وثيقة

Experimentel investigation of wettability alteration in carbonates :|binteractions between low salinity, surfactant and polymer .

ميلادي
2019
اللغة
الأنجليزية
الملخص الإنجليزي
Numerous studies showed that injecting water with lower salinity than the formation connate water or water with modified ions composition would result in improvement in oil recovery. The combination of low salinity water with chemicals such as surfactants and polymers has been recently considered as it is believed that it would result in considerable high oil recovery compared with low salinity water alone. Among the reported studies, only a small fraction was dedicated for carbonate reservoirs. Therefore, more understanding of the dominant mechanisms of oil recovery in such combined system is needed. In this study, combinations of low salinity, surfactant and polymer were considered. The extent of each combined system in altering the wettability of oil-wet carbonate and its contribution to oil recovery was evaluated. Commercial polyethoxylated nonionic surfactants were selected as the main surfactant in this study. As for the polymer, a commercial sulfonated polyacrylamide was selected. The first screening tool was the cloud point (Tcp) measurements of the low salinity surfactants systems in order to test their compatibility at operating temperature of 75 °C. Only clear and stable surfactants systems were considered for further analysis. The interfacial tension (IFT) was measured against crude oil for the clear systems as a function of time. For wettability alteration investigation, contact angle (CA) and spontaneous imbibition were utilized. Further tests: zeta potential, pH, Fourier transform infrared (FTIR) analysis and Thermogravimetric analysis (TGA) were conducted to understand the mechanism of wettability alteration. The IFT measurements revealed that there is a trend educing the IFT with increasing salinity and decreasing the ethylene oxide (EO) units in the hydrophilic part of the surfactant. The minimum IFT obtained was when the surfactant system was 1 °C below its Tcp. Wettability alteration induced by nonionic surfactant was thoroughly investigated. A mechanism supported by evidence of CA, zeta potential, pH, TGA and FTIR analysis was proposed for the first time for polyethoxylated nonionic surfactant. In addition to that, a relationship between the oil recovery by spontaneous imbibition, IFT reduction, Tc and salinity was systematically identified. Increasing salinity to a level close to the Top of the surfactant would result in a reduction of its adsorption on the surface which is associated with enhancing IFT reduction and less wettability alteration. In addition to that, the synergistic effect of nonionic/anionic surfactants was studied. It was found that the number of EO units would have a major role on the overall performance of the mixed system as it would improve or demote the oil recovery performance compared with the single nonionic system. Possible interactions between the two surfactants supported by CA and zeta potential measurements were proposed considering the different factors of salinity, Tep and IFT. Furthermore, the combined effect of modified low salinity water and nonionic surfactant was tested. Results showed that improved oil recovery was not associated with increasing Mg2+ and Ca2+ to high levels. A slight enhancement of the ratio of either of Mg2+ or Ca2+ to Nat at low salinity would results in improvement of wettability alteration toward strong water-wet state. Also, the best performing systems were very close to their Tc and resulted in the lowest IFT values among all the tested systems in this study. This Tcp dependent effectivity of the nonionic surfactant would provide more understanding and a novel implementation of surfactants for the different conditions. The combined low salinity polymer was evaluated. The polymer was able to alter the wettability at all the studied salinity range as provided by the CA and zeta potential measurement. Oil recovery from spontaneous imbibition by low salinity polymer increases with decreasing salinity. The best performing systems from low salinity surfactant and low salinity polymer were combined and resulted in higher oil recovery compared with each of the two systems alone. These findings confirm the success of the systematic approach followed in this study to capture most of the possible parameters of the combined systems and evaluate its effect on the overall performance in enhancing oil recovery in carbonates.
الملخص العربي
في العديد من الدراسات السابقة، ثبت علميا أن الحقن بالماء قليل الملوحة مقارنة بالماء المتواجد طبيعيا في مكمن النفط أو بالماء المعدل أيونيا يؤدي الى تحسن في كمية النفط المستخرج. مؤخرا، تم اعتماد تقنية الدمج بين الماء منخفض الملوحة ومواد كيميائية، كالمواد الخافضة للتوتر السطحي؛ وذلك لقدرة هذا المزيج على استخراج كمية أكبر من النفط مقارنة بالماء القليل الملوحة منفردا. من ضمن الدراسات العلمية التي تم نشرها، عدد قليل منها اختص بدراسة مكامن النفط الجيرية. لذلك، هنالك حاجة لفهم آلية مساهمة دمج هذه التقنيات في زيادة إنتاج النفط من هذه المكامن.
في هذه الدراسة، تم الدمج بين عوامل الملوحة والمركبات الخافضة للتوتر السطحي والبوليمر. تم تقييم مدى تأثير الدمج بين أي من تلكم التقنيات على تغيير خاصية البلل الجير نفطي البلل وبالتالي إسهامه في استخراج النفط. اختيرت المركبات التجارية المتعددة الأيثوكسيل (polyethoxylated) الخافضة للتوتر السطحي وبوليمر مسلفن متعدد أكريلامايد (sulfonated polyacrylamide) كعناصر رئيسية في الدراسة الحالية. تم اعتماد نقطة التسحب (cloud point) كاداة للمسح البدائي للمنظومات ذات الملوحة المنخفضة المقترنة بالمركبات الخافضة للتوتر السطحي، وذلك لمعرفة مدى ظمة وملاءمتها للعمل عند درجة حرارة 75°C. من ضمن العديد من الأنظمة المقترحة، تم اختيار تلك التي اتصفت بالثبات والصفاء للمرور للمراحل الأخرى من التحاليل التي تم اعتمادها في هذه الدراسة الدراسة خاصية تغيير البلل، تم استخدام زاوية الاتصال (contact angle) والتشرب التلقائي spontaneous) (imbibition. تم عمل العديد من الاختبارات الأخرى مثل جهد زيتا (zeta potential ودرجة الحموضة (pH1) وجهاز "فورييه" لتحويل طيف الأشعة تحت الحمراء (FTIR) وتحليل الوزن الحراري (TGA) لفهم وتحليل التغيرات التي تطرا على خاصية البلل بطريقة أشمل وأكثر وضوحا. أظهرت التحاليل الخاصة بالتوتر السطحي (IFT) انخفاضا بزيادة درجة الملوحة وتقليل وحدة أكسيد الإيثلين (E0) في الطرف المحب للماء في المركب الخافض التوتر السطحي. تم الحصول على اقل قيمة التوتر السطحي عند درجات حرارة تقل بمقدار 1°C عن نقطة التسحب بعناية واستفاضة، درس التغير في خاصية البلل الناتج عن المركبات الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية. تم طرح وتقديم تقنية جديدة لهذه المركبات غير الأيونية المتعددة الأيثوكسيل مدعمة بنتائج العديد من التحاليل التي تم ذكرها أنفا. بالإضافة لذلك، تم توضيح العلاقة بين النفط المستخرج والانخفاض في التوتر السطحي والتشرب التلقائي ونقطة التسحب والملوحة بشكل منهجي. الزيادة في الملوحة بدرجة قريبة من نقطة التسحب لأي من الأنظمة المدروسة يعمل على تقليل امتصاصه على السطح وذلك لارتباطه بالتحسن في خاصية التوتر السطحي وتقليل خاصية تغير البلل. كما أظهرت النتائج أن وحدة أكسيد الإيثلين لها دور كبير في الأداء الكلي للنظام متعدد التقنيات، حيث أنها تعمل على تحسين فعالية استخراج النفط بالمقارنة مع النظام الغير أيوني فقط. تم تقديم توضيح للتفاعلات الحاصلة بين المركبات الخافضة للتوتر السطحي مدعمة بنتائج زاوية الاتصال وجه زيتا مع أخذ عوامل الملوحة ونقطة التسحب والتوتر السطحي بعين الاعتبار. من ناحية أخرى، تم دراسة التأثير المزدوج للماء منخفض الملوحة والمادة الخافضة للتوتر السطحي اللا أيونية. أظهرت النتائج أن التحسن في كمية النفط المستخرجة لم تكن مرتبطة بزيادة +Mg2 و +Ca2 بدرجات عالية. تحسن بسيط في كمية +Mg2 و +Ca2 بالمقارنة مع Nat عند ملوحة منخفضة يعمل على تحسين خاصية تغير البلل. من خلال الدراسة، توضح أن أفضل الأنظمة من حيث الأداء كانت تلك القريبة جدا من نقطة تسحبها حيث امتلكت أقل قيم للتوتر السطحي مقارنة بغيرها. هذا التأثير الإيجابي غير المألوف لنقطة التسحب في المركبات المقالة التوتر السطحي الغير أيونية سيوفر فهما أكبر وتطبيقات جديدة لهذه المركبات في ظروف مختلفة بالنظر إلى الأنظمة التي دمجت بين الماء منخفض الملوحة والبوليمر، وجد ان البوليمر كان قادرا على تغيير خاصية البلل بغض النظر عن درجة الملوحة في مداها المستخدم في هذه الدراسة حسب ما أظهرت نتائج جهد زيتا وزاوية الاتصال. النفط المستخرج بواسطة اختبار التشرب التلقائي باستخدام البوليمر منخفض الملوحة يزداد بتقليل الملوحة كخطوة نهائية، تم دمج أفضل نظام من أنظمة البوليمر منخفض الملوحة مع نظيره من الأنظمة التي تم دمج الماء منخفض الملوحة بالمركبات المقللة للتوتر السطحي ونتج عن هذا الدمج ارتفاعا في كمية النفط المستخرجة مقارنة بتلك الخاصة بكل نظام على حده. هذه الاستنتاجات تؤكد نجاح النظام المتبع في هذه الدراسة للإلمام بكل العوامل المؤثرة في الأنظمة المزدوجة ولتقييم تأثيرها على الأداء الكلي لتحسين استخراج النفط من المكامن الجيرية.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية

مواد أخرى لنفس المؤلف

الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Souayeh, Maissa Sassi.
Sultan Qaboos University
2014

مواد أخرى لنفس الموضوع

الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Al-Rashdi, Sami Masoud Shahloob.
Sultan Qaboos University
2015
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Eshrati, Mohammad.
Sultan Qaboos University
2017
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Al-Saqry, Mohammed Ahmed Mohammed.
Sultan Qaboos University
2008
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
Souayeh, Maissa Sassi.
Sultan Qaboos University
2014
الرسائل والأطروحات الجامعية
0
0
, Aida TaqiAl-Lawatyah
Sultan Qaboos University
2009