New Insights Into Asphaltene Precipitation/Deposition and Mitigation in Reservoir Rocks. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Isah Mohammed PhD_Thesis_Final.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 16 May 2024. Download (20MB)

Arabic Abstract

ملخص الرسالة الاسم الكامل: عيسى محمد عنوان الرسالة: رؤى جديدة حول ترسيب / تساقط الإسفلت وتخفيفها في صخور الخزان التخصص: هندسة بترول تاريخ الدرجة العلمية: مايو 2023 كانت تحديات ضمان تدفق الإسفلت مصدر قلق لعقود من الزمن مع المحاولات المختلفة قامت بها الشركات لتصميم أنظمة إنتاج للتخفيف منها. كانت الإجراءات التصحيحية هي ما يتم تنفيذه في الغالب في الميدان بجهود العاملين، ويتم استثمار ملايين الدولارات في فهم ديناميكيات مشكلة الأسفلت لأنها تختلف من خام إلى خام ومن حقل إلى حقل. لقد وثقت الدراسات العديد من النماذج الديناميكية الحرارية التي تم تطويرها للتنبؤ بترسيب الإسفلت بناءً على تركيبة النفط الخام؛ ومع اختلاف سلوك الإسفلت لكل نظام خام، لا يزال النموذج المناسب للجميع بعيد المنال. إضافة على ذلك، فإن الحقول التي تعتبر ديناميكيًا حراريًا خالية من مشاكل الإسفلت قد أبلغت عن مشاكل ترسيبيه خارج الظروف التي يجب أن تحفز هذه التغييرات. هنا يطرح السؤال عما إذا كانت هناك أي عوامل أخرى لم تؤخذ في الاعتبار من قبل النماذج الحالية التي يمكن أن تؤدي إلى ترسيب الأسفلتيين. يهدف هذا البحث إلى التحقق من مساهمة كيمياء سطح الصخور كعامل في مشكلة الأسفلت وفرزها لتهيئة الظروف التي تحفز امتصاص الإسفلت على أسطح صخور الخزان. علاوة على ذلك، يسعى هذا البحث إلى تقييم استخدام موائع الأضاحي كإستراتيجية تخفيف لترسب الإسفلت في صخور المكمن. يتم تقديم اختبار القدرة المثبطة للامتصاص، وتحليل الطاقة الملزمة، وتجارب الامتزاز (تشمل تقارب الامتزاز، والتكوين والآلية المتبعة) ، وتوصيف السوائل (الملوحة، والطاقة السطحية، والتوتر البيني) للسوائل الجديدة المختارة لتخفيف امتصاص الأسفلتيين. يوفر التحقيق في تفاعلات السوائل الصخرية الخاصة بالأيونات إمكانات كبيرة في البحث عن إجابة فعالة لمشكلة الأسفلتيين، وفقًا للنتائج. تم إثبات ذلك من خلال مستويات السوائل لطاقة الارتباط لعينات الصخور الكربونية وقدرتها على منع التفاعلات بين جزيئات الإسفلت وسطح الصخور. تفتح نتائج هذه الدراسات منظورًا جديدًا لإنشاء استراتيجية اقتصادية للتعامل مع قضايا الإسفلت وآثارها. هذه الدراسة هي الأولى من نوعها التي تبحث في إصلاح طويل الأمد لتغييرات قابلية البلل الناتجة عن امتصاص الإسفلت على الصخور المعدنية. تكشف النتائج عن وجود تركيز مثالي لسوائل العلاج والتي يتم فيها تخفيف تفاعل الإسفلت. علاوة على ذلك، يُلاحظ أن تقييم الطاقة السطحية خاصية مهمة يمكن أن تساعد في فحص السوائل. إن طريقة التنفيذ التي يمكن أن تكون إما عملية ضغط أو حقن مستمر أمر بالغ الأهمية لنجاح المعالجة.

English Abstract

Full Name : [Isah Mohammed] Thesis Title : [New Insights into Asphaltene Precipitation/Deposition and Mitigation in Reservoir Rocks] Major Field : [Petroleum Engineering] Date of Degree : [May 2023] Asphaltene flow assurance challenges have been a cause for concern for decades with an attempt made by companies to design production systems to mitigate its appearance. At best, corrective actions are what is mostly implemented in the field with efforts, and millions of dollars invested in understanding the dynamics of the asphaltene problem as it differs from crude-to-crude and field-to-field. Literature has well documented several thermodynamic models developed to predict asphaltene precipitation and deposition based on crude oil composition and with asphaltene behavior different for each crude system, an all-fit-all model is still a far reach. More so, fields thermodynamically deemed to be free of asphaltene problems have reported depositional issues outside conditions that should induce these changes. Thus, begs the question if there exist any other factors not considered by the existing models that can induce the precipitation. This research aims to probe the contribution of rock surface chemistry as a factor in the asphaltene problem and sort to establish conditions that induce asphaltene adsorption on reservoir rock surfaces. Furthermore, this research seeks to evaluate the use of sacrificial fluids as a mitigation strategy for asphaltene deposition in reservoir rock. The performance test (adsorption inhibitive capacity), binding energy analysis, adsorption experiments (adsorption affinity, configuration, and mechanism), and fluid characterization (salinity tolerance, surface energy, interfacial tension) of the chosen novel fluids for asphaltene adsorption mitigation are presented. The investigation of ion-specific rock-fluid interactions offers great potential in the search for an effective answer to the asphaltene problem, according to the results. This is proven by the fluids' levels of binding energy to carbonate rock samples and their capacity to prevent interactions between asphaltene molecules and the rock surface. These studies' findings open a fresh perspective into the creation of an economical strategy to deal with asphaltene issues and their effects. This study is the first to investigate a long-term fix for wettability changes brought on by asphaltene adsorption on rock mineral surfaces. Findings reveal that an optimal concentration exists for the treatment fluids under study at which the asphaltene interaction is mitigated. More so, surface energy evaluation is observed to be a critical tool that can help to screen fluids for this application. Furthermore, the method of implementation which could be either squeeze operation or continuous injection is critical to the success of the remediation.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Petroleum > Rock and Fluid Properties
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Abdullah Al-Shehri, Dhafer
Committee Co-Advisor:	Mohamed, Mahmoud
Committee Members:	Patil, Shirish and Abdullah, Sultan and Muhammad Shahzad, Kamal
Depositing User:	ISAH MOHAMMED (g201806900)
Date Deposited:	17 May 2023 07:13
Last Modified:	17 May 2023 07:13
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142382