A study on the effect of THMC conditions on scratch test measurements

A study on the effect of THMC conditions on scratch test measurements. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
Thesis_Final_MK.pdf - Accepted Version

Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

يسمح تحديد قوة الصخور من اختبار الخدش بربط الطاقة المعينة بالقطع و قوة الضغط أحادية المحور ) UCS ( دون إتلاف العينة. تساعد الطبيعة المستمرة لاختبار الخدش على تحديد المقاطع ذات الاهتمام داخل العينات مما يجعلها أداة قيمة لاتخاذ القرارات في سير عمل تحليل العينات. من الناحية المثالية يتم قياس قوة الصخور في الموقع الاصلى ومع ذلك لا توجد تكنولوجيا تجارية تسمح بإجراء اختبار خدش مستمر مباشرة في طبقات الخزان. أيضا فإن أي تقنية في الموقع تعتمد على مبدأ قطع الطاقة المحددة من شأنها جمع القياسات مع وجود الصخور في حالة رطبة ومحملة في درجات حرارة الخزان. تقليديا يتم تنفيذ اختبارات خدش على نطاق المختبر على عينات جافة و مفرغة في درجة حرارة الغرفة. في حالة وجود أداة اختبار خدش في الموقع ستكون هناك حاجة إلى الارتباطات لترجمة بيانات تسجيل الدخول إلى قياسات موحدة لاستخدامها على سبيل المثال تصميم طين الحفر لضمان استقرار حفرة البئر. وفقًا لذلك فإننا نتحرى تأثير حالة ترطيب العينات على بيانات UCS المستمدة من اختبارات الخدش. على وجه الخصوص قمنا بتفريغ عينات النتوء تحت درجة حرارة محددة وتشبع السوائل لتوضيح تأثير ظروف الخزان على UCS المقاسة. تقدم هذه الدراسة دليلًا عمليًا على التغير في خصائص قوة الصخور في ظروف أقرب إلى ظروف الخزان. وقد لوحظت نتيجة للتجربة إضعاف التشبع والشيخوخة من عينات الصخور. هذا يشير إلى المبالغة في تقدير القوة في الموقع الطبيعي إذا كانت نتائج الاختبار في الظروف المحيطة يجب استقراءها. تنبع الجدة من هذا البحث من حقيقة أن محاولة خدش اختبار الصخور بالقرب من ظروف الخزان لم يتم إجراؤها من قبل.

English Abstract

Rock strength determination from scratch test allows correlation of the cutting specific energy to the uniaxial compressive strength (UCS) without completely destroying the specimen. The continuous nature of the scratch test helps to identify sections of interest within a core making it a valuable decision-making tool in core analysis workflows. Ideally, rock strength is measured in situ. Currently, however, no commercial technology exists allowing to perform a continuous scratch test directly at the reservoir formation of interest. Also, any in situ technique based on the principle of cutting specific energy would collect measurements with the rock being in a wetted and loaded state at reservoir temperatures. Conventionally, laboratory scale scratch tests are executed on a dry and unloaded sample at room temperature. If an in situ scratch test tool, however, existed, correlations are needed to translate logging data into standardized measurements to be used in, e.g., drilling mud design for ensuring wellbore stability. Accordingly, we investigate the effect of the wetting state of specimens on the UCS data derived from scratch tests. Particularly, we age outcrop samples under defined temperature and fluid saturations to elucidate the impact of reservoir conditions on UCS measured. This study provides quantifiable evidence of change in rock strength characteristics at conditions closer to reservoir conditions. Experimental weakening as a consequence of saturation and aging of the rock samples was observed. This points to a methodical overestimation of in situ strength if results of testing at ambient (room temperature and dry sample) conditions are to be extrapolated to the field scale. The novelty of this research stems from the fact that the investigation of the UCS utilizing the scratch test has not been conducted at varying Thermo-Hydro-Mechanical-Chemical (THMC) conditions.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Petroleum
Petroleum > Reservoir Characterization
Department: College Of Engineering Sciences > Petroleum Engineering Dept
Committee Advisor: Glatz, Guenther
Committee Members: Gwaba, Devon C. and Patil, Shirish
Depositing User: MOHAMMAD KHAN (g201703410)
Date Deposited: 28 Apr 2019 11:55
Last Modified: 30 Dec 2020 12:35
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140935