Kan bakterier og matematikk brukes til å utvinne mer olje?

I dette prosjektet har vi foreslått en matematisk modell for biofilmformasjon i liten skala (rekkefølge av mikrometre), og da har vi brukt matematiske teknikker for å utlede en effektiv matematisk modell i større skala (rekkefølge av centimeter). Disse matematiske modellene er inspirert av eksperimenter, hvor vi har brukt inngangsparametere fra laboratoriet og litteraturen for å kalibrere en koeffisient for denne spesifikke bakterien, som karakteriserer hvor mye av biofilmen som er løsrevet på grunn av samspillet mellom biofilmen og fri vannstrømning. Vi har også beskrevet de numeriske metodene som vi brukte til å løse disse matematiske modellene. De eksperimentelle dataene produsert dataene kan brukes av andre forskere som referanse. Den matematiske teknikken for oppskalering av modellen i liten skala kalles homogenisering, som førte til to nye porøsitet-permeabilitetsforhold i stor skala. Vi har utført en følsomhetsanalyse for å identifisere kritiske parametere, samt numeriske simuleringer for å kvantifisere bakterielle effekter i oljeutvinningen. Da er hovedidéen med denne teknologien å bruke biofilmen til tetting av reservoaret der det er mye mer vann enn olje, noe som fører til at vannstrømmen sprer seg til soner med mer olje, og forbedrer oljeutvinningen.

Etter denne undersøkelsen er det fortsatt mye arbeid å gjøre. For eksempel er det nødvendig med matematiske teknikker for å utlede effektive ligninger fra stor skala til feltskala (rekkefølge av kilometer). På en annen side har vi med dette arbeidet foreslått matematiske modeller ved to forskjellige skalaer, inngangsparametre, eksperimentelle data og viktige relasjoner i stor skala. Det er verdt å nevne at resultatene av dette arbeidet også kan benyttes på andre områder, som medisin og vannbehandling.

Personalia

David Landa-Marbán (født 1991) er fra Mexico City, tok to bachelorgrader i matematikk og fysikk ved UNAM, og deretter mastergrad i anvendt og utrekningsorientert matematikk ved UiB. Han ble i 2016 tatt opp som doktorgradsstipendiat i anvendt og utrekningsorientert matematikk ved UiB. Florin A. Radu, Iuliu S. Pop og Kundan Kumar har veiledet doktorgradsprosjektet.