Improved CO2 Flooding for Enhanced Heavy Oil Recovery. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (M.Sc. Thesis in PETE) Mohammed Al-Hakami_M.Sc Thesis_202114350_Writup__CD.pdf Restricted to Repository staff only until 11 January 2025. Download (3MB)

Arabic Abstract

في صناعة البترول ، يعد االبتكار واالستدامة أمرا بالغ األهمية ، ال سيما عندما يتعلق األمر بتعزيز الاحتياطيات النفطية. عادة ما تكون مكامن النفط الثقيل ضحلة في العمق وبالتالي فهي مرشحة جيدة لطرق استخالص النفط المعزز حراريا.ً ومع ذلك، فإن طرق االستخالص المعزز للنفط الحراري ليست كافية عندما يتعلق األمر بمكامن النفط الثقيل العميقة، مثل حقل برقان الواسع في شمال الكويت والذي يقع على عمق تقريبي يبلغ 10,000 قدم [1]. تم التوصل إلى هذا االستنتاج بسبب الفقدان الحراري الكبير أثناء عملية حقن البخار في المكامن العميقة واختراق البخار المبكر في اآلبار المنتجة مما قد يحد من استرداد النفط. بالنسبة لإلحتراق الداخلي في الموقع ، هناك مجموعة متنوعة من الجوانب الضارة ، بما في ذلك التحكم السيئ للغاية في العملية الذي يؤدي إلى ضعف كفاءة المسح واإلكمال الذي يتأثر سلبا باإلشتعال. أيضاً ، نظرا ألن اإلجراء أكثر تعقيداً من التقنيات الحرارية األخرى ، فهناك حاجة إلى فريق أكبر ً من األفراد المؤهلين وذوي الخبرات. ولذلك، هناك حاجة ملحة إلى طريقة بديلة وعملية لإستخالص المعزز للنفط تكفي لتطوير إنتاجية مكامن النفط الثقيل العميقة. حقن ثاني أكسيد الكربون هو الحل الرئيسي لتطوير هذه الفئة من المكامن. يصنف حقن ثاني أكسيد الكربون عتمادا على ما إذا كان الحد األدنى من ضغط اإلمتزاج ً بشكل أساسي إلى قابل لإلمتزاج ، وحقن غير قابل لإلمتزاج إ قد تحقق أم ال. يؤدي حقن ثاني أكسيد الكربون القابل لإلمتزاج بشكل عام إلى عوامل إنتاجية أعلى من حقن ثاني أكسيد الكربون الغير القابل لإلمتزاج. باإلمكان تحسين حقن ثاني أكسيد الكربون بشكل رئيسي عن طريق تقليل قيمة الحد األدنى من ضغط اإلمتزاج في نظام ثاني أكسيد الكربون- نفط خام. ينصب تركيزنا على إقحام العديد من المواد الكيميائية القادرة على تقليل الحد األدنى من ضغط اإلمتزاج في أنظمة نظام ثاني أكسيد الكربون- نفط خام تقليل لزوجة النفط. عالوة على ذلك ، توفير حل للمشاكل المذكورة سابقا التي تواجهها صناعة البترول. يمكن تحسين حقن ثاني أكسيد الكربون عن طريق تقليل قيمة الحد األدنى من ضغط اإلمتزاج في نظام ثاني أكسيد الكربون- نفط خام. وقد تم الحصول على هذا التقليل في دراسات سابقة عن طريق إدخال مواد كيميائية إلى النظام. في هذه الدراسة نقوم بإجراء فحص على مواد مختلفة إلختبار قدرتها على تحسين امتزاج ثاني أكسيد الكربون مع النفط الخام ، كما ندرس تأثير بعض من هذه المواد الكيميائية على لزوجة النفط الخام. تم إجراء الفحص على مواد مختلفة مثل المستحلبات الدقيقة ، والمواد الخافضة للتوتر السطحي غير األيونية ، وجسيمات السيليكا النانوية المحبة للماء ، و البوتانول ، و xylene ، و limonene-di ، و -3--1methyl chloride octylidazolium ، و -1chloride methylimidazolium-3-decyl على نظام ثاني أكسيد الكربون- نفط خام. تم تحديد الحد األدنى من ضغط اإلمتزاج بين النفط الخام السعودي و ثاني أكسيد الكربون قبل وبعد إضافة المواد الكيميائية بواسطة تقنية التوتر السطحي المتالشي. تم تنفيذ هذا اإلجراء إلختيار المادة الكيميائية المثالية والتركيز القادر على تحسين قابلية إمتزاج ثاني أكسيد الكربون في خمسة من خامات النفط السعودية المختلفة. تم استخدام الخيار األمثل في تجربة حقن ثاني أكسيد الكربون لتأكيد نجاعة نهجنا. أظهرت النتائج أن السوائل األيونية هي المواد الكيميائية المثلى التي يجب استخدامها لتقليل قيم الحد األدنى من ضغط اإلمتزاج و ضغط اإلمتزاج من الوهلة األولى في نظام نظام ثاني أكسيد الكربون- نفط خام .3 تمت دراسة هذا السلوك الكيميائي على الحد األدنى من ضغط اإلمتزاج للخامات األربعة األخرى. تظهر النتائج انخفاضا بنسبة ٪15.5 في الحد األدنى من ضغط اإلمتزاج في نظام نظام ثاني أكسيد الكربون- النفط الخام الثقيل اإلضافي ، وهذا اإل ستنتاج يلعب كحل رئيسي لتطوير خزانات النفط الثقيل العميقة التي هي محور هذه الدراسة.

English Abstract

In the petroleum industry, innovation and sustainability are crucial, particularly when it comes to enhancing and maximizing the reserves. Usually, heavy oil reservoirs are shallow and therefore are good candidates for thermal-enhanced oil recovery (EOR) methods. However, thermal-EOR methods are not sufficient when it comes to deep heavy oil reservoirs, such as the extensive Burgan field of north Kuwait which is located at approximate depth of 10,000 ft [1]. This conclusion is made due to that is considerable heat is lost during the process of steam injection into deep reservoirs and early steam breakthrough as a subsequent of steam channeling at producing wells might potentially limit oil recovery. For in-situ combustion there are a variety of adverse aspects, including very poor process control that results in poor sweep efficiency and completions that are negatively impacted by the ignition. Also, because the procedure is more sophisticated than other thermal technologies, a larger team of qualified and experienced individuals is needed. Therefore, there is an urgent need for an alternative and functional EOR method that is sufficient to develop recovery of deep heavy oil reservoirs. CO2 flooding is the key solution for the development of this category of reservoirs. CO2 injection is mainly classified into miscible CO2, and immiscible CO2 injection depending on whether minimum miscibilitypressure (MMP) is achieved or not. Miscible CO2 flooding generally leads to higher recovery factors than immiscible CO2 flooding. Improvement of CO2 injection can be obtained mainly by the reduction of MMP value in the CO2-oil system. Our focus is the implementation of various chemicals that are able to reduce the MMP in CO2-crude oil systems and also, reduce oil viscosity. Moreover, provide a solution for the previously mentioned problems faced in the petroleum industry. The improvement of CO2 flooding can be implemented by reducing the value of MMP in the CO2-crude oil system. This reduction have obtained in the literature by introducing chemicals to the system. In this study we are performing a screening on different substances to adhere their ability to improve CO2 miscibility in crude oil, also study the effect of some of these chemicals on crude oil viscosity. Screening is performed on different substances such as micro emulsions, non-ionic surfactants, hydrophilic silica nanoparticles, n-butanol, xylene, di-limonene, 1-methyl-3- octylimidazolium chloride, and 1-decyl-3-methylimidazolium chloride on CO2-crude oil system. This procedure is performed to select an optimum chemical and concentration that is able to improve the miscibility of CO2 in five different Saudi crudes. The MMP between Saudi crude oils and CO2 before and after chemicals addition was determined by the vanishing interfacial tension technique (VIT). The results shows ionic liquids are the optimum chemicals to be used to reduce the values of MMP and FCMP in CO2-crude 3 system. This chemical behavior on MMP was studied for the other four crudes. The results shows a reduction of 15.5% in MMP in CO2-extra heavy crude oil, this conclusion plays a key solution to develop deep heavy oil reservoirs.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum Petroleum > Enhanced Oil Recovery
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Ibrahim, Ahmed Farid
Committee Members:	Al-Shehri, Dhafer and Ibrahim, Khaled
Depositing User:	MOHAMMED AL-HAKAMI (g202114350)
Date Deposited:	11 Jan 2024 07:05
Last Modified:	11 Jan 2024 07:05
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142781