KFUPM ePrints

IMPROVED NUMERICAL SIMULATION OF WORMHOLE PROPAGATION IN CARBONATE CORE DURING ACID STIMULATION

l IMPROVED NUMERICAL SIMULATION OF WORMHOLE PROPAGATION IN CARBONATE CORE DURING ACID STIMULATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF - Submitted Version
2615Kb

Arabic Abstract

10 وقد وضع الطلب العالمي المتزايد على النفط والغاز المهندسين خلال السنوات الاخيرة على اهبة الاستعداد لتحسين التكنولوجيا الحالية المتعلقة بإنتاج النفط و الغاز. كما أن الحاجة إلى تحسين الإنتاجية والمحافظة على الطاقة للانتاج المستدام على المدى الطويل أدى إلى تطوير عمليات تحفيز الآبار النفطية باستخدام الاحماض، وتقنيات التكسير الهيدروليكي. وتستخدم الأحماض والتكسير الهيدروليكي لتغيير طريقة تدفق النفط حلو البئر، وبذلك تقلل من مقاومة المكمن للسوائل المتدفقة، في حين يتم استخدام حمض التحفيز لتحسين النفاذية. 11 التحفيز بالأحماض في المكامن الكربونية له نتائج عكس الحجر الرملي حيث يسهم في فتح و تطوير الثقوب المسماة بالقنوات الدودية. هذه الثقوب هي قنوات تصل بين جوف البئر والمنطقة المحيطة بها و تساعد في الحد من مقاومة تدفق السوائل حول جوف البئر القريب. على مر السنين، حقق الكثير من الباحثين دراسات لفهم ومراقبة طريقة انتشار القنوات الدودية بهدف تقليل التكلفة وتحسين فعالية عملية التحفيز الحمضي. 12 في هذا العمل، درسنا المعادلات الرياضية لوضع نموذج يساعد في تحسين محاكاة انتشار الثقوب الدودية في الصخور الكربونية خلال عملية التحفيز الحمضي. وكان الهدف هو وضع نموذج رياضي يجمع بين استخدام العوامل الفيزيائية للتدفق في الصخور الكربونية التي يسهل اختراقها، والعوامل الكيميائية التي تنتج عن تفاعل حمض الهيدروكلوريك، وكذلك اختلافات درجات المسامية و النفاذية في المكامن الكربونية لمحاكاة من القنوات الدودية. وقد تم اعادة ترتيب المعادلات المتعلقة بالتدفق والانتشار في الصخور المسامية لاستيعاب التغيرات في الخصائص المسامية والنفاذية خلال معالجة الصخور بالحمض، كما تم إدخال نظام مقاومة للترجيح جديدة لتقييم العددية والتنبؤ بسرعة المائع بالاعتماد على الضغط. 13 باستخدام جهاز المحاكاة المطور في هذا العمل، تمت محاكاة نمو القنوات الدودية في العينات رقم 15 و 12 (قطر 1.5 بوصة وطول 2.4 بوصة). وقد تم ايجاد المنحى المتعلق بمعدلات الحقن بين 0.5 سم3/دقيقة و10 سم3/دقيقة وقد لاحظنا أن التغيرات في نقل جزيء الحمض ينتج تحول في منحنى المعدل المحل. وأخيرا، وجدنا أن نفاذية الصخور تؤثر أيضا على كمية حجم المسام والقنوات التي يتم تكوينها من عملية حقن الصخور بالحمض .

English Abstract

The ever-increasing global demand of oil and gas over the years has put engineers on their toes to continue to improve upon current oil and gas production technology. The need to improve productivity and maintain the reservoir energy for sustained long-term production led to the development of acid stimulation, acid fracturing and hydraulic fracturing technologies. Acid and hydraulic fracturing are used to alter the flow geometry and in so doing reduce the reservoir resistance to production of the formation fluid, while acid stimulation is used to improve the near wellbore permeability. Acid stimulation in carbonate reservoir unlike sandstone results in the development of wormholes. These wormholes are highly conductive channels in the near wellbore region and helps in reducing the resistance of the near wellbore to fluid flow. Over the years, researchers have investigated the development, propagation and control of wormholes with the aim to minimize the cost and improve the effectiveness of acid stimulation process. In this work, we developed an improved simulator for wormhole propagation in carbonate core during acid stimulation. The objective was to use the physics of the flow in porous media, chemistry of HCl-Carbonate interaction and porosity-permeability variation relation for carbonate reservoir in the simulation of wormholes. We redesigned the convection-advection-reaction equation in porous medium to accommodate changes in porosity and permeability during the stimulation treatment and introduce a new resistance-weighting scheme for numerical evaluation of velocity field from pressure fields. Using the simulator so developed, we simulated acidization of core 15 and 12 (diameter 1.5 inches and length 2.4 inches). We reproduced the acidization curve for injection rates between 0.5cc/min and 10cc/min. We were observed that changes in the local acid molecule transfer rate results in shift in the acidization curve. Finally, we found that initial permeability of the core also affects the amount of pore volume of acid injected to breakthrough.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Research > Petroleum
Petroleum > Well Completion and Stimulation
Divisions:Research Institute > Petroleum & Minerals
Committee Advisor:Sultan, Abdullah
Committee Members:Awotunde, Abeeb and Alassar, Rajai
ID Code:138978
Deposited By:KAREEM LATEEF ADEWALE (g201004040)
Deposited On:16 Sep 2013 21:11
Last Modified:24 Nov 2014 10:46

Repository Staff Only: item control page