Published January 1, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

Recent developments, challenges, and prospects of ultrasound-assisted oil technologies

Creators

  • 1. Khalifa University of Science and Technology
  • 2. École Normale Supérieure de Constantine
  • 3. Polytechnic School of Algiers

Description

There has been consistent drive towards research and innovation in oil production technologies in order to achieve improved effectiveness and efficiency in their operation. This drive has resulted in breakthrough in technologies such as the application of ultrasound (US) in demulsification and enhanced oil recovery (EOR), and usage of high-volume hydraulic fracturing and special horizontal well for shale oil and gas extraction. These can be observed in the increment in the number of commercial oil technologies such as EOR projects that rose from 237 in 1996 to 375 in 2017. This sustained expansion in EOR resulted in their total oil production rising from 1.5 million barrels per day in 2005 to 2.3 million barrels per day in 2020. And this is predicted to increase to about 4.7 million barrels per day in 2040, which represent about 4% of total production. Consequently, in this review, the developments in the utilization of US either as standalone or integrated with other technologies in EOR and dehydration of water in oil emulsions were analyzed. The studies include the optimization of fluid and US properties in EOR and demulsification. Reports on the treatment of formation damage resulting from inorganic salts, organic scales, drilling fluid plugs, condensate, paraffin wax and colloidal particle with US-assisted EOR were also highlighted. Moreover, the mechanisms were examined in order to gain insightful understanding and to aid research investigations in these areas. Technologies such as US assisted green demulsification, high intensity focused ultrasound, and potential pathways in field studies were assessed for their feasibilities. It is essential to evaluate these technologies due to the significant accrued benefits in them. The usage of green demulsifiers such as deep eutectic solvents, ionic liquids and bio-demulsifiers has promising future outlook and US could enhance their technical advancement. HiFU has been applied successfully in clinical research and developments in this area can potentiality improve demulsification and interfacial studies (fluid-fluid and solid-fluid interactions). As regards field studies, there is need to increase actual well investigations because present reports have few on-site measurements with most studies being in laboratory scale. Furthermore, there is need for more detailed modeling of these technologies as it would assist in conserving resources, saving research time and fast-tracking oil production. Additional evaluative studies of conditions such as the usage of Raschig rings, crude oil salinity and high temperature which have improved demulsification of crude oil emulsions should be pursued.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

كان هناك توجه مستمر نحو البحث والابتكار في تقنيات إنتاج النفط من أجل تحقيق فعالية وكفاءة أفضل في تشغيلها. وقد أدى هذا الدافع إلى اختراق في تقنيات مثل تطبيق الموجات فوق الصوتية (US) في إزالة المستحلبات والاستخلاص المعزز للنفط (EOR)، واستخدام التكسير الهيدروليكي عالي الحجم والبئر الأفقي الخاص لاستخراج النفط والغاز الصخري. ويمكن ملاحظة ذلك في الزيادة في عدد تقنيات النفط التجارية مثل مشاريع استخلاص النفط المحسن التي ارتفعت من 237 في عام 1996 إلى 375 في عام 2017. أدى هذا التوسع المستمر في استخلاص النفط المعزز إلى ارتفاع إجمالي إنتاجها من النفط من 1.5 مليون برميل يوميًا في عام 2005 إلى 2.3 مليون برميل يوميًا في عام 2020. ومن المتوقع أن يرتفع هذا إلى حوالي 4.7 مليون برميل يوميًا في عام 2040، وهو ما يمثل حوالي 4 ٪ من إجمالي الإنتاج. وبالتالي، في هذه المراجعة، تم تحليل التطورات في استخدام الولايات المتحدة إما بشكل مستقل أو متكامل مع التقنيات الأخرى في EOR وتجفيف المياه في مستحلبات الزيت. تشمل الدراسات تحسين خصائص السوائل والولايات المتحدة في EOR وإزالة المستحلبات. كما تم تسليط الضوء على التقارير المتعلقة بمعالجة تلف التكوين الناتج عن الأملاح غير العضوية والقشور العضوية وسدادات سائل الحفر والمكثفات وشمع البارافين والجسيمات الغروية باستخدام EOR بمساعدة الولايات المتحدة. علاوة على ذلك، تم فحص الآليات من أجل اكتساب فهم ثاقب ومساعدة التحقيقات البحثية في هذه المجالات. تم تقييم تقنيات مثل إزالة المستحلبات الخضراء بمساعدة الولايات المتحدة، والموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة، والمسارات المحتملة في الدراسات الميدانية لجدواها. من الضروري تقييم هذه التقنيات بسبب الفوائد المتراكمة الكبيرة فيها. إن استخدام المستحلبات الخضراء مثل المذيبات اليوتكتيكية العميقة والسوائل الأيونية والمستحلبات الحيوية له نظرة مستقبلية واعدة ويمكن للولايات المتحدة أن تعزز تقدمها التقني. تم تطبيق HiFU بنجاح في البحوث السريرية والتطورات في هذا المجال يمكن أن تحسن إمكانات إزالة المستحلبات والدراسات البينية (تفاعلات السوائل والسوائل الصلبة). فيما يتعلق بالدراسات الميدانية، هناك حاجة إلى زيادة التحقيقات الفعلية في الآبار لأن التقارير الحالية تحتوي على عدد قليل من القياسات في الموقع مع كون معظم الدراسات على نطاق المختبر. علاوة على ذلك، هناك حاجة إلى نمذجة أكثر تفصيلاً لهذه التقنيات لأنها ستساعد في الحفاظ على الموارد وتوفير وقت البحث وتسريع إنتاج النفط. يجب متابعة دراسات تقييمية إضافية لظروف مثل استخدام حلقات راشيج وملوحة النفط الخام وارتفاع درجة الحرارة التي أدت إلى تحسين إزالة استحلاب مستحلبات النفط الخام.

Translated Description (French)

Il y a eu un effort constant en faveur de la recherche et de l'innovation dans les technologies de production pétrolière afin d'améliorer l'efficacité et l'efficience de leur fonctionnement. Cet entraînement a abouti à des percées technologiques telles que l'application des ultrasons (US) dans la démulsification et la récupération assistée du pétrole (EOR), et l'utilisation de la fracturation hydraulique à grand volume et d'un puits horizontal spécial pour l'extraction du pétrole de schiste et du gaz. Ceux-ci peuvent être observés dans l'augmentation du nombre de technologies pétrolières commerciales telles que les projets EOR qui sont passés de 237 en 1996 à 375 en 2017. Cette expansion soutenue de l'EOR a entraîné une augmentation de leur production totale de pétrole de 1,5 million de barils par jour en 2005 à 2,3 millions de barils par jour en 2020. Et cela devrait passer à environ 4,7 millions de barils par jour en 2040, ce qui représente environ 4 % de la production totale. Par conséquent, dans cette revue, les développements dans l'utilisation des US en tant qu'émulsions autonomes ou intégrées avec d'autres technologies dans l'EOR et la déshydratation de l'eau dans l'huile ont été analysés. Les études comprennent l'optimisation des propriétés des fluides et des États-Unis dans l'EOR et la démulsification. Les rapports sur le traitement des dommages de formation résultant des sels inorganiques, des écailles organiques, des bouchons de fluide de forage, du condensat, de la cire de paraffine et des particules colloïdales avec une REL assistée par les États-Unis ont également été mis en évidence. De plus, les mécanismes ont été examinés afin d'acquérir une compréhension approfondie et de faciliter les recherches dans ces domaines. Des technologies telles que la démulsification verte assistée par les États-Unis, les ultrasons focalisés de haute intensité et les voies potentielles dans les études sur le terrain ont été évaluées pour leur faisabilité. Il est essentiel d'évaluer ces technologies en raison des avantages considérables qu'elles présentent. L'utilisation de désémulsifiants verts tels que les solvants eutectiques profonds, les liquides ioniques et les bio-démulsifiants a des perspectives d'avenir prometteuses et les États-Unis pourraient améliorer leurs progrès techniques. HiFU a été appliqué avec succès dans la recherche clinique et les développements dans ce domaine peuvent potentiellement améliorer la démulsification et les études interfaciales (interactions fluide-fluide et solide-fluide). En ce qui concerne les études sur le terrain, il est nécessaire d'augmenter les enquêtes réelles sur les puits, car les rapports actuels comportent peu de mesures sur site, la plupart des études étant à l'échelle du laboratoire. En outre, il est nécessaire de modéliser plus en détail ces technologies, car elles aideraient à conserver les ressources, à économiser du temps de recherche et à accélérer la production de pétrole. Des études évaluatives supplémentaires sur des conditions telles que l'utilisation des anneaux de Raschig, la salinité du pétrole brut et la température élevée qui ont amélioré la démulsification des émulsions de pétrole brut doivent être poursuivies.

Translated Description (Spanish)

Ha habido un impulso constante hacia la investigación y la innovación en las tecnologías de producción de petróleo con el fin de lograr una mayor eficacia y eficiencia en su funcionamiento. Este impulso ha dado lugar a avances en tecnologías como la aplicación de ultrasonidos (EE. UU.) en la demulsificación y la recuperación mejorada de petróleo (EOR), y el uso de la fracturación hidráulica de alto volumen y pozos horizontales especiales para la extracción de petróleo y gas de esquisto. Estos se pueden observar en el aumento en el número de tecnologías petroleras comerciales, como los proyectos EOR, que aumentaron de 237 en 1996 a 375 en 2017. Esta expansión sostenida en EOR dio como resultado que su producción total de petróleo aumentara de 1,5 millones de barriles por día en 2005 a 2,3 millones de barriles por día en 2020. Y se prevé que esto aumente a alrededor de 4,7 millones de barriles por día en 2040, lo que representa alrededor del 4% de la producción total. En consecuencia, en esta revisión, se analizaron los desarrollos en la utilización de EE. UU. ya sea de forma independiente o integrada con otras tecnologías en EOR y deshidratación de emulsiones de agua en aceite. Los estudios incluyen la optimización de las propiedades de fluidos y US en EOR y demulsificación. También se destacaron los informes sobre el tratamiento del daño a la formación resultante de sales inorgánicas, escamas orgánicas, tapones de fluido de perforación, condensado, cera de parafina y partículas coloidales con EOR asistida por EE. UU. Además, se examinaron los mecanismos para obtener una comprensión profunda y ayudar a las investigaciones en estas áreas. Se evaluaron las factibilidades de tecnologías como la demulsificación verde asistida por EE. UU., el ultrasonido enfocado de alta intensidad y las posibles vías en estudios de campo. Es esencial evaluar estas tecnologías debido a los importantes beneficios acumulados en ellas. El uso de desemulsionantes verdes como solventes eutécticos profundos, líquidos iónicos y biodemulsionantes tiene perspectivas de futuro prometedoras y EE. UU. podría mejorar su avance técnico. HiFU se ha aplicado con éxito en la investigación clínica y los desarrollos en esta área pueden mejorar potencialmente la demulsificación y los estudios interfaciales (interacciones fluido-fluido y sólido-fluido). En lo que respecta a los estudios de campo, es necesario aumentar las investigaciones reales de pozos porque los informes actuales tienen pocas mediciones in situ y la mayoría de los estudios se realizan a escala de laboratorio. Además, es necesario un modelado más detallado de estas tecnologías, ya que ayudaría a conservar los recursos, ahorrar tiempo de investigación y acelerar la producción de petróleo. Se deben realizar estudios de evaluación adicionales de condiciones como el uso de anillos de Raschig, la salinidad del petróleo crudo y la alta temperatura que han mejorado la demulsificación de las emulsiones de petróleo crudo.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التطورات والتحديات والآفاق الأخيرة لتقنيات النفط بمساعدة الموجات فوق الصوتية
Translated title (French)
Développements récents, défis et perspectives des technologies pétrolières assistées par ultrasons
Translated title (Spanish)
Desarrollos recientes, desafíos y perspectivas de las tecnologías de aceite asistido por ultrasonido

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200462071
DOI
10.1016/j.ultsonch.2021.105902

Is supplement to
https://openalex.org/W631622413 (Other)
https://openalex.org/W4253515218 (Other)
https://openalex.org/W3174358929 (Other)
https://openalex.org/W3021238799 (Other)
https://openalex.org/W2529627901 (Other)
https://openalex.org/W2510613397 (Other)
https://openalex.org/W2385589056 (Other)
https://openalex.org/W2376673093 (Other)
https://openalex.org/W2363381993 (Other)
https://openalex.org/W2126067773 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Algeria

References

  • https://openalex.org/W1068287599
  • https://openalex.org/W1964264783
  • https://openalex.org/W1972086892
  • https://openalex.org/W1976482585
  • https://openalex.org/W1976617142
  • https://openalex.org/W1979345803
  • https://openalex.org/W1986821030
  • https://openalex.org/W1995214374
  • https://openalex.org/W2001003729
  • https://openalex.org/W2001843576
  • https://openalex.org/W2017239110
  • https://openalex.org/W2022908890
  • https://openalex.org/W2033422578
  • https://openalex.org/W2035692402
  • https://openalex.org/W2036189834
  • https://openalex.org/W2036503517
  • https://openalex.org/W2037054039
  • https://openalex.org/W2052108474
  • https://openalex.org/W2054470788
  • https://openalex.org/W2054990482
  • https://openalex.org/W2057592759
  • https://openalex.org/W2063254741
  • https://openalex.org/W2082181884
  • https://openalex.org/W2084184425
  • https://openalex.org/W2084951369
  • https://openalex.org/W2090794780
  • https://openalex.org/W2091627825
  • https://openalex.org/W2092149840
  • https://openalex.org/W2092438194
  • https://openalex.org/W2116649306
  • https://openalex.org/W2181899367
  • https://openalex.org/W2195393598
  • https://openalex.org/W2199144390
  • https://openalex.org/W2321037321
  • https://openalex.org/W2344458784
  • https://openalex.org/W2345218275
  • https://openalex.org/W2487114616
  • https://openalex.org/W2524478476
  • https://openalex.org/W2537446359
  • https://openalex.org/W2553191352
  • https://openalex.org/W2564521821
  • https://openalex.org/W2575133797
  • https://openalex.org/W2592474669
  • https://openalex.org/W2596010978
  • https://openalex.org/W2596442014
  • https://openalex.org/W2601736298
  • https://openalex.org/W2602219309
  • https://openalex.org/W2607443570
  • https://openalex.org/W2615010434
  • https://openalex.org/W2621099263
  • https://openalex.org/W2626060288
  • https://openalex.org/W2732664803
  • https://openalex.org/W2736238216
  • https://openalex.org/W2744872219
  • https://openalex.org/W2750846593
  • https://openalex.org/W2752219984
  • https://openalex.org/W2754421196
  • https://openalex.org/W2761669801
  • https://openalex.org/W2767764347
  • https://openalex.org/W2771186043
  • https://openalex.org/W2775440511
  • https://openalex.org/W2781246034
  • https://openalex.org/W2787806287
  • https://openalex.org/W2790042926
  • https://openalex.org/W2793816339
  • https://openalex.org/W2794185535
  • https://openalex.org/W2794731136
  • https://openalex.org/W2794872469
  • https://openalex.org/W2801444951
  • https://openalex.org/W2801651578
  • https://openalex.org/W2806869750
  • https://openalex.org/W2807434702
  • https://openalex.org/W2808794008
  • https://openalex.org/W2885389562
  • https://openalex.org/W2894905895
  • https://openalex.org/W2902593785
  • https://openalex.org/W2909153374
  • https://openalex.org/W2911991499
  • https://openalex.org/W2920862201
  • https://openalex.org/W2932908715
  • https://openalex.org/W2942759223
  • https://openalex.org/W2944254008
  • https://openalex.org/W2944710167
  • https://openalex.org/W2946007195
  • https://openalex.org/W2946733561
  • https://openalex.org/W2948167331
  • https://openalex.org/W2963137221
  • https://openalex.org/W2970667657
  • https://openalex.org/W2978304192
  • https://openalex.org/W2982171827
  • https://openalex.org/W2982780805
  • https://openalex.org/W2991337441
  • https://openalex.org/W2994508362
  • https://openalex.org/W3000133482
  • https://openalex.org/W3003606530
  • https://openalex.org/W3014527323
  • https://openalex.org/W3019211776
  • https://openalex.org/W3027222365
  • https://openalex.org/W3033525652
  • https://openalex.org/W3034282438
  • https://openalex.org/W3037867401
  • https://openalex.org/W3043666018
  • https://openalex.org/W3045688116
  • https://openalex.org/W3045833440
  • https://openalex.org/W3047381217
  • https://openalex.org/W3082698419
  • https://openalex.org/W3082753690
  • https://openalex.org/W3083958420
  • https://openalex.org/W3096897359
  • https://openalex.org/W3112666902
  • https://openalex.org/W3118470406
  • https://openalex.org/W3126825433
  • https://openalex.org/W3127671538
  • https://openalex.org/W3128150710
  • https://openalex.org/W4250430408
  • https://openalex.org/W572496003
  • https://openalex.org/W656787272