IN-SITU GENERATED NITROGEN GAS BY THERMOCHEMICAL REACTION FOR ACID DIVERSION

IN-SITU GENERATED NITROGEN GAS BY THERMOCHEMICAL REACTION FOR ACID DIVERSION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Final_TBU.pdf
Restricted to Repository staff only until 4 January 2021.

Download (2MB)

Arabic Abstract

إن توزيع المواد الحمضية على جميع طبقات التكوين الصخرية هو مقياس حاسم لفعالية عملية حقن الأحماض. تتطلب تشكيلات الكربونات والحجر الرملي غير المتجانسة من حيث النفاذية عدة تقنيات لتحويل الأحماض لتحقيق توزيعها المنتظم في جميع فترات الحقن المطلوبة. خلاف ذلك، سوف تتدفق سوائل التحفيز نحو مسارات أقل مقاومة، وذلك أقل جزء من التكوين الذي يتطلب معالجة. تاريخيا، تم تهيئة عديد من المواد الكيميائية والميكانيكية على نطاق واسع لأغراض التحفيز الحمضي في صناعة الزيت والغاز، ومع ذلك ، فقد ثبت أن هذه غالبا ما تؤثر على التكوين الصخري سلبا بعد اكتمال وظيفة الحمض. علاوة على ذلك ، قد تتطلب العديد من طرق تحويل المواد الكيميائية تركيبة معقدة لضمان ثباتها أثناء التحميض كما هو الحال مع المواد الرغوية. لقد استطاع حقن الغاز في العديد من الأعمال السابقة في صناعة الزيت والغاز تحقيق نتائج فعالة في تحويل الأحماض في التكوينات الصخرية غير المتجانسة. مع تباين اللزوجة الضخمة بين الغاز والحمض، فإن ظاهرة التحويل الموضعي اللزجة ستعمل على تعزيز نفاذية الغاز وتقليل النفاذية النسبية للسائل. وبالتالي، سوف يتدفق الغاز إلى المناطق ذو النفاذية العالية ويشبع مسامها مما يجبر الحمض اللاحق على غزو تلك المناطق ذو النفاذية المنخفضة ومعالجتها وفقًا لذلك. يمكن تحقيق ذلك في العديد من الأنواع من الآبار المختلفة متمثلة في المنتجة للنفط والغاز أو الحاقنة للمياه أو التخلص منها. ومع ذلك، فإن المنشآت السطحية والتشغيل اللازم للاستفادة من كميات الغاز المطلوبة في موقع البئر توفر اعتبارات اقتصادية كبيرة. من ناحية أخرى، انتقلت الصناعة مؤخرا إلى تقنيات توليد الغاز في الموقع من خلال التفاعلات الكيميائية الحرارية لتعزيز أغراض استعادة النفط. ولكن، لم يكن هناك أي تطبيق لهذه التفاعلات للتحويل الفعال للأحماض في التكوينات غير المتجانسة. في هذه الدراسة، سيتم تطوير حل تحليلي وتطبيق لتحويل الأحماض في تكوينات كربونات غير متجانسة باستخدام الغاز المتولد بفعل تفاعلات كيميائية حرارية موضعية. سوف يتكون التفاعل الكيميائي الحراري من النيتروجين، كلوريد الأمونيوم ونترات الصوديوم ، والتي يتم تفعيله عن طريق مرافقته مع حمض المعالجة لتوليد غاز النيتروجين والحرارة في الموقع. بالإضافة إلى ذلك، سيتم إجراء تجارب معملية على عينات كربونات لتحليل تأثير التحويل عن طريق التفاعل الكيميائي الحراري. أخيرا، سيقوم النيتروجين المنطلق بوضع الحمض بشكل موحد بشكل فعال لتحفيز طبقات الصخر المرغوبة وإزالة أي من أضرارها بكفاءة.

English Abstract

Distribution of acid over all formation layers of interest is a critical measure of matrix acidizing efficiency. Heterogeneous carbonate and sandstone formations in terms of permeability require several acid diverting techniques to achieve its uniform distribution all over the desired treatment intervals. Otherwise, stimulation fluids will flow towards the paths of least resistance, which is the part of formation that requires the least treatment. Historically, chemical and mechanical materials have been adapted widely for acid placement purposes in the industry, however, it was proven that these often impact the formation with damage after the acid job is completed. Moreover, several of the chemical diverting methods might require complex formulation to ensure its stability during the acidizing as it is the case with foams. Injection of gas has been proven in several previous works to achieve effective results in acid diversion in heterogeneous formations. With the huge viscosity contrast between gas and acid, a viscous diversion phenomenon will promote the gas to significantly reduce liquid, and consequently acid, relative permeability. Thus, gas will flow to the high conductive zones and saturate their pores forcing the followed injected acid to invade the low conductive ones and treat them accordingly. This can be achieved in several well types of oil and gas producers or water injectors and disposals. However, the surface facilities and necessary operation to avail the required volumes of gas on well site provide major economic concerns. On the other hand, the industry has moved to techniques of generating gas in-situ through thermochemical reactions for enhancing oil recovery purposes, primarily. But, there was no application of these reactions generated gas for diverting acids in heterogeneous formations. In this study, an analytical solution and application of acid diversion in heterogeneous carbonate formations using thermochemical reactions generated gas will be developed. The thermochemical reaction will constitute of two nitrogen containing salts, ammonium chloride and sodium nitrate, that gets activated by accompanying them with the treating acid to generate nitrogen gas and heat in situ. Additionally, lab experiments will be conducted on carbonate cores to analyze the diversion effect by thermochemical reaction. Ultimately, the released nitrogen will effectively place the acid uniformly to stimulate the desired formation intervals and efficiently remove their damage.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Research
Research > Petroleum
Petroleum
Petroleum > Well Completion and Stimulation
Divisions: College Of Engineering Sciences > Petroleum Engineering Dept
Committee Advisor: Mahmoud, Mohamed
Committee Members: Elkatatny, Salaheldin and Bataweel, Mohammed
Depositing User: MUSTAFA BA ALAWI (g200993130)
Date Deposited: 07 Jan 2020 14:30
Last Modified: 07 Jan 2020 14:30
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141417