Document
Experimental investigation of wettability alteration in oil-wet carbonate surfaces using modified LSW : the effect of combined potential determining ions (Mg2+, SO42_) and (Ca2+,SO4-2).
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2018
Language
English
English abstract
Modification of potential determining ions (PDIs') concentration in the brine can result in alteration of the surface wetting properties towards more water-wet state, which is the desired wetting state in fractured reservoirs. However, few researches discussed the interactions between PDIs and their mechanisms on wettability alteration. The aim of this study is to investigate the effect of combinations of PDIs at different molar ratios on the wettability of oil-wet calcite surfaces as well as the interactions between the ions. Brines concentration of two combinations (Mg2+, s042) and (Calt, s04) were considered. Contact angle and zeta potential were measured after treating the oil-wet calcite surfaces with a combination of PDIs. Results revealed that both groups are able to reduce the contact angle significantly and expel carboxylate group from the surface.
Besides, combinations of PDIs were more effective in wettability alteration compared to
those ions alone. It was observed that equal concentrations of magnesium and sulfate provide more water-wet state. However, for combinations of calcium and sulfate, the inost water-wet state was achieved when lower concentrations of calcium and higher concentrations of sulfate were utilized. Zeta potential measurements indicated that the performance of each PDI for changing surface wettability is critically affected by the concentration of the other ions present in the same solution. It has been shown that at low concentration of magnesium ions, the adsorption of sulfate ions on the rock surface and the interaction of magnesium ions with the carboxylate group is the main mechanism of wettability alteration by magnesium and sulfate ions. However, at high concentration of magnesium ions, no adsorption of sulfate ions was detected which means that sulfate plays as a catalyst of wettability alteration by (Mg2+, s04) and the formation of the complex Mg-carboxylate group is the dominant mechanism. Moreover, the effect of modified low salinity brine in the absence and presence of cationic surfactant on the oil recovery during spontaneous imbibition experiments was investigated in the current study. Results showed that, a notable oil recovery can be achieved by adjusting the ionic composition of brine without using of costly surfactant solutions. However, the co-presence of the modified brine and cationic surfactant can result in higher rates as well as oil recovery during the spontaneous imbibition process.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
يمكن أن يؤدي تعديل تركيز بعض الأيونات أو ما يعرف بأيونات التحديد المحتملة (PDls) في مياه المكمن النفطي إلى تغيير خصائص تبليل السطح (wettability) نحو حالة أكثر بلل بالماء - water) (wet، وهي حالة البلل المرغوبة في مكامن الصخور الكربونية المتكسرة. ورغم أهمية الموضوع ، الا أن عدد قليل من الأبحاث أجريت لدراسة التفاعلات بين هذه الأيونات (PDls) وآلياتها في تغيير قابلية البلل. من هذا المنطلق ،تم اجراء هذه الدراسة لبحث تأثير تركيبات أيونات التحديد المحتملة (PDls) على قابلية تبدیل بلل السطوح الكلسية الزيتية البلل بالإضافة إلى التفاعلات بين الأيونات. تمت دراسة مزيجين من تركيز المحاليل الملحية ( + SO42 - ، Mg ) و ( + SO42 - Ca2 ). عن طريق قياس زاوية التلامس (contact angle) والشحنة التي تتكون بين سطح صلب ووسطه السائل المحيط به (zeta potential بعد معالجة أسطح الكالسيت الزيتية البلل بمزيج من PDIs. أظهرت النتائج أن كلا المجموعتين قادرة على تقليل زاوية التلامس بشكل كبير وازالة مجموعة الكربوكسيل من السطح، إلى جانب ذلك ، كانت توليفات PDIs أكثر فاعلية في تغيير بلل الأسطح مقارنة بتلك الأيونات منفصلة. وقد لوحظ أن تركيزات متساوية من المغنيسيوم والكبريتات تنتج أكبر حالة بلل بالماء. أما بالنسبة لمزيج الكالسيوم و الكبريتات، تم تحقيق أكبر حالة بلل بالماء عند استخدام تركيزات أقل من الكالسيوم وتركيزات أعلى من الكبريتات أشارت قیاسات (zeta potential) إلى أن أداء كل PDI في قابلية تغير البلل السطحي يتأثر بشكل كبير بتركيز الأيونات الأخرى الموجودة في نفس المحلول. وقد تبين أنه عند انخفاض تركيز أيونات المغنيسيوم ، فإن امتصاص أيونات الكبريتات على سطح الصخور يزداد وتفاعل أيونات المغنيسيوم مع مجموعة الكربوكسيل هي الآلية الرئيسية لتغيير البلل السطحي بواسطة أيونات المغنيسيوم والكبريتات. ومع ذلك ، عند استخدام تركيز عالي لأيونات المغنيسيوم ، لم يتم الكشف عن امتصاص أيونات الكبريتات ، مما يعني أن الكبريتات تلعب دور محفز لتغيير بلل الأسطح بواسطة ( SO42 - ، Mg ) وتشكيل مجموعة Mg - carboxylate والتي بدورها تنفصل عن السطح في هذا البحث تم أيضا دراسة تأثير محلول ملحي منخفض الملوحة في غياب ووجود عامل التوتر السطحي الموجب (cationic surfactant) على انتاج النفط خلال تجارب التشريب العفوي (spontaneous irnbibition). وأظهرت النتائج أنه يمكن تحقيق انتاج نفطي ملحوظ عن طريق تعديل التركيبة الأيونية للمحلول الملحي دون استخدام عوامل التوتر السطحي المكلفة. كذلك ، فإن التواجد المشترك للمحلول الملحي المعدل وعامل التوتر السطحي الموجب يمكن أن يؤدي إلى زيادة انتاج النفط أثناء عملية التشريب العفوية.
Category
Theses and Dissertations