The Effect of Clay Content and Type on Oil Recovery from Sandstone Cores Using High pH Chelating Agents. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_Thesis_Ahmed_Abdulhamid_May2015.pdf Download (12MB) | Preview

Arabic Abstract

تهدف هذه الرسالة لدراسة تأثير وجود المعادن الصلصالية علي الإنتاج الزيت (النفط) من المكامن الرملية بإستخدام العامل المخلبي EDTA. في هذه الدراسة تم إستخدام نوعين من الصخور الرملية القياسية مختلفين من حيث التركيب المعدني بالأخص من حيث نسبة المعادن الصلصالية. تم إجراء تجارب الحقن على النوعين من الصخور الرملية المستخدميتن في هذه الدراسة في محاولة لتحديد التركيز المثالي من المركب الكيميائي اللازم لإنتاج أكبر قدر من النفط المتبقي داخل المكامن الرملية بعد فترة الإزاحة بالماء، خلال هذه التجارب تمت مراقبة تغير فرق الضغط خلال العينات المستخدمة، كما تم تجميع السوائل المنتجة والتي تم قياس تغير درجة الحموضة لها فيما بعد وكذلك أستخدمت هذه العينات من السوائل لمعرفة الآلية التي أدت لزيادة إنتاج النفط الخام بإستخدام هذه العوامل المخلبية وذلك من خلال دراسة تغير التركيب الأيوني لهذه السوائل المنتجة خلال هذه التجارب ومقارنته بالتركيب الأيوني للمواد التي تم حقنها. هذا التغير في التركيب الكيميائي كذلك يمكن من خلاله معرفة آلية التفاعل بين المواد الكيميائية المستخدمة والمعادن الصلصالية المكونة للصخور. كذلك تم دراسة تأثير وجود المعادن الصلصالية على الخواص المختلفة للمكامن الرملية ومدى تأثير ذلك على المستخلص النهائي من الخام. وكذلك تمت الإشارة إلى مدى التفاعل بين العوامل المخلبية المستخدمة في هذه الدراسة مع المعادن الصلصالية المختلفة الموجودة في الصخور المستخدمة في هذه الدراسة. كما أيضا تمت دراسة تأثير تغيير نسبة العوامل المخلبية علي درجة تبلل الصخور الرملية وعلى درجة ثبات الطبقة المائية المحيطة بالجزيئات الصخرية من خلال إجراء قياسات شحنة الصخور على الأسطح الفاصلة بين الصخور والطبقة المائية من خلال دراسة الشحنات في هذه الأسطح عند غياب ووجود الزيت. كذلك تم إختبار تأثير درجة حموضة المركب الكيميائي على درجة إستقرار هذه الطبقة المائية. أجريت قياسات التوتر السطحي لمقارنة تأثير إستخدام المركبات المخلبية وماء البحر على قوة الترابط بين هذه المركبات والخام النفطي. أثبتت نتائج هذه الدراسة بأن التركيز 5% (تركيز وزني) هو التركيز المثالي من الناحية الإقتصادية وكذلك من ناحية تأثيره علي سلامة الصخور. أقصى زيادة في الإنتاج النفطي بإستخدام هذا التركيز كانت أكثر بقليل من 15.00% من الصخورGray Berea بينما كانت الزيادة حوالي 6.30%عند إستخدام صخور Gray Bandera. إضافة 5% (تركيز وزني) من العامل المخلبي EDTA لماء البحر أدت لتقليل القوة الرابطة بين النفط وماء البحر من 20.58 ملي نيوتن/متر إلى5.29 ملي نيوتن/متر. كما وجد أن شحنة الصخور عند السطح الفاصل بين الصخور و 5% تركيز وزني من العامل المخلبي EDTA عند درجة الحموضة 12.00 كانت (21.07-) ملي فولت و (28.02-) ملي فولت عند إستخدام Gray Berea و Gray Bandera على التوالي.

English Abstract

In this study the effect of the presence of clay minerals on oil recovery from sandstone reservoirs using EDTA chelating agent was investigated. Two different sandstone types with different mineralogical composition were used in this study; those are Gray Berea and Gray Bandera sandstones. Core flooding experiments were carried out on both sandstone core samples using composite cores to optimize the concentration of the chelating agent required to maximize the oil recovery in the presence of clay minerals. The pressure drop and pH were monitored during the coreflood experiments and the effluent samples were collected as a function of pore volume, the collected effluent samples were analyzed using ICP and IC analyses to determine the change of the concentration of the different elements to understand the mechanism of the interaction of the EDTA solutions with the rock constituents specifically the clay minerals. The effect of different clay minerals present in the rock samples used in this study on the ultimate oil recovery as well as on the different reservoir properties is presented and the effect of the EDTA chelating agent on the composition of the clays and their main layers is also investigated. The effect of EDTA chelating agent solutions on the change of the wettability of the sandstone samples and the stability of the water film around the rock surfaces were studied through the zeta-potential measurements at rock/brine surface using crushed rock samples in the presence and absence of the crude oil. The effect of the change of the pH on the stability of the water film was also studied for both seawater and chelating agent solutions. The effect of the EDTA chelating agent on the forces between this chemical and the crude oil phases was studied through the interfacial tension measurements, and the enhancement introduced by those chemicals was compared to that achieved by the seawater. The 5wt% EDTA in seawater solution was found to be the optimum concentration which resulted in the highest recovery without effecting the rock integrity. The maximum oil recovered from Gray Berea sandstone with the 5wt% EDTA solution was slightly higher than 15.00% of OOIP compared to about 6.30% of OOIP recovered from Gray Bandera sandstone samples this is due to the very low permeability of Gray Bandera cores due to the presence of high amount of illite and a considerable quantity of kaolinite in those samples. Addition of 5wt% of EDTA in seawater reduced the IFT from 20.58mN/m in case of seawater to 5.29mN/m in case of 5wt% EDTA solution. Zeta potential of the 5wt% Na4EDTA/crushed rock samples at pH of 12.00 were -21.07 mV and -28.02 mV for Gray Berea and Gray Bandera respectively.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Earth Sciences Petroleum
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Al-Hashim, Hasan
Committee Members:	Dogan, Ahmet and Mahmoud, Mohamed
Depositing User:	AHMED AHMED (g201205160)
Date Deposited:	23 Jun 2015 07:43
Last Modified:	01 Nov 2019 16:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139671