Ein gemeinsames Forschungsteam des Skolkowo-Instituts für Wissenschaft und Technologie und des Moskauer Instituts für Physik und Technologie veröffentlichte seine Ergebnisse in der Zeitschrift „Colloids and Surfaces A: Physical, Chemical, and Engineering Aspects“ und entwickelte erfolgreich einen neuartigen Algorithmus zur molekularen Simulation. Dieser Algorithmus verbessert die Genauigkeit der Simulation des Ölflusses in porösen Medien erheblich, indem er ein komplexes Ölmodell mit 15 Komponenten erstellt.

Das Forschungsteam konzentrierte sich auf die genaue Berechnung des Kontaktwinkels des Quarz-Öl-Sole-Systems und entwickelte ein molekulardynamisches Modell, das Schlüsselkomponenten wie Asphaltene und Methan berücksichtigt. Peter Hovensal, Erstautor der Arbeit und Doktorand am Skolkovo Institute of Science and Technology, erklärte: „Diese neue numerische Methode zur Kontaktwinkelberechnung nutzt eine lineare komplexe Winkelbestimmung innerhalb jedes Systemschritts. Dadurch entfällt die separate Feinabstimmung des Algorithmus für gelöstes Methan und Wasser.“ Dieser Ansatz verbessert die Effizienz der Datenverarbeitung bei gleichbleibender Rechengenauigkeit.

Dieser Ölmolekül-Simulationsalgorithmus simuliert die Auswirkungen von Variablen wie Temperatur, Methangehalt und Salzgehalt der Sole auf den Kontaktwinkel und zeigt den inhärenten Zusammenhang zwischen diesen Faktoren und der Benetzbarkeit auf. Die Studie zeigt, dass steigende Temperatur den Kontaktwinkel verringert, während steigender Methangehalt den Kontaktwinkel vergrößert und die Benetzbarkeit verringert. Ilya Kopanichuk, leitender Forscher am Zentrum für Computerphysik am Moskauer Institut für Physik und Technologie, bemerkte: „Diese Studie bestätigt die entscheidende Rolle von Asphaltenen in Benetzbarkeitsstudien; das Ignorieren von Komponenten mit einem signifikanten Massenanteil beeinträchtigt die Simulationsgenauigkeit.“

Der neue Algorithmus zur Ölmolekularsimulation bietet niedrige Anwendungskosten und kontrollierbare Systemparameter, wodurch die Rohölzusammensetzung anhand spezifischer Ölfelddaten angepasst werden kann. Obwohl der Algorithmus derzeit keine Strukturen größer als 0,1 Mikrometer simulieren kann, stimmen die berechneten Ergebnisse weitgehend mit experimentellen Daten überein und zeigen damit seinen praktischen Nutzen in der Mikrofluidikforschung. Das Forschungsteam plant, einen einheitlichen Standard für die Kontaktwinkelberechnung zu etablieren und schließlich ein universelles digitales Ölmodell zu entwickeln, das auf neue Produktions- und Raffinationstechnologien anwendbar ist.

Diese innovative Forschung zu Algorithmen zur molekularen Simulation von Erdöl liefert neue Lösungen zur Optimierung von Ölgewinnungsstrategien und Filtrationsprozessen. Durch die präzise Simulation der Mechanismen intermolekularer Wechselwirkungen legt sie den wissenschaftlichen Grundstein für den technologischen Fortschritt in der Ölförderungsindustrie.

Weitere Informationen: Petr Khovental et al., Molekulare Simulation der Quarzbenetzung in Rohöl-/Solesystemen unter Reservoirbedingungen mithilfe eines neuen Kontaktwinkelberechnungsschemas, Kolloide und Oberflächen A: Physikalisch-chemische und technische Aspekte (2024).