AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION AND FINITE ELEMENT MODELING OF PULSE FRACTURING

AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION AND FINITE ELEMENT MODELING OF PULSE FRACTURING. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (PhD Dissertation)
g201406240 Final Dissertation.pdf - Other
Restricted to Repository staff only until 8 June 2022.

Download (33MB)

Arabic Abstract

الموارد الهائلة من الهيدروكربونات التي تحتفظ بها الخزانات غير التقليدية في جميع أنحاء العالم إلى جانب الطلب المتزايد على النفط تجعل مساهماتها في غاية الأهمية للاقتصاد العالمي. ومع ذلك ، فإن أحد التحديات الرئيسية التي تواجهها شركات النفط للإنتاج من الخزانات غير التقليدية هو ضمان الإنتاج الاقتصادي للنفط. تحتاج الخزانات غير التقليدية إلى علاجات تكسير واسعة النطاق لإنتاج هيدروكربونات قابلة للتطبيق تجاريًا. إحدى طرق الإنتاج من هذه الخزانات هي حفر الآبار الأفقية وإجراء التكسير متعدد المراحل لزيادة حجم الخزان المحفز (SRV) ، لكن هذه الطريقة لزيادة SRV تتطلب معدات معقدة للغاية وكسر المواد الكيميائية والسوائل ، مما يؤدي إلى تكاليف تشغيل أعلى. للتغلب على التحديات التشغيلية والتقنية التي ينطوي عليها التصدع الأفقي متعدد المراحل ، هناك طريقة بديلة لزيادة SRV عن طريق إنشاء كسور شعاعية متعددة عن طريق إجراء كسر نبضي. كسر النبض هو تقنية جديدة نسبيًا لتحفيز الخزانات المكسورة بشكل طبيعي ، لتحفيز خزانات الزيت الثقيل بتقنية إنتاج الزيت الثقيل البارد ، لإزالة البنوك المكثفة القريبة من منطقة حفرة البئر ، لتجنب تلف التكوين بالقرب من محيط حفرة البئر التي نشأت بسبب الانثقاب ، إلخ. يعتمد نجاح كسر النبض على فهم أفضل لاستجابة وقت الضغط بالضبط أثناء عملية التكسير الهدف من هذه الأطروحة هو البحث في تطبيق معالجة كسر النبض من خلال تصميم وتنفيذ التجارب الحرارية الكيميائية. أجريت الدراسة على عينات صخرية مختلفة في ظروف تجريبية مختلفة. المخرجات هي التركيبات المثلى للضغط والحرارة والسوائل من أجل التوصل إلى أفضل سيناريو للتحفيز. بالإضافة إلى العمل التجريبي ، يتم إجراء المحاكاة العددية باستخدام طريقة العناصر المحدودة للتحقق من النتائج المحتملة عن طريق تغيير المعلمات في التكسير الحراري الكيميائي دون الحاجة إلى إجراء اختبارات معملية إضافية أو عمل ميداني. ستساعد نتائج هذه الأطروحة الشركات العاملة في مجال النفط على اختيار التقنيات الأكثر فعالية لتطبيق كسر النبض كوظيفة تحفيزية لكل من المجالات الناضجة وكذلك الجديدة. وأخيرًا ، يمكن أن يساعد العمل في هذه الأطروحة والبيانات التي تم جمعها في بناء الأسس لعدة طرق للبحث في تقنيات كسر النبض

English Abstract

The enormous resources of hydrocarbons held by unconventional reservoirs worldwide along with the growing oil demand make their contributions to be most crucial to the world economy. However, one of the major challenges faced by oil companies to produce from the unconventional reservoirs is to ensure the economical production of oil. Unconventional reservoirs need extensive fracturing treatments to produce commercially viable hydrocarbons. One way to produce from these reservoirs is by drilling horizontal wells and by conducting multistage fracturing to increase the stimulated reservoir volume (SRV), but this method of increasing SRV requires highly sophisticated equipment and fracturing chemicals and fluids, leading to higher operational costs. To overcome operational and technical challenges involved in a horizontal well multistage fracturing, an alternative way to increase the SRV is by creating multiple radial fractures by performing pulse fracturing. Pulse fracturing is a relatively new technique to stimulate naturally fractured reservoirs, to stimulate heavy oil reservoirs with cold heavy oil production techniques, to remove condensate banking nearby wellbore region, to avoid formation damage near the vicinity of the wellbore originated due to perforation, etc. The success of pulse fracturing depends on a better understanding of the exact pressure-time response during the fracturing operation. The aim of this thesis is to investigate the application of pulse fracturing treatment through the design and execution of thermochemical experiments. The study is conducted on different rock samples at varying experimental conditions. The deliverables are the optimum combinations of pressure, heat, and fluids in order to come up with the best scenario for stimulation. In addition to experimental work, numerical simulation using the finite element method is carried out to investigate the possible outcomes by changing the parameters in thermochemical fracturing without the need to perform additional laboratory testing or fieldwork. This thesis findings will help oil operating companies to select the most efficient techniques for applying pulse fracturing as a stimulation job for both mature as well as new fields. Finally, the work in this thesis and the data gathered can help in building the foundations for several avenues of research into pulse fracturing techniques.

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Petroleum
Petroleum > Well Completion and Stimulation
Committee Advisor: Abdulraheem, Abdulazeez
Committee Members: Patel, Shirish and Almajed, Abdulaziz and Almuntasheri, Gaithan
Depositing User: ZEESHAN TARIQ (g201406240)
Date Deposited: 04 Jul 2021 05:47
Last Modified: 04 Jul 2021 05:47
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141895