Evaluation of Novel Viscoelastic System as a Potential Chemical EOR method in Carbonate Reservoirs. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_THESIS_Madhar.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

ملخص الرسالة الاسم الكامل: مظهر صاحب ازاد عنوان الرسالة: دراسة تقيمية لمواد ذات اللزوجة المرنة كطريقة كيميائية محتملة لتحسين استخلاص النفط من الصخور الكربونية التخصص: هندسة البترول تاريخ الدرجة العلمية: نوفمبر 2014 تتميز مكامن الصخورالكربونية التي تحتوي على 60 % من احتياطيات البترول والغاز بنفاذية منخفضة، و تركيز عالي للايونات ثنائية التكافؤ، و درجة حرارة و ملوحة عاليتين. ويعتبر تحسين استخلاص النفط كيميائيا في هذه الصخور احد التقينيات الواعدة التي حظيت باهتمام واسع نتيجة لارتفاع سعر النفط في السنوات الماضية. حيث أن الغمر بالمؤثر السطحي )السيرفاكتنت(، أو الغمر بالبوليمر، أو الغمر بالبوليمر و المؤثر سطحي ، أو الغمر بالمؤثر السطحي و القلوي و البوليمر معاً وهذه هي اشهر خيارات التحسين الكيميائي للاستخلاص. حيث أن الغمر بالمؤثر السطحي قد يؤدي الى كفاءة أقل عندما ينتقل المؤثر السطحي المحقون ذو اللزوجة المنخفضة في قنوات الصخور الكربونية دون مسامات الصخر ذاته. وكذلك الغمر بالبوليمر قد يؤدي الى كفاءة ازاحة اقل في مكامن الكربونات ذات النفاذية المنخفضة و ذلك نتيجة لعدم قدرة كتلة البوليمر من الدخول في الاجزاء قليلة النفاذية في مكامن الكربونات نسبة لكبر قطرها الهيدروداينميكي. كما أن الغمر بالبوليمر ليس له القدرة على تحريك النفط ذو اللزوجة العالية. وعند النظر الى الغمر الثلاثي باستخدام البوليمر و المؤثر سطحي و المؤثر القلوي فان هذا المزيج عرضة لانفصال الكتل الكروموتوغرافي مما قد يؤدي الى عدم فعالية عملية الاستخلاص. بالاضافة الى ذلك، فان المؤثر السطحي و البوليمر التقليديين لديهما حساسية عالية للملوحة و الحراة العاليتين الموجودة في مكامن الصخور الكربونية. لذلك تعتبر مقاومة المائع المرن اللزج ) viscoelastic  VES ( للحرارة و الملوحة العاليتين، و التركيز العالي للايونات ثنائية التكافؤ و قدرته على توفير كفاءة ازاحة و احلال عن طريق طبيعته المرنة اللزجة التي تتناوب بين الحالتين حسب الضروف الخاجية المحيطة. لذلك تم في هذه الدراسة اختيار قدرة استخلاص النفط لثلاث مؤثرات سطحية مرنة لزجة ) VES ) في مياة تحت نسبة ملوحة عالية تصل الى 57.000 جزء من المليون. وبعد الاختبارات الاولية تم أختيار المادة الامثل XXVI من الثلاث لاجراء دراسات اضافية. حيث تم قياس تاثير التركيز ودرجات الحرارة على اللزوجة و التوتر السطحي للمؤثر السطحي المرن اللزج الافضل. كما أن قدرة المؤثر السطحي المرن اللزج على مكافحة ملوحة المياه الطبقية في المناطق التي لم يتم غمرها جيدا و المناطق ذات النفاذية العالية في مكامن الكربونات تم تحليلها بالدراسة الريولوجية. كما تمت دراسة تركيبات مختلفة للمؤثر السطحي المرن اللزج مع السيرفاكتنت (S/VES) ، و البوليمر (VES/P) لاختبارنسبة اللزوجة الى التوتر السطحي فيها، ومن ثم اختيار التركيبة الامثل التي تم تعريضها لاختبارات الاستقرار الحراري، و الغمر، و اختبارات الامتصاص الساكن. وتم التوصل الى تحسين الخواص الحرارية للمؤثر السطحي المرن اللزج بدمج المؤثر السطحي المرن اللزج مع عامل تخفيض (VES/R) . وبالنظر الى السمات الريولوجية للمؤثر السطحي المرن اللزج الافضل بين المواد الثلاث التي تمت دراستها توحي بقدرة هذه المواد على التغلب على التعقيدات والشقوق في مكامن الصخور الكربونية و ايضا افضليتها على البوليمر كعامل تحكم بالحركية. تفوق المؤثر السطحي المرن اللزج ) VES ( على المؤثر السطحي مع السيرفاكتنت (S/VES) ، و المؤثر السطحي المرن اللزج مع البوليمر (VES/P) عندما تم استخدام 1.5 الحجم الفراغي للمؤثرات السطحية المرنة اللزجة في اختبار غمر العينات حيث انخفض نسبة النفط المتبقي الى 23 %. من المعروف أن المؤثر السطحي المرن المختبر يكون مائع يحتوي على مذيلات دودية الشكل ) (wormlike micelles في حالة الملوحة العالية، درجة الحرارة المتوسطة و مما يساعد على رفع اللزوجة وهي نتيجة ايجابية لعمليات الحقن في المكامن الكربونات المتشققة. كما أن امكانية تطبيق استخدام المؤثرات السطحية المرنة اللزجة في المكامن عالية الحرارة يمكن ان يتحسن بمنع التراجع الحراري طويل المدى باستخدام عامل تخفيض ) VES/R (. ومن حيث قدرة المؤثر السطحي المرن اللزج و المستفر حراريا لاستخلاص النفط الثقيل من المكامن ذات السمك القليل، تمت دراسة نمذجة تحاكي المكامن النفطية الثقيلة بوجود مياه ساخنة، حيث اظهرت النتائج نسبة انتاج أعلى. حيث أن دراسات النمذجة بناء على مبدا تحكم الحركية المزدوج تشير الى ان المؤثر السطحي المرن اللزج المستقر حراريا و الذي يشكل نظام تحسين استخلاص نفطي هجين مع الماء الساخن يمكن ان يفتح وجهات نظر جديدة للنفط الثقيل في المكامن ذات السماكة المنخفضة التي يفشل فيها الغمر بالبخار او البوليمر التقليديين.

English Abstract

Evaluation of Novel Viscoelastic System as a Potential Chemical EOR Method in Carbonate Reservoir Major Field:Petroleum Engineering Carbonate reservoirs characterized by low permeability, high concentration of divalent ions, high temperature and salinity contains almost 60% of the oil and gas resources. Chemical EOR is one of promising EOR technique that has attained wide spread attention due to the hike in oil price. Surfactant flooding, polymer flooding, surfactant polymer flooding (SP), and alkaline surfactant polymer flooding (ASP) are the common variants of chemical EOR methods. Surfactant flooding might result in the poorer sweep efficiency due to the channeling of the low viscous injected surfactant. Polymer flooding apart from its inability to mobilize the oil could results in poorer sweep efficiency too in low permeable carbonate reservoirs. It is due to the inability of polymer’s slug to get into low permeable region of carbonate reservoirs because of its high hydrodynamic radius. SP flooding and ASP flooding are prone to chromatographic separation of slugs that could make the overall process ineffective. Further most of the conventional surfactants and polymers are susceptible to high salinity and temperature encountered in carbonate reservoirs. The Viscoelastic fluid’s resistance to high salinity; high temperature and high divalent ions concentration and its ability to provide both displacement and sweep efficiency via its viscoelastic nature along with its shear thinning nature could be exploited. Three VES were tested for its oil recovery potential with 57,000 ppm saline water. The optimum one among the three is chosen for further study. The effect of parameters on shear viscosity and IFT of optimum VES is measured. The ability of VES to combat formation water salinity in poorly preflushed region and high permeable region of the carbonate reservoirs are analyzed through rheological studies. Different formulations namely Viscoelastic surfactant system (VES), Surfactant/Viscoelastic Surfactant system (S/VES), and Viscoelastic surfactant/Polymer system (VES/P) have been tested for its Viscosity/IFT ratio. The optimum systems were subjected to thermal stability tests and core flooding. Thermal optimization of VES is done by combining VES with reducing agent (VES/R). The ability of thermally stable VES to exploit thin heavy oil reservoirs in tandem with hot water is studied through reservoir simulation. Rheological characterization of the optimum VES indicate the potential of it to combat complexities in carbonate reservoirs and also its potential over polymer as the mobility control agent. VES as a single system outperform S/VES and VES/P systems and the core flooding done with 1.5 PV of VES systems reduce the residual and remaining oil saturation to 0.23. The tested VES forming wormlike micelles (WLM) can be a potential EOR fluid for high salinity, moderate temperature and fractured carbonate reservoirs. It applicability for high temperature reservoirs could be improved by preventing long term thermal degradation through the VES/R systems. Simulation studies done based on dual mobility control concept indicate that thermally stable VES that could form hybrid EOR method with hot water might open new vistas for heavy oil recovery in thin viscous heavy oil reservoirs where conventional steam flood and polymer flood completely fails.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Petroleum
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Al-Sultan, Abdullah
Committee Members:	Al-Hashim, Al-Hashim and Mahmoud, Mohamed and Hussein, Ibnelwaleed Ali
Depositing User:	Mr. Muhammad Sulaiman
Date Deposited:	08 Feb 2015 08:27
Last Modified:	01 Nov 2019 15:44
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139462