An Experimental study of the effects of CO2 sequestration on electrical properties of carbonate rocks. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF PhD_Dissertation_Final_submitted_draftp.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

تتناول هذه الدراسة مصير الصخور الكربونية التي يتم تخزين ثاني أكسيد الكربون (CO2) فيها لمدة طويلة ومشاريع الاستخلاص المعزز للنفط باستخدام CO2 ثاني أكسيد الكربون. ركزت الأعمال السابقة على قابلية تطبيق قياسات المقاومة الكهربية لتتبع هجرة CO2 عن طريق تغيير المقاومة بوصفها تتأثر بمدي ب ثاني أكسيد الكربون خلال تخزينه. درس العديد من الآخرين أيضا تأثير حقن CO2 على المقاومة البتروفيزيائية والكهربائية للصخور . الأعمال السابقة إعتمدت علي استخدام تجارب يتم فيها ضخ الغاز بشكل مستمر داخل وخارج عينات الصخور وهذا التدفق يستمر لساعات معدودة فقط. لم تضع في الإعتبار هذه الدراسات تغير المقاومة عند التعرض لفترات أطول. في هذه الدراسة ، تم تصميم مجموعة كاملة من التجارب لتوصيف و دراسة تأثير تخزين CO2 على عينات الصخور تحت تدفق وظروف ساكنة. وتشمل خاصية الضغط الشعرية باستخدام الزئبق (MICP) ، الرنين المغناطيسي النووي (NMR) ، تخزين CO2 ، ومؤشر المقاومة ، والصرف ، والشيخوخة في النفط الخام ، وضخ المياه وضخ CO2، وقياسات NMR وMICP بعد تخزين ثاني أكسيد الكربون. تم استخدام تجارب أخري إضافية داعمة للدراسة مثل التصوير المقطعي (CT) وومضان الأشعة السينية (XRF) ، والتمييز اللوني بين أيونات المائع باستخدام الغاز . أظهرت قياسات MICP و NMR أن جميع العينات فيها النظام المسامي ذو نسقين ومتجانسة للغاية. واستخدمت الاشعة المقطعية للتأكد من أن الكسور و الفجوات لم تكن موجودة في العينات في حين تم استخدام XRF لدراسة رواسب الصخور. تم استخدام التحليل اللوني لتحليل الماء المالح قبل وبعد التخزين. أظهرت نتائج هذه الدراسة أن السلوك الكهربائي للصخور الكربونية تحت تأثير التخزين طويل المدى لثاني أكسيد الكربون يتغير تحت ظرف ثابتة. ويمتد نطاق تقييم الخزان و المراقبة باستخدام تقنية تسجيل المقاومة . وقد لوحظ من الدراسة المختبرية المكثفة ما يلي: تغير معامل التشبع بشكل ملحوظ مع مرور الوقت أثناء تخزين CO2 و يعتمد مدى التغيير على مدى تفاعل CO2 مع المحلول الملحي والصخر ( CBRI )؛ حيث إن أي تغيير في المقاومة الكهربائية للصخر لا تحتم بالضرورة تغيير في تشبع السائل أو هجرة السوائل ولكن يمكن أن يكون مؤشرا للتفاعل بين CO2 مع المحلول الملحي والصخر حيث أن الجمع بين سجل المقاومة و سجل درجة الحرارة يقترح لرصد التفاعل بين الصخور والسوائل و تشكيل الترسبات في الموقع وفي الوقت الحقيقي . كذلك يسبب تفاعل CO2 مع الزيت الخام والمحلول الملحي والصخر أثناء عمليات الاستخلاص المعزز للنفط (COBRI) تبطئ على معامل التشبع. أكدت القياسات بعد تخزين CO2 علي ذوبان حبيبات الصخر وترسب البعض الأخر وتغيير البنية المسامية للصخر

English Abstract

This study investigates the fate of carbonate rocks marked for long term storage of Carbon dioxide (CO2) and for CO2-EOR projects. Previous works focused on the applicability of electrical resistivity measurements to track CO2 migration by way of resistivity change as a function of CO2 saturation changes during CO2 sequestration. Many others also studied the effect of CO2 injection on the petrophysical and electrical resistivity of rocks. Previous works of these types used continuous flow experiments of fluid in and out of rock samples and such flow lasted only few hours. The fate of formation resistivity under static condition and at longer storage period was not considered. In this study, a full suite of experiments was designed to characterize and study the effect of CO2 storage on rock samples under flow and static conditions. They include Mercury injection capillary pressure (MICP), nuclear magnetic resonance (NMR), CO2 sequestration, resistivity index, drainage, aging in crude oil, water flooding, CO2 flooding, and post CO2 sequestration NMR and MICP measurements. Other supporting experiments were computed tomography (CT) scan, X-ray fluorescence (XRF), and gas/ionic chromatography. MICP and NMR measurements showed that all core samples are of bimodal pore type and are very homogeneous. CT scan was used to confirm that fractures and vugs were not present in the samples while XRF spectroscopy was used to study rock precipitates. Chromatography was used for pre- and post- storage brine analysis. The results of this study have established that the electrical behaviour of carbonate rocks under long term CO2 storage is dynamic under a static condition. It stretches the scope of reservoir evaluation and surveillance using resistivity logging technique. It has been observed from an extensive laboratory study that: saturation exponent changed significantly with time during CO2 storage and that the extent of change is dependent on the extent of CO2/brine/rock interaction (CBRI); that a change in formation resistivity does not necessarily translate to a change in fluid saturation or fluid migration but can be an indication of CBRI; that the combination of resistivity log and temperature log have been observed and proposed for monitoring rock/fluid interaction and scale formation in-situ and in real-time; and that CO2/oil/brine/rock interaction (COBRI) during CO2-EOR cause hysteresis effect on saturation exponent. Post CO2 storage analyses confirmed rock grain dissolution, scale formation, and altered rock pore geometry.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Petroleum
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Al-Yousef, Hasan
Committee Co-Advisor:	Mahmoud, Mohamed
Committee Members:	Abu Khamsin, Sidqi A. and Al-Hashim, Hasan S. and Hussein, Ibnelwaleed Ali
Depositing User:	ADEBAYO AB RASHEED (g200904510)
Date Deposited:	10 Mar 2015 10:44
Last Modified:	01 Nov 2019 15:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139475