WETTABILITY EVALUATION OF ROCKS USING NMR

WETTABILITY EVALUATION OF ROCKS USING NMR. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
Thesis copy-201193870.pdf

Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

فهم طبيعة وسلوكيات خزان النفط أو الغاز أمر بالغ الأهمية لزيادة إنتاجه بشكل فعال. تُستخدم تقنيات وأساليب وأدوات مختلفة لتحليل وتوصيف صخور وموائع الخزان وتفاعلات الصخور مع الموائع. أصبح الرنين المغناطيسي النووي أداة مهمة في مجال صناعة النفط والغاز. علاوة على ذلك ، في تخصص دراسة تكوين الخزان ، أصبح الرنين المغناطيسي النووي حجر أساس. الرنين المغناطيسي النووي لديه مجموعة متنوعة من التطبيقات في صناعة النفط والغاز. على سبيل المثال ، يتم تحديد خواص الخزان البتروفيزيائية المختلفة وتقييمها بواسطة الرنين المغناطيسي النووي مثل نوع ودرجة تبلل الصخور. في هذا العمل ، استخدمت قياسات الرنين المغناطيسي النووي لتقييم درجة رطوبة الصخور المختلفة. تم إتباع طريقتين مختلفتين لإنشاء عينات صخور ذات درجات تبلل مختلفة. في النهج الأول ، عولجت كيميائيًا عينات من الصخور الكربونية التي هي في ألاصل مبللة بالماء ، لتحويلها الى صخور مبللة بالزيت. أجريت قياسات قياسات الرنين المغناطيسي النووي قبل وبعد العلاج على خطوتين ، وهي عبارة عن العينات مشبعة بالكامل بمحلول ملحي وبعد ذلك العينات مشبعة بالزيت و المحلول ملحي معاً. في الطريقة الثانية أجريت قياسات قياسات الرنين المغناطيسي النووي على عينات من الصخور الرملية و الصخور الكربونية المشبعة بالمحلول الملحي و الزيوت الخام ذات محتوى مختلف من الأسفلت في درجات تشبع مختلفة. الطرق المستخدمة حالياً لتقييم درجة تبليل الصخور لها العديد من القيود. على سبيل المثال ، هذه الطرق تستهلك الكثير من الوقت كما أنه لا يمكن تطبيقها إلا في المعامل والمختبرات فقط. الرنين المغناطيسي النووي يمكن أن يكون بديلاً ممتازاً لهذه الطرق خاصة أنه يمكن تطبيقه في حقل النفط مباشرة. مع ذلك ، هناك دراسات قليلة عن طرق القياس الكمي لدرجة رطوبة الصخور باستخدام الرنين المغناطيسي النووي خاصة في الصخور الكربونية ذات الهيكل والخواص المعقده. كل ما سبق ذكره شجعنا للقيام بهذا البحث لتطوير طريقة جديدة تقوم بتقييم درجة ونوع رطوبة الصخور خاصة الكربونية باستخدام الرنين المغناطيسي النووي. في هذا البحث ، أجريت قياسات الرنين المغناطيسي النووي على عينات مختلفة من الصخور لتقييم درجة ونوع رطوبتها. قياسات الرنين المغناطيسي النووي قامت بتقييم نوع ودرجة التبلل بشكل جيد للغاية في النهج الثاني لكنها لم تعمل بشكل جيد في النهج الأول لأن طريقة العلاج الكيميائي للصخر فشلت حيث أنها لم تتم بالشكل الصحيح. الرنين المغناطيسي النووي يقيم درجة تبليل الصخور ويعطي قياسات ونتائج دقيقة كما أنه يوفر الوقت والمال ولا يفسد عينات الصخور. يمكن توسيع تكنولوجيا الرنين المغناطيسي النووي ليتم تطبيقها في حقول النفط والغاز، الأمر الذي سيكون تجاريًا جدًا ومجديًا اقتصاديًا.

English Abstract

Understanding reservoir behaviors is crucial to maximize its production effectively. Different technologies, methods, and tools are used to analyze and characterize reservoir rocks, fluids, and rock/fluid interactions. Nuclear magnetic resonance (NMR) has become an important tool in oil and gas industry. Furthermore, in formation evaluation, NMR wireline logs have become a cornerstone. NMR has a variety of applications in oil and gas industry. For example, different petro-physical parameters are determined and assessed by NMR such as, wettability. In this work, NMR measurements were used to evaluate the wettability of different rocks. Two different approaches were followed to establish rock samples with different wettability conditions. In the first approach, Silurian dolomite (SD) and Edward Brown (EB) carbonate samples, that are originally water wet, were chemically treated by Hexadecyl-trimethoxy-silane (HTS) to alter their wettability into oil-wet condition. T2, T1T2 NMR measurements were conducted before and after the treatment at two situations, which are fully brine saturated and paraffin oil/brine saturated conditions. In addition, ultrasonic velocity measurements were also conducted since the NMR core holder developed in UWA has the ability to run NMR and ultrasonic velocity measurements together. In the second approach, T2 and T1T2 NMR measurements were conducted on carbonate rocks that were aged in actual crude oil containing asphaltene and non-aged sandstone samples saturated with brine and actual crude oils with different asphaltene content at different saturations. The current methods of wettability evaluation have many limitations. For example, they are time consuming, and laboratory based tests. NMR can be a good candidate to replace the current methods of wettability measurement especially that it can be applied in-situ at the field. However, there are few studies on how to quantify wettability using NMR measurements especially in carbonate rocks where they face some critical challenges due to the pore complexity of carbonates. All the above motivates us to conduct this research in order to develop an approach to evaluate wettability of rocks with various pore complexity and geometry (from sandstone to carbonate) based on NMR measurements. In this work, T2 and T1T2 NMR measurements were used to assess rock wettability. NMR T2 measurements determined rock wettability conditions very well in the second approach but they did not work well in the first approach due to two main reasons. The first reason is that the treatment method failed because it was not done properly. The second one is that the measurements were not conducted at the two extreme saturations (irreducible water and residual oil saturations) which made the separation of oil and water signals a must in order to assess wettability. T1T2 measurements for the two approaches needed the separation of oil and water signals by any technique such as T2-D NMR measurements in order to extract wettability information from T1/T2 ratio especially in the second approach where we used actual crude oils. NMR measurements are easier to obtain, and save much more time and effort compared to the available conventional methods. NMR technology can be extended to be applied in the field, which would be very commercial and economically feasible.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Petroleum > Reservoir Characterization
Department: College Of Engineering Sciences > Petroleum Engineering Dept
Committee Advisor: Mahmoud, Mohamed
Committee Members: Adebayo, Abdulrauf and Elkatatny, Salaheldin and Johns, Michael
Depositing User: KAREM AL-GARADI (g201193870)
Date Deposited: 26 Dec 2019 07:39
Last Modified: 31 Dec 2020 09:23
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141368