STUDY OF VISCOELASTICITY AND IFT AS A MICROSCOPIC OIL RECOVERY MECHANISM IN SANDSTONE FORMATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS Thesis- Mohammed Farhan Jameel- G202210520.pdf Restricted to Repository staff only until 19 February 2026. Download (3MB)

Arabic Abstract

ركزت الدراسة على مقارنة الأدوار النسبية لتقليل التوتر السطحي (IFT) ولزوجة البوليمر المرنة على استرداد النفط المتبقي في التكوينات ذات البلل المائي. يتم تصنيف طرق تحسين استرداد النفط (EOR) عمومًا إلى تقنيات حرارية وقابلة للمزج وكيميائية بناءً على طبيعة المادة المحقونة. ومع ذلك، بناءً على الآليات التشغيلية، يمكن تقسيم طرق EOR إلى نهج التعبئة والتحكم في الحركة. بينما يعزز التحكم في الحركة بين محلول EOR المحقون والنفط كفاءة الاجتياح، فإن تعبئة النفط المتبقي المحاصر شعريًا بشكل جيد من خلال تحسين الإزاحة المجهرية يعد أمرًا حاسمًا لتعظيم عامل الاسترداد الإجمالي أثناء عمليات EOR. تاريخيًا، تم اعتبار تقليل التوتر السطحي (IFT) الآلية الرئيسية للاسترداد المجهري لتحسين استرداد النفط المتبقي، خاصة في التكوينات ذات النفاذية العالية والبلل المائي. ومع ذلك، سلطت الدراسات الحديثة الضوء على إمكانات لزوجة البوليمر المرنة في التأثير الإيجابي على استرداد النفط المتبقي. تتميز اللزوجة المرنة بأنها ظاهرة انسيابية تعتمد على الزمن ومعدل التدفق، بينما يعتبر تقليل التوتر السطحي ظاهرة بين السطوح تتأثر بشكل أقل بمعدل التدفق. تطلبت هذه المفاهيم المتناقضة دراسة متأنية لتحديد ما إذا كان حقن البوليمر، كطريقة للتحكم في الحركة، يمكن أن يكون بديلاً صالحًا لتقنيات التعبئة القائمة على تقليل التوتر السطحي التي تعتمد على استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي. للتعامل مع هذه القضية، تم دراسة محلولين ذوي لزوجة مماثلة ولكن بخصائص مختلفة من حيث التوتر السطحي واللزوجة المرنة بشكل منهجي. تم تصميم محلول مكون من مادة خافضة للتوتر السطحي والجلسرين لتقليل التوتر السطحي دون إظهار اللزوجة المرنة، وتمت مقارنته بمحلول بوليمر صناعي له لزوجة مماثلة ولكنه لا يمتلك قدرة على تقليل التوتر السطحي. تم إجراء تجارب أولية على التوتر السطحي والريولوجيا لتشكيل المحاليل، مما يضمن وجود الخصائص المناسبة لدراسة تأثيراتها على استرداد النفط المجهري. تم إجراء تجارب فيضان النوى باستخدام نوى مشبعة بالماء عند معدلات تدفق مختلفة تتراوح بين منخفضة وعالية (مثل التدفقات المنخفضة والمتوسطة والعالية). هدفت هذه التجارب إلى إنشاء منحنيات إزالة التشبع الشعري، والتي مكنت من تفسير الآليات الرئيسية للاسترداد المجهري في الظروف ذات البلل المائي. في هذه الدراسة، تم الحصول على النتائج للنظام التالي: البوليمر المستخدم هو HPAM ٣٦٣٠ بتركيز ٢٠٠٠ جزء في المليون، والمادة الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة هي CTAB (سداسي سيتيل ثلاثي ميثيل أمونيوم بروميد)، وذلك لعينة من لب بنثايمر ذات تبلل مائي ونفاذية عالية. أظهرت النتائج أن عملية حقن البوليمر اللزج المرن قدّمت زيادة أكبر في استرداد النفط، خاصة عند معدلات تدفق منخفضة. وقد حدثت بداية التحرك السريع للنفط (إزالة التشبع) في وقت مبكر أثناء حقن البوليمر، عند معدل تدفق قدره ٢ قدم/يوم، مقارنة بـ ٣ أقدام/يوم في عملية حقن الجلسرين مع المادة الخافضة للتوتر السطحي. هذه الإزالة المبكرة للتشبع تسلط الضوء على الأداء المتفوق للبوليمرات اللزجة المرنة في تحريك النفط المتبقي، خاصة في ظل ظروف تدفق منخفضة، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في فهم إمكانات حقن البوليمر اللزج المرن لاسترداد النفط المحسن

English Abstract

The study focused on comparing the relative roles of interfacial tension (IFT) reduction and polymer viscoelasticity on residual oil recovery in water-wet sandstone formation. Enhanced oil recovery (EOR) methods are generally classified into thermal, miscible, and chemical techniques based on the injectant's nature. However, based on operational mechanisms, EOR methods can be divided into mobilization and mobility control approaches. While mobility control between the injection EOR solution and oil improves sweep efficiency, mobilizing well-swept capillary-trapped residual oil through enhanced microscopic displacement is critical for maximizing the overall recovery factor during EOR processes. Historically, IFT reduction has been regarded as the key microscopic recovery mechanism for improving residual oil recovery, particularly in permeable water-wet formations. Recent studies, however, have highlighted the potential of a polymer's viscoelasticity to positively influence residual oil recovery. Viscoelasticity, a rheological phenomenon with a dependency on time and flux rate, contrasts with IFT reduction, which is an interfacial phenomenon less influenced by flux rate. These contrasting concepts required thorough examination to determine if polymer flooding, a mobility control method, could serve as a viable replacement for surfactant-based mobilization techniques that rely on IFT reduction. To address this, two solutions with similar viscosities but distinct IFT and viscoelastic properties were systematically studied. A surfactant-glycerol solution, designed to reduce IFT without exhibiting viscoelasticity, was compared against a synthetic polymer solution with comparable viscosity but no IFT reduction capability. Initial IFT and rheology experiments were conducted to formulate the solutions, ensuring appropriate properties for studying their effects on microscopic oil recovery. Core flooding experiments were then performed using water-flooded cores at varying flux rates, ranging from low to high (e.g., low, intermediate, and high flow rates). These experiments aimed to generate capillary desaturation curves, which enabled the interpretation of the dominant microscopic recovery mechanisms in water-wet conditions. In this study, the results are obtained for the following system- polymer used was HPAM 3630 with a concentration of 2000 ppm, surfactant used CTAB (Hexacetyltrimethylammonium bromide), for water-wet Bentheimer core having high permeability. The results demonstrated that viscoelastic polymer flooding provided higher incremental oil recovery, particularly at low flux rates. The onset of rapid oil mobilization (desaturation) occurred earlier during polymer flooding, with a flux rate of 2 ft/day, compared to 3 ft/day in the surfactant-glycerol flood. This earlier desaturation highlights the superior performance of viscoelastic polymers in mobilizing residual oil, especially under low flux conditions, marking a significant advancement in understanding the potential of viscoelastic polymer flooding for enhanced oil recovery.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum Petroleum > Enhanced Oil Recovery Petroleum > Rock and Fluid Properties
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Azad, Dr. Madhar Sahib
Committee Members:	Al-Shehri, Dr. Dhafer and Mahmoud, Prof. Mohamed and Adebayo, Dr. Abdulrauf and Ayirala, Dr. Subhash
Depositing User:	MOHAMMED JAMEEL (g202210520)
Date Deposited:	27 Feb 2025 06:39
Last Modified:	27 Feb 2025 06:39
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143290