KFUPM ePrints

Identifying Optimum Conditions for Stable Wormholes Created by Chelating Agents

l Identifying Optimum Conditions for Stable Wormholes Created by Chelating Agents. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (Thesis report) - Submitted Version
Restricted to Abstract Only until 31 May 2016.

4Mb

Arabic Abstract

من المعلوم أن استعمال المركبات الحمضية لانعاش الصخور الكربونية من الامور الشائعة لتقليل الاضرار في المنطقة قرب بئر النفط. في حقيقة الامر ان أستعمال الاحماض يزيل التضررات الناتجة عن سوائل الحفر و سوائل الاكمال, و ايضا تكوين ثقوب وقنوات داخل الصخر الكربوني مما يمكن النفط من عبور تلك الطبقات المتضررة. خلال عملية الانعاش هذه تقوم السوائل الحمضية باذابة جزء من الصخر لتكوين قنوات فعالة تقوم بتسهيل انسياب المواد الهيدروكربونية. حديثا قام الباحثون ببحث مدي فائدة المركبات المخلبية كسوائل انعاش. بعض الابحات اثبتت فاعلية بعض هذه المركبات كسوائل انعاش خصوصا في الظروف ذات درجات الحرارة العالية والتي تتطلب معدلات حقن قليلة لسوائل الانعاش. هذا البحث يستهدف استخدام مركبات مخلبية مختلفة بتركيبات مختلفة كسوائل انعاش. وسط المحلول الافضل سواء حمضى أو قلوي وتراكيز هذه المحلولات المثلى سيتم البحث عنها على اساس أختبارات الذوبانية. سوف يتم استخدام الماء عديم الايونات وماء البحر لتخضير تلك المركبات. أيضا سيتم أختيار بعض الصخور الكربونية ليتم انعاشها بواسطة تلك المركبات المخلبية لتحديد اداء كل واحد علي حدا في تكوين تلك الثقوب الدودية الفعالة. سيتم تقييم تلك الثقوب بواسطة الاشعة المقطعية, الرنين المغنطيسي, والقياسات الصوتية للتأكد من سلامة وتماسك الصخر بعدعملية الانعاش. ستعطي هذه الدراسة وصفا مفصلا لأداء هذه المركبات المخلبية في تكوين ثقوب وقنوات مثلى. سيتم أيضا قياس كثافة ولزوجة تلك المركبات في درجات حرارة مختلفة ونسب مختلفة من عنصر الكالسيوم المذاب في المحلول. في النهاية, سيتم نمذجة نمو الثقب الدودي عن طريق مطابقة الهبوط الضغطي مع الحجم الذي تم حقنه داخل الصخر بأستعمال النماذج المتوفرة. سيتم أيضا ادخال التعديلات اللازمة للنماذج المتوفرة حتى يتسنى الحصول علي افضل مطابقة. التجارب التي اجريت علي المركبات المخلبية فيمايخص الذوبانية خلصت الى ان مركبي DTPA و HEDTA ذائبين في الاوساط الحمضية حتى درجة حموضة 2.0. مركب EDTA غير ذائب في الاوساط الحمضية أقل من 5.0 عندما يتم تحضير المركب بواسطة ماء البحر. لا يوجد واحد من المركبات المخلبية مناسب للاستعمال للتحكم في ايونات الحديد ليتم استخدامه واضافته لحمض الهيدروكلوريك بتركيز 20% عندما يستخدم ماء البحر للخلط. 5% من مركبي DTPA و HEDTAأعطت أفضل النتائج للتحكم بأيونات الحديد عند اضافتها لحمض الهيدروكلوريك بنسبة 20%. دراسات تجارب الانعاش أثبتت أن أفضل معدل حقن في حدود 1.5 الي 2.0 مل/دقيقة بأخذ الحجم الاقل والزمن الاقل بعين الاعتبار. دراسات مرونة الصخر اثبتت أن المركبات المخلبية لها تأثير ضئيل بالنسبة للصخور الصلبة نوعا ما. أما بالنسبة للصخور الاقل صلابة من الممكن أن تتأثر بحقن هذه المركبات

English Abstract

Acidizing of carbonate formations is a common practice to reduce the formation damage near the wellbore. In fact, acid stimulation removes the damage created by the drilling and completion fluids and also creates channels (wormholes) that can bypass the damaged area. In this process, acidic solution is injected to dissolve part of the rock matrix and creates conductive channels that facilitate the flow of hydrocarbons to the wellbore. Recently, researchers investigated the usefulness of chelating agents as stand-alone stimulation fluids to create wormholes in carbonate reservoirs. They showed that chelating agents can effectively be used as stimulation fluids especially in the cases of high temperature and low injection rate situations. This research targets the use of different types of chelating agents at different formulations as stimulation fluids for carbonate rocks. The optimum pH and concentration values of each solution will be screened to determine the optimum pH and concentration as a base of each solution based on solubility tests. Deionized water and sea water will be used for stimulation fluids preparation. Carbonate rocks will be stimulated using chelating agents such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), and hydroxyethylenediaminetriacetic acid (HEDTA) to investigate their performance in creating stable and efficient wormholes. The wormholes will be evaluated after stimulation using CT scan, NMR, and acoustic measurements to assess the rock integrity. This study will provide a detailed description to the performance of these chelating agents in creating stable wormholes. Viscosity of chelates will be measured at different temperatures and different amounts of Calcium ions to establish their relation. At the end, wormhole growth propagation with chelating agents will be modeled by matching the actual pressure drop versus the pore volume injected using the existing models to test their applicability, and apply the necessary modifications to the existing models to obtain the best match. Solubility screening studies showed that DTPA and HEDTA chelating agents were soluble at pH values as low as 2.0 in all chelant concentrations prepared by deionized water and sea water. EDTA was not soluble at pH values less than 5.0 when sea water was used for dilution. None of the studied chelating was found to be suitable as iron control agent to be added to 20% HCl acid when sea water was used for mixing. 5% DTPA and HEDTA chelating agents were found to be good iron control agents for 20% HCl acid. Core flooding studies showed that the optimum injection rate for the chelating agents was in the range of 1.5 – 2.0 cc/m when both minimum chelant volume and minimum experiment time were used in determinations. Studies on the rock elastic properties revealed that chelating agents have negligible effect on relatively strong carbonate rocks such as Indiana Limestone, whereas, less strong rocks such as Austin Chalk can be highly affected by injecting chelating agents.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Petroleum > Well Completion and Stimulation
Divisions:College Of Engineering Sciences > Petroleum Engineering Dept
Committee Advisor:A. Mahmoud, Mohamed
Committee Members:S. Sultan, Abdulla and A. Hussein, Ibnelwaleed
ID Code:139626
Deposited By:ASSAD AHMED ABDALLAH BARRI (g201204180)
Deposited On:08 Jun 2015 14:07
Last Modified:08 Jun 2015 14:07

Repository Staff Only: item control page