIC）により定量し、固形物はXRDで特性評価し、EOR関連性は、スピニングドロップ法による界面張力（IFT）、油熟成インディアナ石灰岩上の接触角、鉱物懸濁液および油中水型エマルションのゼータ電位、ならびにAmottセルにおける27日間の自然含浸により評価した。 CO2取り込み量はn-BA添加量とともに増加した（TIC：CSWBA3で1170 mg/L、CSWBA6〜CSWBA10で1660〜1680 mg/L）。アルカリ化後、pHは約10.35〜10.74に達し、析出物収量は6.4 g/L（SSW、アミンなし）から7.19〜7.55 g/L（SSWBA6〜SSWBA3）へ増加し、SSWBA10で最大9.5 g/Lとなった。鉱物組成は、低添加量での水酸化物主体の捕捉（SSWBA3：ブルーサイト約69%）から、高添加量での炭酸塩に富む析出（SSWBA10：アラゴナイト約44%、ブルーサイト約3%）への、添加量に依存した遷移を示した。界面特性は調整可能であった：IFTはSSWBA3で最小（3.9 mN/m）となり、濡れ性の改質は添加量とともに強化され、SSWBA3/6/10の最終接触角はそれぞれ30°、23°、21°となった（初期値149〜156°）。自然含浸により設計上のトレードオフが確認された：SSWBA3は強いIFT低減と好適な電気動学的剥離により最高の回収率（OOIPの40%）をもたらし、一方SSWBA10は、強化された水濡れ性による最大の炭酸塩固定とともに高い回収率（OOIPの36%）を達成した。 これらの結果は、統合的な炭素管理とEORのための実用的な選択則を確立する：低いn-BA添加量はIFTおよび静電作用による動員（EOR優先）を促進し、一方、高い添加量は鉱物化CO2と濡れ性の再平衡化を最大化する（隔離優先）。これにより、利用可能なベース流体としての海水を用いた貯留層固有の最適化が可能となる。CO2貯留とEORを別個の目的として扱う従来のCCUSやスマートウォーター研究とは異なり、本研究は、CO2を同時に鉱物化し、残存ブラインを再調整して炭酸塩岩回収の界面および濡れ性の駆動要因を最適化する、単一の海水ベースプロセスを実証するものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Decarbonizing mature fields requires solutions that both immobilize CO2 and improve recovery without adding operational complexity. In Oman and the broader Gulf region, mature carbonate reservoirs, high formation-water salinity, and operational constraints on produced-water handling make seawater-based, low-chemical-intensity CCUS-EOR workflows particularly attractive. This study presents a seawater-based, dual-function workflow in which n-butyl amine (n-BA) is used to enhance CO2 uptake in Arabian Gulf seawater and subsequently enable controlled mineral precipitation, while concurrently producing an engineered injection brine tailored for carbonate enhanced oil recovery (EOR). Seawater was modified with n-BA at 0.3, 0.6, and 1.0 wt.% (CSWBA3/6/10), carbonated with CO2, and then alkalinized using 1.2 wt.% NaOH to trigger carbonate/hydroxide precipitation and brine reconditioning (SSWBA3/6/10). CO2 loading was quantified via total inorganic carbon (TIC), solids were characterized by XRD, and EOR relevance was evaluated through spinning-drop interfacial tension (IFT), contact angle on oil-aged Indiana limestone, zeta potential of mineral suspensions and oil-in-brine emulsions, and 27-day spontaneous imbibition in Amott cells. CO2 uptake increased with n-BA dosage (TIC: 1170 mg/L for CSWBA3; 1660-1680 mg/L for CSWBA6-CSWBA10). After alkalinization, pH reached ~10.35-10.74 and precipitate yield increased from 6.4 g/L (SSW, no amine) to 7.19-7.55 g/L (SSWBA6-SSWBA3), peaking at 9.5 g/L (SSWBA10). Mineralogy revealed a dosage-controlled transition from hydroxide-dominated capture at low dosage (SSWBA3: brucite ~69%) to carbonate-rich precipitation at high dosage (SSWBA10: aragonite ~44%, brucite ~3%). Interfacial properties were tunable: IFT was minimized at SSWBA3 (3.9 mN/m), while wettability alteration strengthened with dosage, achieving final contact angles of 30°, 23°, and 21° for SSWBA3/6/10, respectively (initial 149-156°). Spontaneous imbibition confirmed the design trade-off: SSWBA3 delivered the highest recovery (40% OOIP) via strong IFT reduction and favorable electrokinetic detachment, whereas SSWBA10 achieved high recovery (36% OOIP) alongside maximum carbonate locking via enhanced water-wetness. The results establish a practical selection rule for integrated carbon management and EOR: low n-BA dosage favors IFT- and electrostatics-driven mobilization (EOR-first), while higher dosage maximizes mineralized CO2 and wettability re-equilibration (sequestration-first), enabling reservoir-specific optimization using seawater as an accessible base fluid. Unlike conventional CCUS or smart-water studies that treat CO2 storage and EOR as separate objectives, this work demonstrates a single seawater-based process that simultaneously mineralizes CO2 and reconditions the remaining brine to optimize interfacial and wettability drivers of carbonate recovery.

• semanticscholar https://doi.org/10.2118/232562-msfirst seen 2026-05-23 05:55:37 · last seen 2026-09-22 05:06:19