وثيقة
Effect of low salinity and structural variation of anionic carboxylate surfactant on IFT reduction, wettability alteration, and oil recovery in tight carbonates.
عناوين أخرى
تأثير انخفاض الملوحة والتباين الهيكلي للمواد الخافضة للتوتر السطحي الكربوكسيلية على تقليل التوتر السطحي، وتغيير قابلية البلل، واستخراج النفط من الصخور الكربونية قليلة المسامية
الناشر
Sultan Qaboos University.
ميلادي
2022
اللغة
الأنجليزية
الملخص الإنجليزي
Most of the global oil reserves are held in the complex and heterogeneous carbonate
reservoirs. Surfactant flooding is one of the key techniques to enhance oil recovery from
these reservoirs owing to its capabilities in altering wettability and improving oil
displacement through interfacial tension (IFT) reduction. However, performing surfactant
flooding is highly limited by its economic feasibility. Anionic carboxylate surfactants are
inexpensive and have attractive potentials in harsh reservoir conditions of high
temperature and high salinity. The synthesis of carboxylate surfactant with various
amount of ethylene oxide (EO) and/or propylene oxide (PO) units and different
hydrocarbon (HC) length creates a versatile alkyl propylene/ethylene (alkoxy)
carboxylates (AEC). Previous studies confirmed the positive effect of combining low
salinity water (LSW) and surfactants on enhancing oil recovery over using LSW alone.
Therefore, the objective of this study was to investigate the effect of low salinity on the
behavior of commercially available carboxylate surfactants with various AEC structures
on IFT reduction, wettability alteration and enhancing oil recovery in carbonates at
representative reservoir temperature. The experimental approach for screening out the
surfactants included the following: compatibility, phase behavior, IFT reduction, contact
angle (CA), and spontaneous imbibition tests. These tests were conducted at temperature
of 75 °C and three salinities (~ 200 g/L, ~ 20 g/L, and ~ 2 g/L). Surfactants with high
hydrophilicity nature were compatible at all salinities. Lowering salinity resulted in
improving the compatibility of most surfactants. A total of 15 compatible surfactant
systems were subjected for further testing. In phase behavior test, only two surfactants
produced Winsor Type III at high salinity. These surfactants are characterized by
intermediate to long HC chain. Phase behavior changed from Winsor Type III to Winsor
Type I with reducing the salinity. The remaining AEC surfactants had low solubilization
capacity of oil and produced Winsor Type I or no interaction at different salinities. The
minimum IFT in the order of 10-2 mN/m was achieved by a branched surfactant with a
long HC chain and high hydrophilicity at high salinity. Surfactants containing PO units
showed higher IFT reduction at low salinity. A surfactant with long HC chain and low
hydrophilicity produced the highest IFT reduction (10-2 mN/m) at low salinity. CA
measurements revealed that all tested surfactants were able to alter the wettability of oil wet calcite toward neutral to weak oil-wet, except one surfactant which altered the
wettability from strong oil-wet to strong water-wet with final CA of around 30°. This
surfactant had the shortest HC chain and highest hydrophilicity. Best performing
surfactants in terms of IFT and CA reduction were considered for spontaneous imbibition
tests. Highest oil recovery (86%) was achieved by the branched AEC surfactant that
showed greatest IFT reduction, highest micro-emulsion formation capabilities, and
neutral-wet state at high salinity. Comparing the results of this study with previous studies
shows that combining AEC surfactants with LSW resulted in fair oil recovery, where
better performance of AEC surfactants was obtained at high salinity. The performance of
AEC surfactants at different salinities were highly affected by their structure.
المجموعة
URL المصدر
الملخص العربي
يتم الاحتفاظ بمعظم احتياطيات النفط العالمية في مكامن الصخور الكربونية المعقدة وغير المتجانسة. ويعد حقن المواد الخافضة للتوتر السطحي إحدى التقنيات الرئيسية لتعزيز استخلاص النفط من هذه المكامن نظًرا لقدرتها على تغيير قابلية البلل وتحسين إزاحة النفط من خالل تقليل التوتر السطحي )IFT )بين الماء والنفط. ومع ذلك، فإن استخدام عملية حقن المواد الخافضة للتوتر السطحي محدود للغاية بسبب جدواها الاقتصادية. يوجد العديد من خافضات التوتر السطحي التي يمكن استخدامها وتعد خافضات التوتر السطحي الكربوكسيلية الانيونية أحد أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي والتي تعتبر غير مكلفة وذات فاعلية عالية في الظروف القاسية للمكامن ذات درجة حرارة وملوحة عاليتين. تتم صناعة المادة الخافضة للتوتر السطحي الكربوكسيلي بكميات مختلفة من وحدات أكسيد الاثيلين )EO)، ووحدات أكسيد البروبيلين )PO )التي تتم مفاعلتها مع سلاسل الهيدروكربون متعددة الاطوال ومجموعة الكروبوكسيل والتي ينتج عنها خافض التوتر السطحي )AEC )carboxylates Alkoxy Alkyl الذي يظهر سلو ًكا مختلفًا عند تغير الملوحة. إن الهدف من هذه الدراسة هو التحقق من تأثير انخفاض الملوحة والتباين الهيكلي للمواد الخافضة للتوتر السطحي الكربوكسيلية )AEC )على تقليل IFT، وتغيير قابلية البلل، وتعزيز استخلاص النفط من الصخور الكربونية عند درجة حرارة تحاكي تلك التي في إحدى مكامن النفط الكربونية في سلطنة عمان. تم اختيار مواد خافضة للتوتر السطحي الكربوكسيلية متوفرة تجاريا ذات طبيعة محبة للماء لهذه الدراسة. يتضمن المنهج التجريبي لفحص المواد ً الخافضة للتوتر السطحي التالي: التوافق مع السوائل المدروسة، وإذابة الماء/النفط أو سلوك الطور، وتقليل IFT بين المحلول/النفط، وزاوية الاتصال بين المحلول/النفط/السطح، واختبار التشرب التلقائي Spontaneous( (Imbibition. أجريت هذه الاختبارات عند درجة حرارة 75 درجة سيليزية وثالث درجات ملوحة )200 ~ جم / لتر ، 20 ~ جم / لتر ، و2 ~ جم / لتر( وباستخدام النفط الخفيف. أنتجت المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات الطبيعة العالية للماء (≤ 1) توافقا مع جميع درجات الملوحة. كما أدى خفض الملوحة إلى تحسين توافق معظم المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات الطبيعة منخفضة المحبة للماء. تم إخضاع نظا ًما متوافقً للتحقق من فاعليتها. في اختبار سلوك الطور، تمكن خافضان للتوتر إجمالي 15 ا لمزيد من الاختبارات السطحي محضران عند ملوحة عالية من إذابة كميات جيدة من النفط والماء وتشكيل طور ثالث، يطلق على هذا السلوك )III Type Winsor). تميز هذان الخافضان بطبيعة عالية المحبة للماء مع سلسلة هيدروكربون متوسطة وطويلة. عند خفض درجة الملوحة، تم مالحظة تغير في سلوك التفاعل بين المواد الخافضة للتوتر السطحي والماء والنفط من )III Type Winsor )إلى )I Type Winsor). أما بالنسبة للمواد الخافضة للتوتر السطحي الاخرى فقد أظهرت قدرة ذوبان متوسطة إلى منخفضة للنفط وأنتجت )I Type Winsor)، والبعض منها لم يظهر أي تفاعل. تم تحقيق x 10 ملي نيوتن / متر بواسطة خافض التوتر السطحي المتف ّرع مع سلسلة هيدروكربون -2 الحد الادنى من IFT في حدود طويلة وطبيعة عالية المحبة للماء عند الملوحة العالية. عند درجة الملوحة المنخفضة، تم تحقيق قيمة منخفضة من ال -2 IFT في حدود 10 ملي نيوتن / متر بواسطة خافض التوتر السطحي ذو طبيعة منخفضة المحبة للماء وسلسلة هيدروكربون طويلة. لوحظ أن وجود وحدات PO في الذيل الطارد للماء للمادة الخافضة للتوتر السطحي تساعد على تحقيق قيمة منخفضة من ال IFT عند درجة الملوحة المنخفضة. كشفت قياسات زاوية التالمس أن جميع المواد الخافضة للتوتر السطحي المختبرة كانت قادرة على تغيير قابلية البلل للحجر الجيري نحو قابلية البلل المحايد بالنفط والماء، باستثناء مادة خافضة للتوتر السطحي واحدة غيرت قابلية البلل من المحب للنفط إلى المحب للماء بزاوية تالمس نهائية حول 30 درجة. هذه المادة الخافضة للتوتر السطحي تحتوي على أقصر سلسلة هيدروكربون وطبيعة عالية المحبة للماء. لوحظ تأثير الملوحة على قياسات زاوية التالمس فقط عند هذه المادة الخافضة للتوتر السطحي. ًء الختبارات التشرب التلقائي. تم تحقيق أعلى معدالت استخراج تم اختيار أفضل المواد الخافضة للتوتر السطحي أدا النفط عن طريق العامل الخافض للتوتر السطحي المتفّرع والذي أظهر أكبر انخفاض في IFT، وأعلى ذوبان للماء والنفط على حد سواء، وقابلية بلل محايدة عند الملوحة العالية. تعكس مقارنة نتائج هذه الدراسة بالدراسات السابقة أن استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي AEC عند درجة الملوحة المنخفضة قادرة على استخراج نسبة جيدة من النفط بواسطة التشرب التلقائي، في حين أن استخدامها عند درجة الملوحة العالية نتج عنه استخراج كميات عالية من النفط. كذلك أظهرت النتائج ان تركيبة المواد الخافضة للتوتر السطحي AEC تؤثر على أداءها عند درجات الملوحة المختلفة.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية
حجم الملف
2.75 ميغا بايت
0
0
