Bellenblazen in olie

Een heel vat olie noteert aan de beurs nu al rond de veertig dollar. Het is dus zaak zo veel mogelijk uit een enkele olieput naar boven te halen zonder al te veel extra kosten. Maar wie al een tijd olie omhoog pompt, merkt dat de productie afneemt. Hoe minder olie nog in de bron zit, hoe lager de druk in het reservoir wordt, waardoor het olie-watermengsel steeds moeilijker door de oliepijp is op te pompen.

Al honderd jaar geleden werd hier iets op gevonden: bellenblazen, in de olie-industrie bekend als de gas-lift technique. Door onder aan de olieproductieleiding luchtbellen toe te voegen, ontstaat een mengsel van olie en gas dat naar boven komt doordat de dichtheid ervan lager is dan die van olie. De olie stuwt zo gemakkelijker omhoog door de buis richting productieplatform. Zo kan er langer en dus meer olie worden opgepompt.

Aan het bellenblazen kan nog veel worden verbeterd, en het is daarom onderwerp van door het FOM (fundamenteel onderzoek der materie) gesponsord onderzoek in het Kramerslaboratorium van de TU. Hier zet de Franse promovendus Michael Descamps het werk voort van zijn landgenoot Sébastian Guet, die deze maand bij prof.dr.ir. René Oliemans en prof.dr.ir. Gijs Ooms promoveerde. Guet ontdekte dat je een water-luchtmengsel sneller omhoog kunt laten stromen als je veel kleinere belletjes injecteert dan nu gebruikelijk is. De dichtheid van het vloeistof-gasmengsel neemt sterk af en dus neemt de snelheid waarmee de vloeistof omhoog stroomt toe.

Descamps wil het experiment van Guet herhalen maar dan met toevoeging van olie. “Het lijkt misschien een straight forward-idee, kleine bubbels injecteren om meer olie naar boven te halen”, zegt Descamps, “toch is er nog niemand in de olie-industrie die het toepast. We hopen dat mijn experimenten bewijzen dat kleine bubbels niet alleen een mengsel van lucht en water sneller laten stromen, maar ook als je er olie aan toevoegt.”

Voor de experimenten van Descamps is de proefopstelling die Guet bij Shell in Rijswijk gebruikte verhuisd naar het Kramerslab. De achttien meter lange ‘nepolieleidingen’ die Guet gebruikte om de praktijk van het olie oppompen na te bootsen, kunnen nog net rechtop staan in het hoogste deel van het oude bakstenen gebouw.

In plaats van olie gebruikt Descamps ongeveer een kuub kerosine die hij, gemengd met een kuub water en de luchtbellen, door de leidingen laat circuleren. Boven in de meetopstelling zit een four point optical probe om het bubbelgedrag te volgen. Door middel van lichtbreking registreren deze vier glasvezelpuntjes de snelheid, stroomrichting en grootte van de bubbeltjes. De snelheid wordt op eenzelfde manier gemeten als een flitspaal bij snelheidsovertreders, door de tijd te meten die een bubbel nodig heeft om een puntje te passeren.

Descamps’ onderzoek spitst zich toe op de bijverschijnselen die optreden als je een olie-watermengsel omhoog wilt pompen. “Bij sommige olievelden bestaat maar tien procent van de opgepompte vloeistof uit olie, de rest is water. Bij sommige olie-waterverhoudingen krijg je inversie”, zegt hij. “Dat houdt in dat plotseling de stroperigheid van de vloeistof dramatisch stijgt.”

In de praktijk zakt de oliewinning dan in. Descamps: “Als je olie aan het oppompen bent, merk je dat je vloeistofstroom plotseling vertraagt. In mijn experiment willen we kijken hoe we zo ver mogelijk van die inversiepiek vandaan kunnen blijven als je kleine luchtbellen injecteert.”

Kleine bubbels injecteren om meer olie naar boven te halen

Meer olie omhoog pompen betekent meer geld halen uit één reservoir. Met injectie van kleine luchtbellen kan meer olie worden opgepompt. (Foto: Hans Stakelbeek)

Een heel vat olie noteert aan de beurs nu al rond de veertig dollar. Het is dus zaak zo veel mogelijk uit een enkele olieput naar boven te halen zonder al te veel extra kosten. Maar wie al een tijd olie omhoog pompt, merkt dat de productie afneemt. Hoe minder olie nog in de bron zit, hoe lager de druk in het reservoir wordt, waardoor het olie-watermengsel steeds moeilijker door de oliepijp is op te pompen.

Al honderd jaar geleden werd hier iets op gevonden: bellenblazen, in de olie-industrie bekend als de gas-lift technique. Door onder aan de olieproductieleiding luchtbellen toe te voegen, ontstaat een mengsel van olie en gas dat naar boven komt doordat de dichtheid ervan lager is dan die van olie. De olie stuwt zo gemakkelijker omhoog door de buis richting productieplatform. Zo kan er langer en dus meer olie worden opgepompt.

Aan het bellenblazen kan nog veel worden verbeterd, en het is daarom onderwerp van door het FOM (fundamenteel onderzoek der materie) gesponsord onderzoek in het Kramerslaboratorium van de TU. Hier zet de Franse promovendus Michael Descamps het werk voort van zijn landgenoot Sébastian Guet, die deze maand bij prof.dr.ir. René Oliemans en prof.dr.ir. Gijs Ooms promoveerde. Guet ontdekte dat je een water-luchtmengsel sneller omhoog kunt laten stromen als je veel kleinere belletjes injecteert dan nu gebruikelijk is. De dichtheid van het vloeistof-gasmengsel neemt sterk af en dus neemt de snelheid waarmee de vloeistof omhoog stroomt toe.

Descamps wil het experiment van Guet herhalen maar dan met toevoeging van olie. “Het lijkt misschien een straight forward-idee, kleine bubbels injecteren om meer olie naar boven te halen”, zegt Descamps, “toch is er nog niemand in de olie-industrie die het toepast. We hopen dat mijn experimenten bewijzen dat kleine bubbels niet alleen een mengsel van lucht en water sneller laten stromen, maar ook als je er olie aan toevoegt.”

Voor de experimenten van Descamps is de proefopstelling die Guet bij Shell in Rijswijk gebruikte verhuisd naar het Kramerslab. De achttien meter lange ‘nepolieleidingen’ die Guet gebruikte om de praktijk van het olie oppompen na te bootsen, kunnen nog net rechtop staan in het hoogste deel van het oude bakstenen gebouw.

In plaats van olie gebruikt Descamps ongeveer een kuub kerosine die hij, gemengd met een kuub water en de luchtbellen, door de leidingen laat circuleren. Boven in de meetopstelling zit een four point optical probe om het bubbelgedrag te volgen. Door middel van lichtbreking registreren deze vier glasvezelpuntjes de snelheid, stroomrichting en grootte van de bubbeltjes. De snelheid wordt op eenzelfde manier gemeten als een flitspaal bij snelheidsovertreders, door de tijd te meten die een bubbel nodig heeft om een puntje te passeren.

Descamps’ onderzoek spitst zich toe op de bijverschijnselen die optreden als je een olie-watermengsel omhoog wilt pompen. “Bij sommige olievelden bestaat maar tien procent van de opgepompte vloeistof uit olie, de rest is water. Bij sommige olie-waterverhoudingen krijg je inversie”, zegt hij. “Dat houdt in dat plotseling de stroperigheid van de vloeistof dramatisch stijgt.”

In de praktijk zakt de oliewinning dan in. Descamps: “Als je olie aan het oppompen bent, merk je dat je vloeistofstroom plotseling vertraagt. In mijn experiment willen we kijken hoe we zo ver mogelijk van die inversiepiek vandaan kunnen blijven als je kleine luchtbellen injecteert.”

Kleine bubbels injecteren om meer olie naar boven te halen

Meer olie omhoog pompen betekent meer geld halen uit één reservoir. Met injectie van kleine luchtbellen kan meer olie worden opgepompt. (Foto: Hans Stakelbeek)