Вчені відкривають приховані мінерали у пластовій воді

За іронією долі, скарбницю найважливіших мінералів викидають разом із водою, яка вважається надто забрудненою та дорогою для очищення. Дослідник Техаського університету A&M д-р Хамідреза Самуеї досліджує компоненти видобутої води і каже, що ці відходи побічного продукту нафтогазових операцій містять майже всі елементи періодичної таблиці, включно з тими, що становлять значний інтерес для національної економіки.

Його мета полягає в тому, щоб очищати воду за допомогою небажаного вуглекислого газу (CO₂) поетапно, щоб відновити ці цінні елементи та зрештою отримувати прісну воду для сільськогосподарського використання після завершення процесів.

«Визнання прихованої цінності видобутої води може запропонувати відчутні рішення для деяких із найактуальніших екологічних проблем у світі, від викидів CO ₂ до дедалі більшого дефіциту певних мінералів і самої води», — сказав Самуеї, доцент кафедри Гарольда Венса. нафтової інженерії.

Дослідження Самуеї щодо «видобутку розсолу» було описано в статті за січень 2024 року в Журналі нафтових технологій Товариства інженерів-нафтовиків під назвою «Рідка золота копальня: розкриття критичного мінерального потенціалу видобутої води з використанням вуглекислого газу». Він представив цю тему на конференції та виставці Тижня води на Близькому Сході, що відбулася в грудні 2023 року в Саудівській Аравії, і повідомив про свої останні відкриття на щорічній конференції Товариства видобувної води в лютому 2024 року в Х’юстоні, штат Техас.

Чому видобута вода викидається?

Вода накопичується в підземних ділянках, де відбуваються геологічні функції, наприклад у резервуарах вуглеводнів, і вона розчиняє та зберігає величезну кількість мінералів та інших елементів. Під час нафтогазових операцій на кожен барель нафти видобувається в середньому шість 42-галонних барелів цієї «видобутої» води, а в рідкісних випадках — до приголомшливого співвідношення 500 до 1. Це до 10 разів солоніша за морську воду і містить приблизно в 6000 разів більше мінеральних речовин.

У 2020 році річна глобальна кількість видобутої води в результаті нафтогазових операцій перевищила 240 мільярдів барелів, причому лише Техас видобуває 33 мільйони барелів щодня. Нафтові родовища Пермського басейну в Техасі виробляють більше видобутої води, ніж усі інші сланцеві родовища США разом узяті. Очищення цього величезного об’єму є надзвичайно дорогим, тому видобуту воду в основному вважають відходами та закачують у підповерхневі поля для безпечного утримання.

Приховані цінності в розсолі

Оскільки все, що міститься у видобутій воді, ніколи не було каталогізовано, дослідження Самуеї почалися з основ. Він зібрав зразки виробленої води в США та створив стандартизований метод аналізу вмісту води. Тоді він дізнався, що він містить майже все, що перелічено в періодичній системі елементів.

Знахідки Самуеї включали важливі мінерали, такі як літій, рубідій, цезій, галій і метали платинової групи – речовини, фундаментальні для сучасних і майбутніх технологій, що розвивають комп’ютерну, енергетичну та транспортну промисловість. Що ще важливіше, як і інші розсоли, отримана вода містила менш дорогу, але велику кількість натрію, калію, магнію та кальцію, які використовуються у виробничих процесах, виробництві добрив та інших галузях промисловості.

Усі ці корисні копалини можуть бути набагато прибутковішими, ніж нафта, яку добувають із видобутою водою, тому витрати на регенерацію води можна легко компенсувати продажем видобутих корисних копалин.

Краще лікування

Самуеї пояснив, що, хоча опріснення видобутої води розглядалося, підхід першого видобутку всієї солі та мінералів перед обробкою води не досліджувався.

Значна частина його нинішніх досліджень зосереджена на розробці найкращих методів вилучення цінних мінералів із розсолу на стадіях очищення за допомогою опріснення CO ₂ , що, за його словами, є «новаторським підходом до цілеспрямованого відновлення мінералів із видобутої води». Процес включає різноманітні методи фільтрації, такі як ультрафільтрація та нанофільтрація, і навіть використовує зворотний осмос.

Потенціал комерціалізації

Дослідження створюють базову лінію для видобутку розсолу, незалежно від того, чи використовується пластова вода, чи інші солонуваті джерела, але Самуеї сказав, що для подальшого розвитку знадобиться джерело фінансування. Урядові спонсори зосереджуються на видобутку найважливіших корисних копалин у таких місцях, як морське дно чи навіть астероїди, а не на чомусь настільки близькому до дому, як видобута вода.

Самуеї сказав, що сподівається змінити погляди нафтової та газової промисловості на видобуту воду, спочатку розглядаючи її як прибутковий засіб отримання грошей, а пізніше, можливо, через 10 років, як джерело для власних гірничих робіт.

«Видобута вода може бути некрасивою, якщо ми розглядаємо її як відходи, — сказав він, — але вона матиме вплив на наступні покоління світу, якщо ми розглядатимемо її як ресурс».

Довідка: «Рідка золота копальня: розкриття критичного мінерального потенціалу видобутої води з використанням вуглекислого газу» Дженніфер Преслі, 1 січня 2024 р., Journal of Petroleum Technology.