Document
Optimization of smartwater shock flooding
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2018
Language
English
Subject
English abstract
During SmartWater injection of carbonates, wettability alteration is the main mechanism contributing to incremental oil recovery. Apart from the SmartWater composition, level of dilution and the underlying mechanisms, "injection scheme" is of a great importance when developing a field scale flooding project. The pivotal target of this thesis is to evaluate the efficiency of SmartWater injection by deploying tertiary SmartWater "shock slug" injection within the periods of water flooding.
At the first stage, genuine reservoir brine was 10 times diluted and its composition was modified by adding MgSO4.7H20 (2.65 g/ml). Three different slugs of SmartWater, i.e., 0.5, 1 and 2 pore volumes were determined to be injected into the core. For continuous SmartWater injection, after the initial water flooding, SmartWater was injected until no further oil recovery observed. As for SmartWater shock slug injection, core samples were water flooded with the original high salinity water to reach the residual oil saturation. Subsequently, SmartWater was injected for the selected shock slug sizes followed by the high salinity water injection. The contact angle was measured under standard condition by generating a sessile drop of oil on the carbonate surface submerged in the brine environment. The pH of the injection fluids was measured during contact angle and coreflood tests. XRD was utilized to analyze mineralogy of the core samples. The SmartWater composition was analyzed by IC and optimized by assessing contact angle data.
XRD analysis on the rock revealed that the rock sample was dominantly (> 98%) composed of calcite with a negligible degree of quarts (< 2%). Contact angle measurements and pH evaluations were employed to examine the effect of the SmartWater on the wettability alteration.
As depicted in the photos generated from contacted angle measurements, SmartWater was capable of altering the wettability towards the more water-wet state. The pH of the Smartwater was increased after it was kept in contact with the oil aged rock for two weeks.
Core flooding results indicated that tertiary injection of larger slug size of SmartWater as a shock led to a higher incremental oil recovery. This is mainly due to more effective ionic exchange which leads to wettability alteration during SmartWater injection. It was observed that 1 PV of Smart Water shock slug can increase the incremental recovery by 10% while continues SmartWater injection yielded 13% extra recovery in the same condition. Initial runs for 2PV slug size demonstrated a substantial incremental recovery compared with the continuous smart water injection. This shows that 2PV slug can produce as much as the continuous SmartWater flood. Results showed that the newly proposed technique i.e., employing Smart Water Shock slug injection in tertiary mode followed by water flooding, leads to a significant amount of production in comparison with continues injection of SmartWater under the same circumstances. Implementing Smart Water "shock slug" injection, the Smart Water injection time is reduced down to 1-2 PV injection, which without sacrificing on oil recovery, makes the process financially viable.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
أثناء حقن المياه الذكية (SmartWater) في الصخور الكربونية ،يعد تغيير قابلية الترطيب للصخرة من الآليات الرئيسية التي تساهم في زيادة انتاج النفط. بصرف النظر عن تركيبة المياه ومستوى التخفيف فإن "نظام الحقن" له أهمية كبيرة عند تطوير مشروع الحقن بالمياه على نطاق الحقل. الهدف المحوري لهذه الورقة هو تقييم كفاءة الحقن بالماء الذكي من خلال استخدام حقن الصدمة بين مراحل الحقن بالمياه ذو الملوحة العالية واستخدامها في المرحلة الثالثة من انتاج النفط.
تم في بداية الدراسة خفض ملوحة المياه المنتجة من مكامن النفط والتي تكون ذو ملوحة عالية 10 مرات وتم تعديل تكوينه بإضافة MgSO4. 7H20 ( 2 . 65 غم / مل). تم تحديد ثلاثة أحجام مختلفة من المياه الذكية 0. 5 ,1 و 2 من الحجم الكلي لمسام الصخرة ليتم حقنها في الصخور الكربونية وكذلك تم تحديد ثلاثة أنواع مختلفة لنظام الحقن. في الحقن المتواصل للمياه الذكية وبعد الحقن الأولي للمياه ذو الملوحة العالية ، تم حقن الماء الذكي بشكل متواصل حتى يتوقف انتاج النفط من الصخرة. أما بالنسبة لحقن الصدمات , تم ضخ المياه الذكية حسب الأحجام التي حددت بعد حقن الصخرة بالمياه ذو الملوحة العالية حتى يتوقف انتاج النفط متبوعة بحقن الماء عالي الملوحة. تم قياس زاوية التلامس تحت ظروف قياسية عن طريق توليد قطرة من الزيت على سطح الكربونات المغمورة في بيئة المحلول الملحي. تم قياس الرقم الهيدروجيني ( pH) من سوائل الحقن لمعرفة التغير في الرقم الهيدروجيني بعد الحقن. تم استخدام قیاسات (XRD) لتحليل معادن عينات الصخور المستخدمة في عمليات الحقن. تم قياس تركيبة المياه الذكية بواسطة قياس . (IC)
كشفت تجارب XRD على الصخرة أن عينة الصخور كانت غالبا مكونة من الكالسيت بنسبة (> ٪98) مع درجة لا تذكر من الكوارتاس (أقل من 2٪). كشفت قياسات زاوية التلامس بعد غمر الصخور الكربونية بالمياه الذكية لمدة اسبوعين تغير قابلية ترطيب الصخرة من حالة ذات ترطيب زيتي إلى حالة ذات ترطيب مائي. أظهرت تقييمات pH زيادة في الرقم الهيدروجيني بعد غمر هذه الصخور في محلول الماء الذكي. أشارت نتائج الحقن إلى أن حقن الصخور بحجم أكبر من المياه الذكية كصدمة أدى إلى زيادة في انتاج النفط المحصور بين الصخور. ويرجع ذلك أساسا بسبب التبادل الأيوني والذي يؤدي إلى تغيير قابلية الترطيب من حالة ذات ترطيب زيتي إلى حالة ذات ترطيب مائي مما يساعد في تدفق النفط المحصور بين الصخور وقد لوحظ أن ضخ حجم واحد من SmartWater كصدمة يمكن أن يزيد انتاج النفط بنسبة 10% بينما وجد أن حقن المياه الذكية بشكل متواصل يمكن أن يزيد نسبة الإنتاج إلى 13% إضافي في نفس حالة الحقن. وقد أظهرت النتائج أن نسبة إنتاج النفط المحصور باستخدام تقنية الصدمة بعد ضخ المياه الذكية بحجم اثنين من الحجم الكلي لمسام الصخرة تساوي نسبة الإنتاج بحقن الماء الذكي المتواصل. باستخدام تقنية الصدمة يمكن تقليل الوقت المستخدم في عمليات ضخ المياه الذكية في المرحلة الثالثة من إنتاج النفط كما بينت نتائج الحقن بعد ضخ 1-2 من حجم المسام الكلي للصخرة قدرة هذه المياه في دفع النفط المحصور مما يجعل هذه العملية مجدية اقتصاديا.
تم في بداية الدراسة خفض ملوحة المياه المنتجة من مكامن النفط والتي تكون ذو ملوحة عالية 10 مرات وتم تعديل تكوينه بإضافة MgSO4. 7H20 ( 2 . 65 غم / مل). تم تحديد ثلاثة أحجام مختلفة من المياه الذكية 0. 5 ,1 و 2 من الحجم الكلي لمسام الصخرة ليتم حقنها في الصخور الكربونية وكذلك تم تحديد ثلاثة أنواع مختلفة لنظام الحقن. في الحقن المتواصل للمياه الذكية وبعد الحقن الأولي للمياه ذو الملوحة العالية ، تم حقن الماء الذكي بشكل متواصل حتى يتوقف انتاج النفط من الصخرة. أما بالنسبة لحقن الصدمات , تم ضخ المياه الذكية حسب الأحجام التي حددت بعد حقن الصخرة بالمياه ذو الملوحة العالية حتى يتوقف انتاج النفط متبوعة بحقن الماء عالي الملوحة. تم قياس زاوية التلامس تحت ظروف قياسية عن طريق توليد قطرة من الزيت على سطح الكربونات المغمورة في بيئة المحلول الملحي. تم قياس الرقم الهيدروجيني ( pH) من سوائل الحقن لمعرفة التغير في الرقم الهيدروجيني بعد الحقن. تم استخدام قیاسات (XRD) لتحليل معادن عينات الصخور المستخدمة في عمليات الحقن. تم قياس تركيبة المياه الذكية بواسطة قياس . (IC)
كشفت تجارب XRD على الصخرة أن عينة الصخور كانت غالبا مكونة من الكالسيت بنسبة (> ٪98) مع درجة لا تذكر من الكوارتاس (أقل من 2٪). كشفت قياسات زاوية التلامس بعد غمر الصخور الكربونية بالمياه الذكية لمدة اسبوعين تغير قابلية ترطيب الصخرة من حالة ذات ترطيب زيتي إلى حالة ذات ترطيب مائي. أظهرت تقييمات pH زيادة في الرقم الهيدروجيني بعد غمر هذه الصخور في محلول الماء الذكي. أشارت نتائج الحقن إلى أن حقن الصخور بحجم أكبر من المياه الذكية كصدمة أدى إلى زيادة في انتاج النفط المحصور بين الصخور. ويرجع ذلك أساسا بسبب التبادل الأيوني والذي يؤدي إلى تغيير قابلية الترطيب من حالة ذات ترطيب زيتي إلى حالة ذات ترطيب مائي مما يساعد في تدفق النفط المحصور بين الصخور وقد لوحظ أن ضخ حجم واحد من SmartWater كصدمة يمكن أن يزيد انتاج النفط بنسبة 10% بينما وجد أن حقن المياه الذكية بشكل متواصل يمكن أن يزيد نسبة الإنتاج إلى 13% إضافي في نفس حالة الحقن. وقد أظهرت النتائج أن نسبة إنتاج النفط المحصور باستخدام تقنية الصدمة بعد ضخ المياه الذكية بحجم اثنين من الحجم الكلي لمسام الصخرة تساوي نسبة الإنتاج بحقن الماء الذكي المتواصل. باستخدام تقنية الصدمة يمكن تقليل الوقت المستخدم في عمليات ضخ المياه الذكية في المرحلة الثالثة من إنتاج النفط كما بينت نتائج الحقن بعد ضخ 1-2 من حجم المسام الكلي للصخرة قدرة هذه المياه في دفع النفط المحصور مما يجعل هذه العملية مجدية اقتصاديا.
Category
Theses and Dissertations