DEVELOPMENT OF A NEW FRACTURING FLUID SYSTEM FOR TIGHT RESERVOIRS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (Thesis) MSc_Thesis_-_Marwan_N_Mohammed_(g201405920).pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

التكسير الهيدروليكي (بواسطة الدعامات أو الأحماض) تعتبر واحدة من أساليب تحفيز المكامن النفطية الأكثر أهمية في الأنشطة البترولية في الوقت الحاضر، ويتم ذلك عن طريق إحداث كسر أو عدة كسور في الطبقات المنتجة للبترول لخلق مسارات موصلة لتدفق النفط أوالغاز من خلالها، ويتم الاحتفاظ بالمسارات مفتوحة إما باستخدام الدعامات أو عن طريق الحفر على سطح الكسر (أو الكسور) باستخدام الأحماض. تمثل مكامن البترول ذات النفاذية الضيقة حوالي ٦٠% من الموارد غير التقليدية العالمية، و تحتوي هذه المكامن على كميات كبيرة من النفط والغاز داخلها، ولكن نظرا لضيق النفاذية فيها يعتبر الإنتاج منها غير مجدي اقتصاديا مما يجعل التكسير الهيدروليكي هي التقنية الواعدة للتعامل مع هذه الأنواع من المكامن . في الوقت الحالي يعتبر التكسير الهيدروليكي محور العديد من الأبحاث في جميع أنحاء العالم للحد من الضرر النسبي الناتج عن هذه العمليات على المكامن البترولية، وقد صنعت عدة موائع لتحقيق ذلك. أحدثها الذي يتألف من البوليمرات، وروابط البوليمرات، ومضادات البكتريا المستهلكه للكبريتات الموجودة في المكامن، ومثبتات الطين، ومثبتات الهلام، ومثبطات التوتر السطحي و قواطع البوليمرات مخلوطة مع المياه العذبة، وكلها لمنع الأضرار الناجمة عن هذه العمليات، أو الأفضل من ذلك، تعزيز الإنتاجية من هذه المكامن بدلا من مجرد كسرها فقط. هذه الدراسة تقدم نظام جديد لمائع كسر يمكن استخدامه إما للكسر بالدعامات (عند درجة حموضة عالية) أو للكسر بالحمض (عند درجة حموضة منخفضة) للمكامن التي تحتوي على طبقات رملية ذات النفاذية الضيقه، ويتكون المائع من (GLDA أحد السوائل المخلبية) الذي لديه القدرة على ان يحل محل روابط البوليمرات وقواطعها ، ومضادات البكتريا المستهلكه للكبريتات الموجودة في المكامن، ومثبتات الطين ، مستبدلا بذلك معظم مكونات موائع الكسر النمطية المذكورة في مائع واحد بسيط ، (GLDA) أيضا لديه القدرة على تخفيض التوتر السطحي بين الماء و الطبقات المنتجة ، الأمر الذي سيسهل التخلص من ظاهرة انسداد الطبقات بالماء أو انحباس الماء داخلها. (GLDA) ايضا متوافق ومستقر مع مياه البحر على عكس موائع الكسر النمطية. كما انه مستقر في المكامن ذات درجة حرارة عالية (تصل إلى ٣٠٠ درجة فهرنهايت) غير أنه صديق للبيئة. وقد تم اختبار مائع الكسر الجديد وتقييمه من حيث الريولوجيا، وتسريبه الى داخل الطبقات، وسلامة كعكة المتشكلة منه مع الطبقات ذات النفاذية الضيقة. و تمت دراسة إزالة ظاهرة انسداد الطبقات بالماء وتقييمها. مائع الكسر الجديد يمكن أن يتحمل ما يصل الى ٢٥٠ درجة فهرنهايت ومستقر لمدة ٦ ساعات تحت معدلات القص عالية ( ٥١١ مقلوب الثانية)، غير انه يرط البوليمرات ويفصلها من تلقاء نفسه بعد زمن معين و يمكن السيطرة على ذلك مع تغيير تركيزات مكونات المائع. تم ضخ المائع الجديد خلال عينات صخور ذات النفاذيه المنخفضه لمعرفة مدى فعالية المائع مع هذا النوع من الصخور. مائع الكسر الجديد ايضا نجح في إزالة ظاهرة انسداد الطبقات بالماء الذي يحل قضية رئيسية في التعامل مع هذا النوع من الطبقات (ذات النفاذيه الضيقة)، كما تكلفة صناعة هذه الموائع قليله نسبيا و فعالة.

English Abstract

Hydraulic Fracturing (Proppant and Acid) are considered one of the most important stimulation methods. Hydraulic Fracturing is carried out by inducing fracture/s in the formation to create conductive pathways for the flow of hydrocarbon. The pathways are kept open either by using proppant or by etching the fracture surface using acids. A typical fracturing fluid usually consists of a gelling agent (Polymers), cross-linkers, buffers, clay stabilizers, gel stabilizers, biocide, surfactants, and breakers mixed with fresh water. The numerous additives are used to prevent damage resulting from such operations, or better yet, enhancing it beyond just the aim of a fracturing operation. This study introduces a new smart fracturing fluid system that can be either used for proppant fracturing (high pH) or acid fracturing (low pH) operations in sandstone formations, the fluid system consists of GLDA that has the abilities of a cross-linker, breaker, biocide, clay stabilizer, replacing all the mentioned constituents of a typical fracturing fluid into one simple fluid. GLDA is also a low IFT fluid which will reduce the IFT eliminating the Water-Blockage effect. GLDA is compatible and stable with sea water which is advantageous over the typical fracturing fluid. It is also stable in high temperature reservoirs (up to 300°F) and it is also environmentally friendly and readily biodegradable. The new fluid system was tested and evaluated in terms of rheology, fluid loss, and filter cake integrity against a low permeability sandstone core sample as well as high permeability one. The new fracturing fluid formulation can withstand up to 300°F of formation temperature and stable for about six hours under high shearing rates (511s-1), the new formulation breaks on its own and the delay time or breaking time can be controlled with the concentrations of the constituents of the fluid (GLDA or polymer). Coreflooding experiments were conducted using Scioto and Berea sandstone cores to evaluate the effectiveness of the developed fluid. The flooding experiments were in reasonable conformance with the rheological properties of the developed fluid regarding the thickening and breaking time as well as yielding high return permeability.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Well Completion and Stimulation
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Mahmoud, Mohamed
Committee Co-Advisor:	Elkatatny, Salaheldin
Committee Members:	Sultan, Abdullah and Shawabkeh, Reyad and Hussein, Ibnelwaleed
Depositing User:	MARWAN MOHAMMED (g201405920)
Date Deposited:	05 Feb 2017 06:33
Last Modified:	30 Dec 2020 13:14
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140266