Temporal Evolution of Particulates Entrapment in Vuggy Rocks. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Thesis) Temporal Evolution of Particulates Entrapment in Vuggy Rocks.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 17 August 2026. Download (6MB)

Arabic Abstract

تمثل أضرار التكوينات الجيولوجية مشكلة كبيرة في صناعة النفط، حيث تتسبب في خسائر مالية كبيرة للمنتجين. تنتج أضرار التكوين عن تشوه المسامات والمنافذ بين المسام، مما يؤثر على مسارات تدفق السوائل ويؤدي في النهاية إلى تغيير الخصائص البتروفزيائية للصخور. تُعد هجرة الدقائق الدقيقة إحدى آليات حدوث أضرار التكوين في الأوساط المسامية للطبقات، حيث تُحتجز الجسيمات الدقيقة في منافذ المسام مما يؤدي إلى تقليل حجم المسام. تهدف هذه الدراسة إلى تحليل تأثير احتجاز الجسيمات في ظل وجود عدم تجانس المسام، وخاصة الفجوات (Vugs) ، وذلك من خلال متابعة التغيرات في الخصائص البتروفزيائية للصخور )مثل المسامية والنفاذية( باستخدام الفحص الطبقي المحوسب الزمني (CT) وقياسات الضغط المستمرة أثناء حقن الجسيمات . تم تصنيع نوى زجاجية اصطناعية بترتيب محدد للفجوات )الحجم، العدد، والموقع الفراغي(، وذلك عبر تلبيد حبيبات زجاجية قطرها 700 ميكرومتر لإنشاء عينات بخصائص بتروفزيائية معروفة وعدم تجانس بالفجوات. تُركب هذه النوى عموديًا في جهاز فيض ديناميكي موضوع داخل ماسح طبقي طبي. تم حقن جسيمات دقيقة بأحجام مختلفة ) 40 و 125 ميكرومتر( وبمعدلات حقن وتركيزات مختلفة ) 40 و 60 مل/دقيقة(، وتم جمع السائل الخارج. سُجل الفرق في الضغط عبر العينة بشكل مستمر لقياس التغير في النفاذية. أُجري مسح طبقي أساسي قبل الحقن، وتبعه مسح طبقي زمني لتحديد تطور المسامية والتوزيع المكاني للجسيمات المحتجزة . أظهرت النتائج أن الحجز الميكانيكي كان الآلية السائدة لاحتجاز الجسيمات، وهو ما يتضح من الانخفاض غير القابل للعكس في المسامية عند اختناقات المسام. سببت الجسيمات الأكبر انسدادات سطحية ومحلية، بينما تسربت الجسيمات الأصغر أعمق وأظهرت نمط احتجاز أوسع. أدى انخفاض معدل التدفق إلى انسداد تدريجي، بينما زاد ارتفاعه من شدة الانسداد نتيجة زيادة الزخم. كذلك، زاد تركيز الجسيمات من شدة الاحتجاز ووسع مناطق الانسداد بفعل زيادة الإحتكاك بين الجسيمات

English Abstract

Formation damage is a big problem in the petroleum industry causing a large loss of revenue to the producers. Formation damage results in the distortion of pore space and pore throat topology which affects the fluid flow pathways and ultimately impacts the petrophysical properties of the rock. Fines migration is one of the mechanisms of formation damage in porous media, where fine-sized particles are trapped in the pore throats causing a reduction in the pore size. This study aims to investigate the effect of particle entrapment in the presence of pore heterogeneities, specifically vugs, by monitoring the changes in the rocks petrophysical properties (e.g. porosity and permeability) using temporal computed tomography (CT) scans and continuous pressure measurements during particulate injection. Synthetic glass bead cores, with specific vug configuration (size, number, and spatial position), are fabricated by sintering glass beads (700 μm diameter) to create a sample with known petrophysical properties and vug heterogeneities. These cores are vertically mounted in a dynamic core flooding setup which is placed inside a medical CT scanner. Fine-sized particles are injected at different injection rates (40 and 60 ml/min), particle concentrations, and particle sizes (40 and 125 μm diameter) and the effluent is collected. The pressure drops across the core is continuously recorded to measure the change in permeability. A baseline medical CT scan is conducted before particles injection and subsequently temporal scans are conducted to determine evolution of the porosity and spatial distribution of the trapped particle. The findings show that straining was the dominant mechanism of particle retention, evident by irreversible porosity reduction at pore constrictions. Larger particles caused shallow, localized clogging, while smaller particles penetrated deeper with broader retention. Lower flow rates led to gradual clogging, whereas higher rates increased severity due to greater momentum. Increased particle concentration intensified retention and broadened clogging zones through enhanced particle interactions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Rock and Fluid Properties
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	KHAN, HASAN J.
Committee Co-Advisor:	KHAN, HASAN J.
Committee Members:	BA GERI, BADR and WANG, YUZHU
Depositing User:	MOHAMMED ALI (g202214240)
Date Deposited:	17 Aug 2025 08:46
Last Modified:	17 Aug 2025 08:46
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143661