Effect of low salinity and structural variation of anionic carboxylate surfactant on IFT reduction, wettability alteration, and oil recovery in tight carbonates

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Most of the global oil reserves are held in the complex and heterogeneous carbonatereservoirs. Surfactant flooding is one of the key techniques to enhance oil recovery fromthese reservoirs owing to its capabilities in altering wettability and improving oildisplacement through interfacial tension (IFT) reduction. However, performing surfactantflooding is highly limited by its economic feasibility. Anionic carboxylate surfactants areinexpensive and have attractive potentials in harsh reservoir conditions of hightemperature and high salinity. The synthesis of carboxylate surfactant with variousamount of ethylene oxide (EO) and/or propylene oxide (PO) units and differenthydrocarbon (HC) length creates a versatile alkyl propylene/ethylene (alkoxy)carboxylates (AEC). Previous studies confirmed the positive effect of combining lowsalinity 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 thebehavior of commercially available carboxylate surfactants with various AEC structureson IFT reduction, wettability alteration and enhancing oil recovery in carbonates atrepresentative reservoir temperature. The experimental approach for screening out thesurfactants included the following: compatibility, phase behavior, IFT reduction, contactangle (CA), and spontaneous imbibition tests. These tests were conducted at temperatureof 75 °C and three salinities (~ 200 g/L, ~ 20 g/L, and ~ 2 g/L). Surfactants with highhydrophilicity nature were compatible at all salinities. Lowering salinity resulted inimproving the compatibility of most surfactants. A total of 15 compatible surfactantsystems were subjected for further testing. In phase behavior test, only two surfactantsproduced Winsor Type III at high salinity. These surfactants are characterized byintermediate to long HC chain. Phase behavior changed from Winsor Type III to WinsorType I with reducing the salinity. The remaining AEC surfactants had low solubilizationcapacity of oil and produced Winsor Type I or no interaction at different salinities. Theminimum IFT in the order of 10-2 mN/m was achieved by a branched surfactant with along HC chain and high hydrophilicity at high salinity. Surfactants containing PO unitsshowed higher IFT reduction at low salinity. A surfactant with long HC chain and lowhydrophilicity produced the highest IFT reduction (10-2 mN/m) at low salinity. CAmeasurements 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 thewettability from strong oil-wet to strong water-wet with final CA of around 30°. Thissurfactant had the shortest HC chain and highest hydrophilicity. Best performingsurfactants in terms of IFT and CA reduction were considered for spontaneous imbibitiontests. Highest oil recovery (86%) was achieved by the branched AEC surfactant thatshowed greatest IFT reduction, highest micro-emulsion formation capabilities, andneutral-wet state at high salinity. Comparing the results of this study with previous studiesshows that combining AEC surfactants with LSW resulted in fair oil recovery, wherebetter performance of AEC surfactants was obtained at high salinity. The performance ofAEC surfactants at different salinities were highly affected by their structure.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

01bafa52-53b2-4dae-be02-ce5f8329e2a8

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

01bafa52-53b2-4dae-be02-ce5f8329e2a8_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تأثير انخفاض الملوحة والتباين الهيكلي للمواد الخافضة للتوتر السطحي الكربوكسيلية على تقليل التوتر السطحي وتغيير قابلية البلل واستخراج النفط من الصخور الكربونية قليلة المسامية

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":" Nawraa Ali Abdulkarim Al-Sayegh","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Rashid S. Al-Maamari","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Effect of low salinity and structural variation of anionic carboxylate surfactant on IFT reduction, wettability alteration, and oil recovery in tight carbonates

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

يتم الاحتفاظ بمعظم احتياطيات النفط العالمية في مكامن الصخور الكربونية المعقدة وغير المتجانسة. ويُعد حقن المواد الخافضة للتوتر السطحي إحدى التقنيات الرئيسية لتعزيز استخلاص النفط من هذه المكامن، نظرًا لقدرتها على تغيير قابلية البلل وتحسين إزاحة النفط من خلال تقليل التوتر السطحي (IFT) بين الماء والنفط. ومع ذلك، فإن استخدام عملية حقن المواد الخافضة للتوتر السطحي محدود للغاية بسبب جدواها الاقتصادية. توجد العديد من خافضات التوتر السطحي التي يمكن استخدامها، وتُعد خافضات التوتر السطحي الكربوكسيلية الأنيونية أحد أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي، والتي تُعتبر غير مكلفة وذات فاعلية عالية في الظروف القاسية للمكامن ذات درجات الحرارة والملوحة العالية. تتم صناعة المادة الخافضة للتوتر السطحي الكربوكسيلي بكميات مختلفة من وحدات أكسيد الإيثيلين (EO)، ووحدات أكسيد البروبلين (PO)، التي تتم مفاعلتها مع سلاسل الهيدروكربون متعددة الأطوال ومجموعة الكربوكسيل، والتي ينتج عنها خافض التوتر السطحي (AEC) Alkyl Alkoxy Carboxylates، الذي يُظهر سلوكًا 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 الموجودة في أحد مكامن النفط الكربونية في سلطنة عمان. تم اختيار مواد خافضة للتوتر السطحي كربوكسيلية متوفرة تجاريًا وذات طبيعة محبة للماء لهذه الدراسة. يتضمن المنهج التجريبي لفحص المواد الخافضة للتوتر السطحي ما يلي: التوافق مع السوائل المدروسة، وسلوك الطور/إذابة الماء والنفط، وتقليل IFT بين المحلول والنفط، وزاوية التلامس بين المحلول والنفط والسطح، واختبار التشرب التلقائي (Spontaneous Imbibition). أُجريت هذه الاختبارات عند درجة حرارة 75 درجة مئوية، وثلاث درجات ملوحة (حوالي 200 جم/لتر، 20 جم/لتر، و2 جم/لتر)، وباستخدام النفط الخفيف. أنتجت المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات الطبيعة العالية المحبة للماء (HLB ≤ 1) توافقًا مع جميع درجات الملوحة. كما أدى خفض الملوحة إلى تحسين توافق معظم المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات الطبيعة المنخفضة المحبة للماء. تم إخضاع نظامين متوافقين لمزيد من الاختبارات للتحقق من فاعليتهما. في اختبار سلوك الطور، تمكن خافضان للتوتر السطحي تم تحضيرهما عند ملوحة عالية من إذابة كميات جيدة من النفط والماء، وتشكيل طور ثالث، ويُطلق على هذا السلوك (Winsor Type III). تميز هذان الخافضان بطبيعة عالية المحبة للماء، وسلسلة هيدروكربونية متوسطة إلى طويلة. عند خفض درجة الملوحة، تم ملاحظة تغير في سلوك التفاعل بين المواد الخافضة للتوتر السطحي والماء والنفط من (Winsor Type III) إلى (Winsor Type I). أما بالنسبة للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأخرى، فقد أظهرت قدرة ذوبان متوسطة إلى منخفضة للنفط وأنتجت (Winsor Type I)، وبعضها لم يُظهر أي تفاعل. تم تحقيق الحد الأدنى من IFT في حدود 2×10⁻² ملي نيوتن/متر بواسطة خافض التوتر السطحي المتفرّع مع سلسلة هيدروكربونية طويلة وطبيعة عالية المحبة للماء عند الملوحة العالية. عند درجة الملوحة المنخفضة، تم تحقيق قيمة منخفضة من IFT في حدود 10⁻² ملي نيوتن/متر بواسطة خافض التوتر السطحي ذو طبيعة منخفضة المحبة للماء وسلسلة هيدروكربونية طويلة. لوحظ أن وجود وحدات PO في الذيل الطارد للماء للمادة الخافضة للتوتر السطحي يساعد على تحقيق قيمة منخفضة من IFT عند درجة الملوحة المنخفضة. كشفت قياسات زاوية التلامس أن جميع المواد الخافضة للتوتر السطحي المختبرة كانت قادرة على تغيير قابلية البلل للحجر الجيري نحو قابلية بلل محايدة بين النفط والماء، باستثناء مادة خافضة واحدة للتوتر السطحي غيرت قابلية البلل من محبة للنفط إلى محبة للماء، بزاوية تلامس نهائية تقارب 30 درجة. تحتوي هذه المادة الخافضة للتوتر السطحي على أقصر سلسلة هيدروكربونية وطبيعة عالية المحبة للماء. لوحظ تأثير الملوحة على قياسات زاوية التلامس فقط عند هذه المادة الخافضة للتوتر السطحي. تم اختيار أفضل المواد الخافضة للتوتر السطحي أداءً لاختبارات التشرب التلقائي. تم تحقيق أعلى معدلات استخراج للنفط عن طريق الخافض المتفرع، الذي 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 قادر 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 أن تركيبة المواد الخافضة للتوتر السطحي AEC تؤثر على أدائها عند درجات الملوحة المختلفة

كلمات الباحثين

Petroleum reserves - Enhanced oil recovery - Salinity

إشراف وإعداد

الإشراف

Rashid S. Al-Maamari

الإعداد

Nawraa Ali Abdulkarim Al-Sayegh

الاقتباسات الببليوغرافية