SELECTION AND OPTIMIZATION OF DEMULSIFIER BASED ON PHYSIO-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF EMULSION

SELECTION AND OPTIMIZATION OF DEMULSIFIER BASED ON PHYSIO-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF EMULSION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (MS_Thesis_Ali Altowilib)
MS_Thesis_Ali Altowilib g201803820 Signed.pdf
Restricted to Repository staff only until 29 April 2022.

Download (3MB)

Arabic Abstract

يعد وجود مستحلبات النفط عبئًا في صناعة البترول. يؤدي إلى العديد من المشاكل التشغيلية والاقتصادية المتعلقة بإنتاج الخام وعمليات النقل والتكرير. يتأثر تماسك الزيت المستحلب بمحتوى الماء ووجود المواد العضوية / غير العضوية وملوحة الماء ودرجة الحرارة وحجم قطرة المستحلب. في دراسات سوائل المكمن ، من الممارسات الشائعة تطبيق مزيلات المستحلب الكيميائية على عينات المستحلب لتفكيك المستحلب وتقليل محتوى الماء إلى مستوى مقبول (أقل من 1٪ من اجمالي الوزن) لضمان الحصول على نتائج دقيقة لمكونات السوائل. ومع ذلك ، فإن هذه العملية تعتمد بشكل كبير على مكونات النفط الخام والمياه جنبًا إلى جنب مع نوع مزيل الاستحلاب المستخدم. يمكن أن يؤدي الاختيار غير المتوافق لمزيل الاستحلاب إلى تقوية استقرار المستحلب أو تغيير مكونات نفط المكامن. فمن المهم فهم بعض الخصائص الفيزيوكيميائية لتحديد الأسباب الجذرية لعدم فعالية مزيل الاستحلاب. في هذه الدراسة ، تم تقييم اثنين من مزيلات المستحلب تحتوي على مجموعة وظيفية مختلفة (النوع 1 والنوع 2) لمعرفة قدرتها على كسر المستحلب. تم خلط تسع عينات زيت من حقول مختلفة بمياه التكوين في الجولة الأولى ومياه البحر في الجولة الثانية. تم تحقيق نسبة زيت الماء 80:20 باستخدام خلاط لمدة 1.5 دقيقة عند 300 دورة في الدقيقة. تم قياس تركيز المشبعات والعطريات والراتنجات والاسفلتين واللزوجة والكثافة ومحتوى الكبريت لجميع عينات الزيت. علاوة على ذلك ، تم إجراء تحليل كيميائي للمياه على جميع عينات المياه لتحديد إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS), بعد تطبيق كلا مزيلات الاستحلاب بنفس التركيز (1٪ من الحجم الكلي) ، تم قياس أحجام المياه المفصولة عند 5 ، 10 ، 15 ، و 20 دقيقة واستخدمت في حساب مؤشر فصل المستحلب (ESI).أظهرت نتائج هذا العمل أن مزيل الاستحلاب من النوع الأول أظهر أداءً أفضل من النوع الثاني في مياه التكوين ومياه البحر وأثناء استخدام الزيوت المختلفة بسبب مقاومة الفاعل بالسطح غير الأيوني للملوحة والقطبية وعسر الماء. يوضح هذا البحث منهجية لتحديد النوع الأمثل لمزيل المستحلب الكيميائي لكسر المستحلبات بشكل فعال من خلال تطوير الفهم الصحيح لكيمياء الزيت والمحلول الملحي والمستحلبات الناتجة ومزيلات الاستحلاب المستخدمة.

English Abstract

The presence of crude oil/water emulsions is a burden in the petroleum industry. It leads to several operational and economic issues related to crude production, transportation, and refining processes. The stability of the emulsified oil is affected by water content, presence of organic/inorganic materials, formation brine salinity, temperature, and droplet size. In reservoir fluid studies, it is a common practice to apply chemical demulsifiers on emulsion samples to break the emulsion and reduce the water content to an acceptable level (less than 1 wt. %) to ensure generate representative fluid composition results. However, this process depends heavily on the crude and the water compositions along with the type of demulsifier used. Incompatible choice of demulsifier could strengthen the stability of the emulsion or alter the composition of reservoir fluid. This introduces the need to understand certain physiochemical properties to identify the root causes of demulsifier ineffectiveness. In this study, two demulsifiers containing different functional groups (Type 1 and Type 2) were evaluated for their emulsion breakage ability. Nine oil samples from different fields were mixed with formation water in the first round and seawater in the second one. The water-oil ratio of 80:20 was achieved using a blender for 1.5 minutes at 300 RPM. Saturates, Aromatics, Resins, and Asphaltene (SARA), viscosity, density, and sulfur content were determined for all oil samples. Furthermore, water chemical analysis was conducted on all water samples to determine Total Dissolved Solids (TDS). After applying both demulsifiers at the same concentration (1% of total volume), volumes of water separated were measured at 5, 10, 15, and 20 minutes and used in calculating the emulsion separation index (ESI). Results of this work showed that Type 1 demulsifier showed a better performance than Type 2 in formation water and seawater and while using different oils due to the resistance of non-ionic surfactant to salinity, polarity, and water hardness. This study shows a methodology of determining the optimum chemical demulsifier type to break emulsions effectively through developing a proper understanding of the chemistry of the oil, brine, resulting emulsions and demulsifiers used.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Research > Petroleum
Petroleum > Fluid Separation and Processing
Petroleum > Rock and Fluid Properties
Department: College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor: Gajbhiye, Rahul
Committee Members: Solling, Theis and Mahmoud, Mohamed
Depositing User: ALI ALTOWILIB (g201803820)
Date Deposited: 29 Apr 2021 10:24
Last Modified: 29 Apr 2021 10:24
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141865