Efficient 3D Wormhole Modeling Utilizing a Fully Coupled Reactive Transport Model

Efficient 3D Wormhole Modeling Utilizing a Fully Coupled Reactive Transport Model. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Aboluhom_Thesis_Final.pdf.pdf
Restricted to Repository staff only until 15 August 2023.

Download (9MB)

Arabic Abstract

يعد تحفيز الإنتاج باستخدام الأحماض أحد أهم الطرق المستخدمة في المكامن الكربونية. يتفاعل الحمض مع الصخر الكربوني في تفاعل طارد للحرارة تاركا خلفه مسامات أوسع وممرات أفضل لعبور المركبات الهيدروكربونية تسمى عادة بالثقوب أو القنوات الدودية لتشابهها من حيث الشكل مع الثقوب أو القنوات التي تصنعها دودة الأرض. في هذه الدراسة، تم تقديم المعادلات الرياضية اللازمة لمحاكاة عملية تحميض الصخور مستندة إلى النموذج المتصل ثنائي المستوى ومتضمنة المعادلات التفاضلية الموصفة لانتقال السوائل والعناصر الكيميائية والطاقة الحرارية. تم استخدام هذه المعادلات في كتابة كود وبناء نموذج محاكاة رقمي مرن ومتعدد المهام تمت تسميته بنموذج التدفق التفاعلي الحراري في الصخور الكربونية. ونظرا للوقت الكبير المستهلك للمحاكاة، تم تقليص الوقت اللازم إلى أقل وقت ممكن باستخدام جميع الطرق الممكنة، متيحا عمليات محاكاة مستقبلية بسرعة فائقة. تم تحقيق هذا التقدم بتقليص عمليات الكود الحسابية وباستخدام خوارزمية تكرارية قائمة على طريقة أقل متبقي المعممة GMRES)) ومحددة بما تم الحصول عليه من عوامل دوزنة ومحسن حسابي مسبق مناسب. في نهاية الدراسة، تم عرض تطبيق عملي لنموذج المحاكة الرقمي. تضمنت التطبيقات دراسة تكون القنوات الدودية بمحاكاة ثلاثية الأبعاد تحت تأثير عدد من خصائص السائل الحمضي والصخر الكربوني وعوائق متعلقة بالحقل. شمل ذلك على سبيل المثال درجة حرارة الحمض، ومعدنية الصخر الكربوني، وطبقية المكامن، وأيضا نوع تكملة فتحة البئر. أظهرت النتائج توافقا مع ما تم نشره من ملاحظات عملية في الدراسات التطبيقية السابقة وأبرزت تكون القناة الدودية باتجاه مثير للاهتمام في حالة فتحات الآبار المثقوبة. تجدر الإشارة إلى أن النموذج تمت صياغته يدويا باستخدام برنامج MATLAB ®.

English Abstract

Matrix acidizing is one of the most efficient and widely implemented stimulation technique in carbonate reservoirs. It improves the productivity and flow capacity by creating new conductive flow channels called wormholes. The propagation of these channels has been a topic of interest and many researchers tried to investigate this phenomenon experimentally, theoretically, and numerically under different conditions. This research developed a numerical model in house using MATLAB® software to simulate the wormhole generation in three-dimensional space based on the two-scale continuum mathematical model. This time efficient simulation model considers thermal energy transfer beside flowing and reactive mass transfer. Computation efficiency is achieved using Darcy equation, vectorizing code operations, and implementing a proposed iterative algorithm that is based on the GMRES method. The associated tuning parameters and a proper preconditioner are obtained. Furthermore, scenarios of 3D wormhole propagation under the influence of some fluid or rock properties and some field constrains are investigated. This includes acid temperature, rock mineralogy, layered lithology, and wellbore completion type. Simulation results fall in agreement with literature observations. Additionally, wormhole growth direction in perforated casing showed an interesting behavior.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Research
Research > Engineering
Petroleum
Petroleum > Reservoir Modelling and Simulation
Petroleum > Well Completion and Stimulation
Department: College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor: Al-Jawad, Murtada
Committee Members: Mahmoud, Mohamed and Al-Afnan, Saad
Depositing User: HAMZAH ABOLUHOM (g201472340)
Date Deposited: 17 Aug 2022 10:23
Last Modified: 17 Aug 2022 10:23
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142192