Porfyrinkomplekser av radioaktive metallioner som vanntracere i oljereservoarer

Abstract

I petroleumsindustrien blir tracere blant annet benyttet for å oppnå informasjon om oljereservoarene. Hensikten med denne oppgaven var å undersøke om tetrafenylporfin tetrasulfonsyre (TPPS) kompleksert med ulike metallioner kunne egne seg som tracer i oljereservoarer. Disse metallionene kan enten være radioaktive ved kompleksering eller gjøres radioaktive gjennom nøytronaktiveringsanalyse (NAA) under analyseprosessen.

TPPS ble forsøkt kompleksert med Mn(II), Ni(II), Zn(II) og Eu(III). De aktuelle radionuklidene ved direkte kompleksering er 54Mn, 63Ni, 65Zn og 152, 154Eu. Ved analyse med NAA vil monitornuklidene være 56Mn og 152Eu, mens Ni og Zn ikke har tilsvarende følsomhet.

Innledende forsøk førte til at oppgaven i hovedsak ble konsentrert rundt Zn-TPPS komplekset. En tilfredsstillende separasjonsmetode ble utviklet for Zn-TPPS og Zn2+ på en C18-kolonne med en mobilfase bestående av metanol, buffer og NaCl.

Stabiliteten til Zn-TPPS ble undersøkt i statiske og dynamiske stabilitetstester. De statiske stabilitetstestene ble utført ved ulike temperaturer (romtemperatur, 80 oC, 100 oC, 120 oC og 150 oC) og ulik tid (24 timer, en uke og fire uker) med ulike typer reservoarmateriale (sandstein, kalkstein og leire) tilstede. I tillegg ble forsøk utført uten reservoarmateriale tilstede. De statiske eksperimentene viste en betydelig reduksjon av fri tracerkonsentrasjon med tid og temperatur både med og uten reservoarmateriale tilstede. De dynamiske forsøkene ble utført i en sandsteinskjerne ved romtemperatur og 80 oC, i begge tilfeller med et trykk på 100 bar (omslutningstrykk på 110 bar). Ved begge temperaturer ble det observert forsinkelse av Zn-TPPS relativt til en referansetracer. I tillegg ble det observert haledannelse på tracerens produksjonsprofil og en gjenvinningsfaktor på under 100%. I eksperimentet utført ved 80 oC var forsinkelsen i forhold til referansetracer og tendensen til haledannelse betydelig redusert. I tillegg var gjenvinningsfaktoren betydelig større enn ved romtemperatur.

Det ble konkludert med at Zn-TPPS merket med 65Zn kan være en aktuell tracer for brønn-til-brønn undersøkelser under nærmere definerte forutsetninger.