Evaluation of New Flowback Formulation for Hydraulically Fractured Tight Gas Wells. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Ms Thesis Ahmed Essam Hassan.pdf Restricted to Repository staff only until 18 January 2025. Download (1MB)

Arabic Abstract

تقييم مضافات إعادة التدفق صديقة للبيئة لآبار الغاز الصخري يعتبر مهم للغاية للتخفيف من الضرر الناتج عن ال تكس ير الهيدروليكي. بعد انتهاء عملية ال تكس ير الهيدروليكي، يتم فقدان معظم السائل المحقون في التكوين، مما يؤثر على قدرة التكوين الشاملة. يتأثر أداء مضافات إعادة التدفق مثل مواد التشحيم بشكل كبير بظروف البيئة القاسية مثل الملوحة العالية والحرارة العالية، بالإضافة إلى الطبيعة الصخرية. يهدف هذا البحث إلى تقييم أداء وفعالية مضافات إعادة التدفق الجديدة والصديقة للبيئة في ظروف ملوحة وحرارية عالية ومقارنتها بمضافات إعادة التدفق المستخدمة تجاري ا . تم إجراء تحليل تجريبي مختلف لفحص تركيبات بيئية مختلفة (x1 ، x2 ، x3). تم إجراء قياسات التوتر السطحي لأربع تركيبات كيميائية مختلفة بتراكيز مختلفة لتقدير التركيز الحرج للميسيل (CMC). ثم تم استخدام جهاز القطرة الدوارة لقياس التوتر بين واجهات السوائل للمواد الكيميائية المختلفة مع النفط الخام. علاوة على ذلك، تم إجراء قياسات زاوية الاتصال لتقييم تغيير تراكبية الصخور عند التماس مع مضافات إعادة التدفق. في التجارب المختلفة، تم استخدام ماء ال بحر كسائل تكسير أساسي بتركيز ملوحة 57،000 جزء في المليون ودرجات حرارة تصل إلى 90 درجة مئوية . تظهر النتائج الأولية لقياسات توتر السطح قي ما مماثلة لتلك الموجودة في مضافات إعادة التدفق التجارية. تم استخدام أربع تركيبات مختلفة وأسفرت قيم توتر السطح عن قيم تتراوح بين 30 و 45 ميلي نيوتن في المتر، مع قيم CMC تتراوح بين 0.5 و 1 جرام لكل لتر. أظهرت التركيبات المختلفة قي ما مختلفة لتوتر واجهة السائل مع أدنى قيمة لتوتر واجهة السائل بلغت 3 ميلي نيوتن في المتر في حال ة x3. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت قياسات زاوية الاتصال تغيير سطح الصخور ليصبح مبللا بالماء بعد معالجة الصخر بواسطة مضافات إعادة التدفق . ستسلط نتائج هذا البحث الضوء على استخدام تركيبات صديقة للبيئة لتحسين إعادة تدفق السائل بعد التكسير الهيدروليكي، خاصة في ظروف الحرارة العالية والملوحة العالية حيث لا تكون المضافات التقليدية مناسبة. ستساهم النتائج في تطوير ممارسات أكثر استدامة ووعي بالبيئة في عمليات ال تكس ير الهيدروليكي. في نهاية المطاف، يمكن أن يساعد استخدام هذه المضافات في تقليل حجب الماء، وتأثيرات ضرر التكوين، وتعزيز كفاءة إنتاج الغاز الصخري بشكل عام

English Abstract

The evaluation of environmentally friendly flowback additives for shale gas wells is of utmost importance to mitigate formation damage with hydraulic fracturing operations. After a hydraulic fracturing job is done, most of the fluid injected into the formation is lost and affects the overall deliverability of the formation. The effectiveness of the flowback additives such as surfactants is highly impacted by harsh environmental conditions such as high salinity, and high temperature, in addition to Lithology. This study aims to assess the performance and effectiveness of new environmentally friendly flowback additives at high salinities and temperatures and compare it to commercially used flowback additives. Different experimental analyses were conducted to screen different environmental formulations (x1, x2, x3). Surface tension measurements were conducted for four different chemical formulations at different concentrations to estimate the Critical micelle concentration (CMC). A spinning drop tensiometer was then used to measure the interfacial tension for the different chemicals with crude oil. Moreover, contact angle measurements were conducted to assess the change in the rock wettability in contact with the flowback additives. For the different experiments, seawater was used as the base fracturing fluid with a salinity of 57,000 ppm and temperatures up to 90oc. xii Preliminary results for surface tension measurements show similar values of surface tension as commercial flowback additives. Four different formulations were used and yielded Surface tension values varied from 30 to 45 mN/m with CMC values ranging between 0.5 to 1 gpt. The different formulations showed different IFT values with the lowest IFT value of 3 mN/m in the case of x3. In addition, contact angle measurements showed changing the rock surface to be water wet after treating the rock with the flowback additives. The findings of this study will highlight the use of environmentally friendly formulations to improve the fractured fluid flowback, especially in harsh conditions of high temperature and high salinity where the conventional additives are not suitable. The findings will contribute to the development of more sustainable and environmentally conscious practices in hydraulic fracturing operations. Ultimately, the utilization of these additives can help minimize water blockage, formation damage impacts, and enhance the overall efficiency of tight gas formations production.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum Petroleum > Enhanced Oil Recovery
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	Ibrahim, Ahmed
Committee Co-Advisor:	Ibrahim, Khaled
Committee Members:	Mahmoud, Mohamed and Patil, Shirish and Vijayalakshmi, Sivabalan
Depositing User:	AHMED MOHAMED (g201642520)
Date Deposited:	21 Jan 2024 06:07
Last Modified:	21 Jan 2024 06:07
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142793