TOWARD UNDERSTANDING THE BREAKING MECHANISM OF VISCOELASTIC SURFACTANT IN WELL STIMULATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF THESIS_REPORT.pdf Download (8MB) | Preview

Arabic Abstract

مما يُستعمل لتنشيط آبار النفط خافضاتُ توتّر الأسطح (المسيِّبات) اللزجة المطاطيّة (VES) ممزوجٌ معها فواصلُ أو كسّاراتٌ (Internal Breakers)؛ بحيث تحوّل المسيّبات مسار الأحماض داخل المكمن بينما تقلّل الكسارات لُزوجة المسيّبات لتقلّل ضرر التصاقها بأسطح الصخر المحيط بالبئر. إن الآليّات المقترحة لتقليل لزوجة المسيّبات في حرارة عالية غيرُ مفهومة حقًّا. لذا نحاول في بحثنا هذا فهمَ آليّات تقليل لزوجة أحد مركبات المسيّبات من مجموعة الكبريتوبيتاين طويلة السلسلة -تحديداً هو إيروسيل أميد البروبيل هيدروكسي بروبيل كبريتوبيتاين- عن طريق مركبات عضوية. اخترنا لهذا البحث أربعَ مركبات عضوية –ثلاثةَ زيوت و حمضاً- هي: الديكان، و النفط الخام، و زيت الزيتون البكر الممتاز، و حمض عديد الغليكوليك، لندرس أثرها على محلول مائي للمسيِّب المذكور يبلغ تركيزه (3.96 % وزناً) عند كل من درجتي 30°م و 60°م باستخدام علم انسياب الموائع و تقنية مجهرية هي نقل الإلكترونات في وسط شديد البرودة تسمى (cryo-EM)، و تُركت عيّنات محلول المسيِّب ساكنة أسبوعا قبل بَدء التجربة. في تجاربنا بقي المحلول مطّاطاً و عاليَ اللزوجة في كلا درجتي الحرارة بسبب احتوائه هياكلَ ميسيليّةٍ اسطوانيّة. ثم لم يؤثّر في لُزوجة المسيِّب حال سكونه عند 30°م إلا الديكان، أما عند 60°م فقد قَلّلت الزيوتُ الثلاثة كلُّها هذه اللزوجةَ اطّراداً مع تركيزها بما يقرب من آلاف المرات إلى عشرات الآلاف. ثم بمراقبة أنماط أثرِ الموادّ الأربعة في تقليل اللزوجة وجدنا أثرَ الديكان عند كلا درجتي الحرارة واقعا في ثلاث مناطق: منطقة لزوجة عالية، و منطقة انتقال وسيطة، و منطقة لزوجة منخفضة. و أما الزيتان الآخران فأثرُهما عند 30°م وقعَ في منطقة واحدة، و عند 60°م في منطقتين. و أما الحمض فلم يؤثّر تأثيرا في اللزوجة تحت كلا درجتي الحرارة. نخلُص إلى أن هذه الزيوتَ كسّاراتٌ لهذا المسيِّب اللزج، و أن كلًّا من الحرارة و هيكلة جزيئات الزيت يَحكُم تقليل لزوجة المسيِّب، و أن حمض عديد الغليكوليك لا ينفع استخدامه مع هذا المسيِّب تحديداً.

English Abstract

Viscoelastic surfactants (VES) gels are used as acid diverters in well stimulation, whereas internal breakers are compounds which reduce the viscosity of these gels after acid diversion. Internal breakers reduce formation damage induced by VES gels. Proposed mechanisms of viscosity reduction of VES gels by internal breakers at high temperatures are not well understood. This study attempted to understand the viscosity reduction mechanism of a certain long-tail sulfobetaine surfactant solution, erucamidopropyl hydroxypropyl sulfobetaine, using organic compounds. This surfactant was within a system containing other compounds. Rheology and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM) were used to study the effect of the following organic compounds on a fixed concentration of an aqueous surfactant solution (3.96 wt % of the surfactant system) at 30°C and 60°C: n-decane, crude oil, extra virgin olive oil, and polyglycolic acid (PGA). All the samples were equilibrated for a week. The solution was viscoelastic and highly viscous at both temperatures due to the presence of cylindrical micelle networks. Only n-decane drastically affected the zero-shear viscosity of the surfactant solution at 30°C. The zero-shear viscosity of the surfactant solution reduced with increasing concentration of the oils by approximately three to five orders of magnitude at 60°C. N-decane induced three regimes of viscosity change at both temperatures: the high viscosity regime, the transition regime, and the low viscosity regime. The other oils induced only one and two regimes of viscosity change at 30°C and 60°C, respectively. PGA did not induce considerable changes in viscosity at both temperatures. In conclusion, the oils are breakers for this VES solution. Moreover, temperature and oil molecular structure do govern the viscosity reduction of the solution. Meanwhile, PGA is not a compound to be used with this VES solution.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Well Completion and Stimulation
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	SULTAN, ABDULLAH S
Committee Members:	ABU-KHAMSIN, SIDQI and MAHMOUD, MOHAMED and HUSSEIN, IBNELWALEED ALI and HUSSAIN, SYED SHAKIL
Depositing User:	FOGANG LIO TALLEY (g200684620)
Date Deposited:	15 Jun 2016 11:20
Last Modified:	01 Nov 2019 16:34
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139997