A STUDY OF THE ADSORPTION/DESORPTION OF METHANE/CARBON DIOXIDE ON THE SURFACE OF DIFFERENT RESERVOIR ROCKS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
A_Study_of_the_Adsorption_Desorption_of_Methane_Carbon_Dioxide_on_the_Surface_of_Different_Reservoir_Rocks.pdf - Accepted Version Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives. Download (3MB) | Preview |
Arabic Abstract
إنّ طبيعة إدمصاص الغاز الطبيعي على الصخور المكمنية لها تأثير كبير على انتاج الغاز واختيار عمليات تحسين استخراج الغاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون. في هذا البحث تمت دراسة امتزاز غاز الميثان النقي، غاز ثاني أكسيد الكربون ومزيج من الغازين على صخور مكامن كربوناتية، رملية وطينية زيتية. تم استخدام صخر الصحراء الوردي للكربونات وصخر كنتاكي قليل النفاذية للصخور الرملية وعدة صخور زيتية طينية. تم كذلك دراسة ايزوثيرمات الادمصاص لكل الغازات على درجات حرارة مختلفة لكل الصخور. في هذه الدراسة تم استخدام عينات صخور سليمة لحفظ تركيب الصخور والحصول على نتائج تمثل واقع تواجد هذه الصخور في المكامن. أظهرت النتائج ان ادمصاص ثاني اكيد الكربون اعلى بكثير من امتزاز الميثان في الصخور الكربوناتية في كل درجات الحرارة بالرغم من ان الادمصاص قل كثيرا عند زيادة درجة الحرارة من 50 درجة مئوية الي 100 درجة مئوية و150 درجة مئوية. كما أوضحت الدراسة ان زيادة نسبة ثاني الكسيد الكربون في مزيج الغاز تزيد من الامتصاص الكلي للغاز. ادمصاص صخر كنتاكي كان له تأثرا مغايرا مع درجة الحرارة حيث ان الادمصاص قل عند 100 درجة مئوية كما في حالة الكربونات ولكنه عند 150 درجة مئوية زاد عن الادمصاص عند 50 درجة مئوية بسبب التغيرات التي حدثت للمعادن الصلصالية الحاملة للماء في الصخر مع ارتفاع الحرارة. اما في حالة الصخور الزيتية الطينية فقد أظهرت تغيرات عديدة مع تكوين الصخر ونسبة الكيروجين (الكربون العضوي الكلي) في تلك الصخور. دراسة ايثوثيرمات الادمصاص أوضحت ان ايزوثيرم -لانقومير- لا يمثل ادمصاص الغازات المدروسة على مختلف الصخور وان ايزوثيرم -فرايندولخ- و-بي إي تي- يمثلان الامتزاز على مختلف درجات الحرارة.
English Abstract
The natural gas production, optimum enhanced gas recovery and sequestration processes are significantly dependent on the adsorption/desorption behavior of CH4 and CO2 on the reservoir rock. Most studies in natural gas engineering apply Langmuir isotherm as an adsorption model. Also, most mathematical and empirical correlations used Langmuir isotherm to model adsorption on shale are developed from coal-bed methane which may has very different characteristics and adsorption behavior than other rock types. Instead of analyzing the real behavior of natural gas production from these reservoirs, in literature continuum flow models such as Darcy’s law are integrated with alteration in rock permeability to compensate for the excess flow from molecular flow and gas slippage which Darcy’s equation fails to capture. These modifications do not accurately explain the mechanism of the flow and rather provide a compensated correction to a specific case ever changing from rock to another and for different gas mixtures. In this study, the adsorption of CH4 and CO2 on carbonate, tight sandstone and shale gas reservoir rocks was investigated. Pink Desert carbonate, Kentucky tight sandstone and two shale gas rocks are used in this study. Adsorption isotherms were studied for the gases at different temperatures on the three rock types. In all experiments, intact rock samples cubes were used to preserve the reservoir rock integrity and obtain more representative results. In all testing temperatures CO2 adsorption on carbonate was considerably higher than CH4, Although the adsorption decreased tremendously as the temperature increased from 50oC to 100oC and 150oC. Also, the study of competitive adsorption showed increasing CO2 percentage increases gas adsorption amount at all temperatures. However, Kentucky tight sandstone exhibited a different behavior with temperature; the adsorption decreased after increasing the temperature from 50oC to 100oC but at 150oC the adsorption increased significantly more than in 50oC due to the changes in water bearing clay minerals at high temperature. On the other hand, shale rocks had various behaviors because of the kerogen (TOC) and mineralogical composition. Adsorption isotherms analysis concluded that Langmuir isotherm does not represent the adsorption behavior of the studied rocks at different temperatures and using Freundlich or BET is more representative.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Chemistry Chemical Engineering Earth Sciences Research Research > Petroleum Petroleum > Petroleum Reserves and Economics Petroleum > Reservoir Characterization Petroleum > Rock and Fluid Properties |
| Department: | College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering |
| Committee Advisor: | Mahmoud, Mohamed |
| Committee Co-Advisor: | Shawabkeh, Reyad |
| Committee Members: | Al-Sultan, Abdullah and Al-Shehri, Dhafer and Elkatatny, Salaheldin |
| Depositing User: | MOHAMMED ELIEBID (g201402100) |
| Date Deposited: | 24 Jan 2017 07:20 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 16:36 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140210 |