REACTION KINETICS OF NOVEL EMULSIFIED ACID SYSTEM WITH LIMESTONE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Final_Thesis_draft.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

مستحلبات الاحماض استخدمت كسوائل تحسين فعالة لآبار النفط منذ عام 1933 . مستحلب الحمض هو في المقام الأول محلول مستحلب يتكون من اثنين من السوائل غير قابلة للامتزاج، واحد منهم مشتت )الطور الداخلي-الطورالمشتت( في السائل الآخر )الطور الخارجي-الطور المستمر( في شكل قطيرات. في الآونة الأخيرة، اقترحت مخلفات الزيوت لتستخدم كطور مستمر و كبديل رخيص للديزل وغيرها من الهيدروكربونات غالية الثمن عند تكوين حمض مستحلب. تم تناول دراسة اللزوجه الاستقرارية لمستحلب الحمض الجديد في العديد من المنشورات، ولكن لم يتم النظر في حركية تفاعل هذا النظام الحمضي مع الصخور، وبالتالي هذه الدراسة لملء هذا الفراغ. علاوة على ذلك، كان معظم دراسات حركية التفاعل للاحماض المستحلبة تجرى في ظروف ضغط وحرارة منخفضتين نسبيا,ودون الأخذ بعين الاعتبار تأثير تشبع النفط الخام للصخور، لذا سيتم فحص هذه المسألة، من خلال هذه الدراسة. الجزء الأول من هذا العمل، يدرس مدي جدوى الحمض المستحلب الجديد في عملية تطوير آبار النفط. على وجه الخصوص، تم دراسة استقرارية الحمض المستحلب الجديد، وكذلك حركية التفاعل مع مكامن الحجر الجيري )كالسايت( عند ضغط وحرارة مرتفعتين. وقد أجريت التفاعلات من خلال سلسلة من تجارب السريان في العينات الصخرية الأساسية في ظروف ضغط وحرارة مرتفعتين ومقارنتها مع واحدة أخرى اجريت باستخدام مستحلب الحمض التقليدي المكون من الديزل. من عمل المختبر والنتائج أظهر نظام الحمض المستحلب الجديد إمكانيات جيدة كسوائل تحسن للابار مقارنة بكل من مستحلب الديزل وحمض الهيدروكلوريك. على سبيل المثال، حقق النظام الحمضي الجديد أقل حجم لاختراق الصخرة مقارنة بحمض الهيدروكلورك العادي وكذلك مستحلب الديزل. في الجزء الثاني من العمل، تم دراسة حركية التفاعل )معامل الانتشار( من حامض الديزل المستحلب مع الحجر الجيري xvi عند ضغط وحرارة مرتفعتين وكذلك تاثير تشبع النفط الخام للصخورعلى هذه التفاعلات. تم دراسة هذا التأثير من خلال مجموعة من التجارب باستخدام جهاز القرص الدوار. أجريت جميع التجارب في حرارة وضغط عاليين تشابه الحالة الحقيقية لمكمن النفط. من نتائج الجزء الأخير تم استخلاص اثنين من الاستنتاجات، أولا قيمة معامل الانتشار ) eD ( عند الضغط والحرارة المرتفعين أقل بكثير من تلك التي تم الحصول عليها عند قيم اقل من الحرارة والضغط. أستخدام قيم معامل الانتشار المستخلصة عند درجات حرارة وضغط منخفضتين قد تودي الي خطا كبير عند تصميم عمليه تحسين الابار لمكامن ذات اعماق عالية. ثانيا، من المثير للاهتمام انه و على عكس السائد وجد ان هناك قيمتين لمعامل الانتشارعند دراسة حركية تفاعلات مستحلب النفط مع الحجر الجيري وذلك عندما يتم التشبيع للصخور بالنفط.

English Abstract

Emulsified acids have been used as an effective well stimulation fluid since 1933. It is primarily an emulsion solution consisting of two immiscible liquids, one of them is dispersed (inner or dispersed phase) in the other liquid (continuous or outer phase) in the form of droplets. Recently, waste oil as a continuous phase was proposed as a cheap alternative to diesel and other expensive hydrocarbons when formulating emulsified acid. The new acid system rheology and stability was addressed in several publications, however, the reaction kinetics of this novel acid system was not considered and hence this study to fill the gap. Furthermore, most of the reaction kinetics for the conventional diesel emulsified acid was done at relatively Low pressure and temperature LPLT without taking into account the effect of crude oil saturation, therefore, this issue is also, examined through this study. The first part of this work, study the feasibility of waste oil emulsified acid system (novel) in acid stimulation treatment. In particular, emulsion stability, and reactivity (reaction kinetics) with limestone reservoir rock at high-pressure high-temperature HPHT were investigated. The reactivity was carried out through a series of core flow experiments at HPHT and compared with another one done using the conventional diesel emulsified acid. From the lab work and results The new waste emulsified acid system showed good potential as stimulation fluid compared to both diesel and plain HCl. For instance, the new acid system achieved the lowest pore volume of acid to break through (PVBT) among the three stimulating fluids i.e (Waste, Diesel, and plain HCl). In the second part of the work, the reaction kinetics (Diffusion coefficient) of diesel emulsified acid with limestone at HPHT has studied as well as the effect of crude oil saturation on these reactions. The effect is studied through Rotating Disk Apparatus RDA experiments. All the experiments were conducted at HPHT that mimics the real reservoir conditions for emulsified acid stimulation. From the last part results a couple of two conclusions were drawn, firstly the Diffusion coefficient (De) value at HPHT is much lower than those obtained at LPLT and the extrapolation of these De values at lower down hole conditions for deep reservoirs could lead to severe acidizing and hydraulic fracturing design inaccuracy. Secondly, interestingly two De values were reported for oil saturated limestone reaction kinetics and this mainly because of crude oil saturation effect.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Well Completion and Stimulation
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Sultan, Abdullah
Committee Members:	Brady, Dominic and Abu-Khamsin, Sidqi
Depositing User:	MUSA MUSA AHMED (g201403280)
Date Deposited:	17 Sep 2017 10:08
Last Modified:	31 Dec 2020 08:51
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140464