THE ROLE OF POTENTIAL DETERMINING IONS IN CARBONATE ROCK-SEAWATER INTERACTIONS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF M.S.Thesis-M.Kassim.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

يعرف عن تقنية الغمر بالمياه أنها ليست ذات كفاءة عالية في المكامن الكربونية، وذلك لضعف خاصية التبلل المائي لصخور هذه المكامن. في الآونة الأخيرة، تم إجراء أبحاث مستفيضة لدراسة الإستخلاص النفطي بواسطة عمليات الغمر بالمياه و ذلك من خلال تجارب التشرب العفوي و الغمر الديناميكي لعينات من الصخور الكربونية. من خلال هذه البحوث لوحظ ان هنالك تحسن في نسبة إستخالاص النفط، وذلك بعد تعديل التركيب الأيوني و نسبة الملوحة لمياه البحر المستخدمة في هذه التجارب. على الرغم من أنه لا يوجد إجماع عام على آلية معينة يعزى اليها التحسن في استخلاص النفط، إلا أن زيادة التبلل المائي لسطح حبيبات الصخور الكربونية نتيجة لتفاعل أيونات الكالسيوم ، الماغنيسيوم و الكبريتات مع سطح الحبيبات الصخرية يلعب دورا رئيسيا في زيادة نسبة النفط المستخلص من هذه المكامن الكربونية وذلك في ظروف مكمنية معينة. في هذه الأطروحة تم إجراء تجارب إمتزاز ساكن مكثفة لدراسة التفاعلات بين ايونات الكالسيوم، الماغنيسيوم، الكبريتات و الكلور الموجودة في مياه الخليج العربي و بين عينة من مكمن عرب-د الكربوني في المملكة العربية السعودية ذو التركيبة الصخرية التى يطغى عليها الحجر الجيري بالإضافة الى الدولومايت. تم إجراء هذه التجارب فى وجود و غياب عينات من النفط الخام من نفس الحقل و ذلك في درجتى حرارة ، 25 و 90 درجة مئوية. بصورة عامة، تم إجراء هذه التجارب لمعرفة المكونات الأساسية لمياه البحر التى تساعد على إمتزاز و إمتصاص الأيونات السابق ذكرها في ظروف مكمنية مختلفة، و من خلال ذلك يمكن معرفة الآلية التى تؤدي الى تغيير نوع التبلل الصخري. إضافة الى تجارب الإمتزاز هذه، تم إجراء تجارب لدراسة الشحنات الكهربائية لسطح العينة الصخرية و ذلك بإستخام تقنية جهد زيتا (زيتا بوتينشيال) في وجود و غياب زيت المكمن. من خلال نتائج التجارب المذكورة أعلاه، تبين ان التفاعلات بين إيونات الكالسيوم، الماغنيسيوم، الكبريتات و الكلور المجودة في مياه البحر ، و بين عينة الصخر الكربوني تختلف بإختلاف التركيبة المعدنية للصخر، التركيبة الكيميائية للمحلول الملحي المستخدم, وجود النفط الخام و درجة الحرارة. في هذا البحث تم التطرق بإسهاب الى الطرق المختلفة التى تساعد على تعزيز إمتزاز و إمتصاص الإيونات السابقة و ذلك في ظروف مكمنية مختلفة من خلال قياسات جهد زيتا (زيتا بوتينشيال) للتأكد من أن عينة الصخر الكربوني تحمل شحنات سالبة عند وجودها في مياه البحرو لقد وُجد أن هذه الشحنات تختلف بإختلاف التركيب الأيوني للمحلول المستخدم، وجود النفط الخام و درجة الحرارة. من خلال هذا البحث وُجد أن التفاعلات بين مياه البحر و عينة الصخور الكربونية المحتوية على النفط الخام غاية في التعقيد، إلا انة بالإمكان الوصول الى تركيبية مثالية لمياه البحر يمكن من خلالها تعزيز إستخلاص النفط الخام من هذه الصخور، و ذلك بتعديل التركيب الأيوني لهذه المياه.

English Abstract

Water flooding has not been very efficient in carbonate reservoirs due mainly to the low water wetness of these reservoirs. Recently, extensive research through spontaneous imbibition and core-flooding experiments have demonstrated that the oil recovery from these carbonate reservoirs could be improved by modifying the ionic composition and salinity of the injected seawater. Although the underlying mechanisms are still a subject of debate, the improved oil recovery has been mostly attributed to the increased water-wetness of the rock through the interactions of specific ions like Ca2+, Mg2+, SO42-, and Cl- , which are present in seawater with the rock surface under favourable conditions. In this thesis, static adsorption studies were extensively carried out to investigate the adsorption interactions of Ca2+,Mg2+,SO42- , and Cl- in the Arabian Gulf seawater with Arab-D carbonate reservoir rock composed mostly of dolomitized limestone in the absence and presence of crude oil from the same reservoir, at temperatures of 25°C and 90°C. This was carried out with the objective to identify the optimum parameters of the seawater that will trigger the adsorption and desorption of these ions under different conditions, which may lead to wettability alteration. In this study, surface charge of carbonates-brines system was also studied using zeta potential technique in the absence and presence of crude oil. Adsorption results revealed that the rock-fluid interactions of Ca2+, Mg2+, SO42-, and Cl- in Arabian Gulf seawater with carbonate rocks depends on a variety of conditions like the rock type and constituents, brine composition, presence of crude oil, and temperature. The various ways to promote adsorption or desorption of these ions under the different conditions have been extensively discussed. Zeta potential measurements confirmed that the carbonate rock is negatively charged in Arabian Gulf seawater, and this surface charge will vary depending on the brine ionic composition, presence of crude-oil and temperature. This research has shown that the interactions between the injection Arabian Gulf seawater, crude oil and the carbonate rock matrix is very complex but it can be optimized to obtain a favourable formulation that will eventually promote recovery of additional oil by simply adjusting the ionic composition of the seawater.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Enhanced Oil Recovery
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Al-Hashim, Hasan S.
Committee Members:	Sultan, Abdullah and Shawabkeh, Reyad A.
Depositing User:	KASSIM MOS OLUWASEUN (g200904250)
Date Deposited:	14 Jan 2013 07:28
Last Modified:	01 Nov 2019 15:37
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138829