CHARACTERIZATION OF NMR DIFFUSION COUPLING PHENOMENA IN CARBONATE FORMATIONS UNDER THE PRESENCE OF MULTIPLE RESERVOIR FLUIDS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Fawaz_Al-Boghail_MS_Thesis_Final.pdf Restricted to Repository staff only until 22 June 2024. Download (8MB)

Arabic Abstract

قدمت تقنية الرنين المغناطيسي النووي قدرات فريدة و ثورية مكنت من تحسين دراسة و تقييم التكوينات الجوليجية للمكامن النفطية. و تعد اليوم أحد أهم التقنيات المستخدمة لتوصيف الخصائص البتروفيزيائية من خلال تطبيقتها التي تمتد من المختبرات إلى القياسات الميدانية. أحد أهم التقييمات التي تقدمها التقنية هي تقدير حجم و توزيع المسامات والتي تستخدم لبناء أفضل استراتيجة ممكنة لانتاج المكامن النفطية. تعكس قياسات الرنين المغناطيسي النووي الوقت الذي يسغرقه الموائع للاسترخاء بعد تعرضه لحقل من المغنطة. ومع ذلك ، فإن ممارسات تحليل إشارات الاسترخاء تفترض عادة أنها تتناسب فقط مع توزيعات و أحجام المسام، حيث يسترخي كل وسط مسامي بشكل مستقل عن الوسط الآخر. أشارت بعض الدراسات عن استجابة غير طبيعية للرنين المغناطيسي النوويي في بعض الأوساط المسامية ثنائية النسق المتصل ، و أعزت السبب في ذلك لظاهرة " الاقتران الانتشاري"، وهو محور هذه الرسالة. تحدث هذه الظاهرة عندما ينتشر جزيء المائع من وسط مسامي إلى آخر، يمكنه من تبادل المغنطة مع جزيئات السائل في المسام الجديد. يمكن أن يسبب هذا التبادل في استرخاء الأجسام بشكل متصل، منتجة لاسترخاء لا يعكس حقيقة الوسط المسامية، إنما يعكس متوسط حجم الوسطين المساميين. يؤدي ذلك إلى فهم غير دقيق للطبيعة البتروفيزيائية للممكن. تبحث هذه الرسالة ظاهرة الانتشار المقارن في الأوساط ذات المسامات المتعددة، والتي تنشط عادة في المكامن الجيرية، وتركز هذه الدراسة على درجة تأثير خصائص الموائع على هذه الظاهرة. خلصت هذه الدراسة على التأثير المباشر لثخصائص الموائع، كثابت الانتشار و استرخاء المائع الحر على حدوث ودرجة حدة هذه الظاهرة.

English Abstract

NMR have introduced unique, yet revolutionary capabilities that enabled an improved formation evaluation. NMR stands as one of the paramount techniques used to characterize petrophysics formation properties, enabled by applications extending beyond the lab to field measurements. One of the most important evaluations NMR offers is the characterization of pore size distributions which can be used to further understand the pore structure and devise the production strategies to target the hydrocarbon bearing zones accordingly. NMR measurements reflect the time of fluids occupying the pore spaces take to relax after being subjected to magnetization, which is known as spin-lattice relaxation time (T1) and spin-spin relaxation time (T2). However, NMR T2 relaxations interpretation practices commonly assume that it is solely proportional to surface relaxation which infers pore size distributions, where relaxation of different pore bodies is independent of the others due to disconnection between the bodies. However, different studies have reported an anomalous NMR response in some connected bimodal porosity systems, in what is referred to as “diffusion coupling phenomena”. Owing to the connectivity between multiple porosity systems, and instead of relaxation time reflecting multiple pore bodies, a coupled NMR relaxation time is exhibited. The coupled relaxation time can mislead to interpret a single pore system of lower quality, reflecting inaccurate formation movable fluids. All published evaluations of diffusion coupling were done on single-phase systems. There is an existing need to evaluate the phenomena under the presence of multiple fluid systems. This thesis aims to Investigate the effect of NMR fluid properties (diffusion coefficient & bulk relaxations) on diffusion coupling on both controlled medium (synthesized gel & simulation) and core plug samples. Additionally, to evaluate diffusion coupling under the presence of multiple reservoir fluids. The study revealed that pore geometry effect was consistent with literature findings. Lower contrast between the two pore bodies resulted in stronger diffusion coupling. Both NMR fluid properties, bulk relaxation and diffusion coefficient, have significant impact on diffusion coupling. Those two parameters are interconnected, where each fluid has specific values of bulk relaxation and diffusion coefficient. When evaluated independently through NMR simulator, diffusion coefficient was positively correlated with coupling. Faster bulk relaxation reduces the strength of diffusion coupling. Additionally, the study revealed that diffusion coupling strength in single-phase saturation might be completely different than in multi-phase, owing to the significance of wettability effect.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Reservoir Characterization Petroleum > Well Logging Petroleum > Rock and Fluid Properties
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Mahmoud, Mohamed
Committee Members:	Al-Shehri, Dhafer and Patil, Shirish and Kwak, Huyng
Depositing User:	FAWAZ ALBOGHAIL (g201510230)
Date Deposited:	22 Jun 2023 11:51
Last Modified:	22 Jun 2023 11:51
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142439