وثيقة
Effect of Potential determining ions concentration and temperature on wettability alteration of dolomite.
المصدر
Master's thesis
عناوين أخرى
تأثیر تركیز ایونات التحدید المحتملة ودرجة الحرارة على تغییر قابلیة البلل لصخور الدولومیت
الدولة
Oman
مكان النشر
Muscat
الناشر
Sultan Qaboos University
ميلادي
2024
اللغة
الأنجليزية
الموضوع
نوع الرسالة الجامعية
Master's thesis
الملخص الإنجليزي
Enhanced Oil Recovery (EOR) plays a key role in maximizing oil extraction from mature
fields. Engineered water (EW) treatment emerged as a promising, cost-effective, and
environmental-friendly EOR approach. The main objective of this laboratory study is to
elucidate how varying the concentrations of the potential determining ions (PDIs) and
temperature affect the wettability of dolomite during the EW injection process and explore
the underlying mechanisms that lead to wettability alteration.
The wettability alteration of dolomite surfaces was assessed using contact angle
measurements. EW solutions were prepared using Ca2+, Mg2+, and SO4
2-
, individually and
in combinations. Different concentrations of PDIs were considered (0.001, 0.01 and 0.1
M). The tests were carried out at different temperatures (25, 50, 75, 100 and 125 °C). The
PDIs’ concentrations before and after contacting dolomite minerals were measured using
Ion Chromatography (IC) and Inductive Coupling Plasma (ICP), in order to gain valuable
insights into the mechanism responsible for wettability alteration.
Results showed a noticeable reduction in the contact angle of the dolomite surfaces after
treatment with EW composed of individual PDIs at temperatures > 75 °C. At 25 and 50
°C, there was minor to no change in contact angles after treatment with EW systems. SO4
2-
alone was able to alter the wettability of the surface toward water-wet due to the adsorption
of the SO4
2- on the positively charged dolomite surface. In terms of combined PDIs
systems, the results revealed that altering the concentrations could affect the wettability
alteration performances at different temperatures; contact angle could increase, decrease
or pass by a minimum with increasing temperature. Best wettability alteration toward
water-wet state was achieved when combining the lowest concentration of Ca2+ and SO4
2-
and (0.001 M) with the highest concentration of Mg2+ (0.1 M) at the temperature of 125
°C. The concentration of PDIs before and after treatment indicates a decrease in SO4
2-
levels. This is because the presence of SO4
2- boosts the reaction between the ions (Ca2+
and Mg2+) and dolomite surface, and decreases hydrogen bonding that lead to partial
removal of carboxylate. When the concentration of Mg2+ increases in the prepared EW,
the effect of Mg2+ becomes more pronounced with the presence of low Ca2+, while the
increase in the concentration of Ca2+ causes precipitation. IC and ICP analysis indicate
that multi-ion exchange and mineral dissolution play a major role in wettability alteration.
These findings demonstrate that EW treatment, with optimum PDIs concentrations, can
effectively modify the wetting properties of dolomite surfaces. However, as observed in
the experiments, the potential for carbonate precipitation requires carefully balancing ion
concentrations to prevent negative impacts on reservoir characteristics.
This study provides a deeper insight into some of the underexplored controlling factors of
dolomite wettability alteration. These factors include concentration thresholds, detailed
mechanistic insights, and practical implications for EOR.
الملخص العربي
یلعب الاستخلاص المعزز للنفط (EOR ً ( دورا رئیسیاً في تعظيم استخراج النفط من الحقول الناضجة ظهرات معالجة الميياه المهندسة كنهج واعد وفعال من حیث التكلفة وصدیق للبیئة للاستخلاص المعزز للنفط. الھدف الرئیسي من ھذه المیاه المھندسة كنھج واعد الهدف الرئيس من هذه الدراسة المعملیة ھو توضیح كیف یؤثر تغییر تركیزات أیونات التحدید المحتملة (PDIs (ودرجة الحرارة على قابلیة الدولومیت للبلل أثناء عملیة حقن المیاه المھندسة (EW (واستكشاف الآلیات الأساسیة التي تؤدي إلى تغییر قابلیة البلل. تم تقییم تغییر قابلیة البلل لأسطح الدولومیت باستخدام قیاسات زاویة التلامس. تم تحضیر محالیل المیاه المھندسة 4SO (بشكل فردي وفي مجموعات و بتراكیز مختلفة (0.001 2- و 2+Mg Ca و 2+ باستخدام أیونات التحدید المحتملة ( و0.01 و0.1 م). تم إجراء الاختبارات عند درجات حرارة مختلفة (25 و50 و75 و100 و125 درجة مئویة). تم قیاس تراكیز الأیونات قبل وبعد ملامسة صخور الدولومیت باستخدام كروماتوغرافیا الأیونات ( IC (وبلازما اقتران الأیونات ( ICP(، من أجل الحصول على صورة واضحة حول الآلیات المسؤولة عن تغییر قابلیة البلل. ً أظھرت النتائج انخفاض لامس أسطح الدولومیت بعد المعالجة باستخدام المیاه المھندسة المكون ً ا ملحوظا في زاویة ت من PDIs فردیة عند درجات حرارة أكبر من 75 درجة مئویة. عند 25 و 50 درجة مئویة، كان ھناك تغییر طفیف ً وحده قادرا على تغییر قابلیة 4SO 2- أو لا یوجد تغییر في زوایا التلامس بعد المعالجة بمحالیل المیاة المھندسة. كان 4SO على سطح الدولومیت ذو الشحنة الموجبة. من حیث أنظمة 2- البلل للسطح نحو البلل المائي بسبب امتصاص PDIs المدمجة، كشفت النتائج أن تغییر تراكیز الأیونا ت یمكن أن یؤثر على أداء تغییر قابلیة البلل عند درجات حرارة مختلفة؛ یمكن أن تزید زاویة التلامس أو تنقص أو تمر عبر حد ادنى ثم تزداد. تم تحقیق أفضل تغییر في قابلیة البلل 4SO و (M 0.001 (2- مع أقل زاویة تلامس (37 درجة) عند الجمع بین أقل تركیز لـ Ca مع أعلى تركیز لـ 2+ عند درجة حرارة 125 درجة مئویة. اشارت تراكیز PDIs قبل وبعد المعالجة إلى انخفاض في 2+Mg) M 0.1( 4SO مع زیادة درجة الحرارة وذلك لأن وجود 2- مستویات 4SO یعزز التفاعل بین الأیونات وسطح الدولومیت، 2- في المیاه 2+Mg ویقلل من الرابطة الھیدروجینیة التي تؤدي إلى الإزالة الجزئیة للكربوكسیلات. عندما یزداد تركیز Ca ادى 2+ Ca ، في حین أن الزیادة في تركیز 2+ المھندسة، یصبح تأثیره ً أكثر وضوحا مع وجود تركیز منخفض من ًا في الى ترسب الأملاح. تشیر تحلیلات IC و ICP إلى أن تبادل الأیونات المتعددة وتحلل الصخور ً یلعبان دورا رئیسی تغییر قابلیة البلل، توضح ھذه النتائج أن المیاه المھندسة مع تراكیز مثلى من ال PDIs یمكن أن تعدل بشكل فعال خصائص البلل لأسطح الدولومیت. كما لوحظ من التجارب إن إمكانیة ترسب كبریتات الكالسیوم وكبریتات المغنیسیوم تتطلب موازنة تراكیز الأیونات بعنایة لمنع التأثیرات السلبیة على خصائص المكمن. توفر ھذه الدراسة نظرة أعمق لبعض العوامل المتحكمة في تغییر قابلیة البلل لصخور الدولومیت والتي لم یتم الإشارة ألیھا في الدراسات السابقة والتي تشمل عتبات او حدود تركیز الأیونات، والآلیات المسؤولة عن تغییر قابلیة بلل الصخر، والآثار العملیة على الا ستخلاص المعزز للنفط.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية