SUPERVISOR
محمدرضا رحیم پور (استاد راهنما) علی اکبر دادخواه (استاد راهنما) شادی حسن آجیلی (استاد مشاور)
STUDENT
Gholam Reza Karandish
غلامرضا کاراندیش
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
TITLE
Condensate Blockage Remediation of Gas-Condensate Carbonate Reservoir using a Fluorinated Surfactant
During the production from gas condensate reservoirs, as the bottom hole pressure drops below the dew point pressure, liquid drops out and forms condensate banking results in significant loss of gas condensate productivity. A new method for stimulating gas condensate wells is changing the rock wettability in the near well-bore regions through chemical treatments and increasing gas relative permeability subsequently. In this study, a new chemical treatment was developed to alter the wettability of water wet carbonate rocks to intermediate gas wet.This treatment was consisted of using a mixture of an anionic fluoro-surfactant with an optimized concentration and solvent mixture. All the experiments were handled on carbonate rocks that were prepared from Sarkhun field is located on south of Iran. Contact angle and spontaneous imbibition experiments were run to measure the wettability of carbonate samples. Scanning electron microscopy ( SEM ) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDAX) were also performed to monitor the amount of surfactant solutions which adsorbed on the rock surface. In order to evaluate the effect of the chemical treatment on wettability alteration, the gas relative permeability of the treated and untreated cores were determined by coreflood experiments and compared with each other. To make the coreflood experiments very similar to gas-condensate reservoir conditions, a synthetic gas-condensate mixture was prepared, the experiments were handled under the reservoir temperatures and pressures and initial brine saturation was made in the cores. The increase in gas relative permeability was quantified by comparing the gas relative permeabilities before and after the treatment. The contact angle and imbibition experiments optimized two appropriate surfactant solutions that were made by 1% surfactant Z in ethanol and 1% surfactant N.Z in water. From these experiment results, it seems that Z could be effective in the wettability alteration for both carbonate surface and core. However, N.Z which was successful in wettability alteration of surfaces did not have efficient affect in core scale by imbibition tests. The water and oil contact angles of the treated surfaces with the succeed solution were increasedfrom zero to 121° and 70°, water and oil imbibition were reduced significantly by 86.6% and 82.1% after the treatment too. The fluorine content percentages on the surface treated with Z were higher than N.Z, it could be concluded that the adsorption of the Z is more than N.Z. It seems that penetration of the Z is almost constant with different porosity of the surface; therefore the fluorine adsorption and concentration on these surfaces were approximately constant. Coreflood tests showed the enhancement of gas relative permeability by factors of 1.49 to 1.7 which demonstrated the chemical ability in wettability alteration of cores at reservoir conditions. The durability of the treatment solution in the reservoir with initial brine saturation was also examined by various brine saturations experiments. It can be seen from the results that the surfactant and its solution have stability with the synthetic brine and precipitate has not been occurred and blocked flow paths of the fluid. Finally, this surfactant has been effective on remedy the condensate banking and following could be able in improving the gas and condensate productivity of gas-condensate reservoirs. Keywords: Condensate blockage,fluorinated surfactant,wettability, contact angle, imbibition, EDAX, permeability
در هنگام برداشت از مخازن گاز میعانی، با کاهش فشار و کمتر شدن آن از فشار سیال مخزن، میعانات از فاز گاز جدا میشوند و در نواحی اطراف دهانه چاه انسداد میعانات را ایجاد میکنند که موجب کاهش بسیار شدید برداشت گاز میشود. یک روش جدید برای تحریک چاههای گاز میعانی، تغییر ترشوندگی سنگ در نواحی اطراف چاه به وسیله ترکیبات شیمیایی و در نتیجه آن افزایش نقوذپذیری نسبی گاز است. در این تحقیق از یک محرک شیمیایی جهت کاهش افت فشار ناشی از انسداد میعانات استفاده شده که ترشوندگی سنگهای بسیار آب دوست کربناتی را به گاز دوست متوسط تغییر داده و در نتیجه نفوذپذیری نسبی افزایش مییابد. محلول اصلاح کننده مورد استفاده شامل یک فعالکننده فلوئوری آنیونی و حلال بهینه شده آن است. تمامی آزمایشها بر روی سنگهای کربناتی انجام شدند که از میدان سرخون واقع در جنوب ایران تهیه شده بودند. جهت اندازهگیری ترشوندگی سطوح سنگی صاف و مغزهها از آزمایشهای اندازهگیری زاویه تماس و آشام خود به خودی استفاده شد. همچنین امکان استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)و انرژی متفرق اشعه X(EDAX) در ارزیابی میزان جذب فعالکننده بر سطوح سنگی و بازدهی جذب با موفقیت بررسی شد.به منظور بررسی تاثیر اصلاح شیمیایی بر تغییر ترشوندگی در شرایط مخازن گاز میعانی، نفوذپذیری نسبی گاز قبل و بعد از اصلاح سطح بوسیله آزمایش سیلاب زنی مغزه اندازهگیری و با یکدیگر مقایسه شدند. جهت شبیه سازی هرچه بیشتر فرآیند با شرایط مخازن گاز میعانی یک مخلوط گاز میعانی ساختگی تشکیل شد، آزمایشها تحت دما و فشار مشابه با مخازن انجام شدند و اشباع اولیه آب نمک درون مغزهها ایجاد شد. افزایش نفوذپذیری نسبی گاز بوسیله مقایسه نفوذپذیری نسبی اندازهگیری شده قبل، و بعد از اصلاح مغزهها، بررسی شد. آزمایشهای اندازه گیری زاویه تماس و آشام خود به خودی دو محلول حاوی فعالکننده سطح مناسب را بهینه کردند که از ترکیب 1% وزنی فعالکننده Z در حلال اتانول و 1% وزنی فعالکننده N.Z در آب ایجاد شده بودند. از نتایج بدست آمده چنین بر میآید که فعالکننده Z در تغییر ترشوندگی سطوح کربناتی و مغزهها بسیار موثر است، در صورتیکه فعالکننده N.Z علی رغم موفقیت در تغییر ترشوندگی سطوح سنگی در تغییر ترشوندگی مغزهها در آزمایش آشام خود به خودی آن چنان موفق نمیباشد. پس از اصلاح سطوح سنگی با فعالکننده سطحی فلوئوری بهینه شده، زاویه تماس میان سیال و سطح افزایش چشم گیری نشان داد به طوری که زاویه تماس آب و نرمال دکان از صفر درجه به °121 و °70 تغییر کرد، همچنین کاهش 6/86 % و 1/82 % در میزان جذب آب و نفت مغزه اصلاح شده مشاهده شد. نتایج حاصل از آزمایشهای سیلاب زنی مغزه، افزایش نفوذپذیری نسبی گاز را در شرایط مخزن با ضرایب 49/1 تا 7/1 نشان داد که توانایی فعالکننده سطحی فلوئوری در تغییر ترشوندگی مغزهها را تحت شرایط مشابه با مخازن اثبات میکند. سازگاری محلول اصلاح کننده با اشباع اولیه آب نمک در مخازن نیز با آزمایش چندین اشباع آب نمک در آزمایش سیلاب زنی مغزه انجام شد. نتایج بدست آمده نشان دادند فعالکننده سطح و محلول آن با آب نمک ساخته شده پایدار است و هیچ رسوب ناشی از آنها ایجاد نشده و مسیرهای عبور سیال را مسدود نکرده است. در نهایت این فعالکننده سطح توانسته است در جلوگیری از انسداد میعانات بسیار موثر باشد که در نتیجه آن میتواند برداشت گاز و میعانات را از مخازن گاز میعانی افزایش دهد. کلمات کلیدی: 1-انسداد میعانات2-فعالکنندهی سطح فلوئوری 3-ترشوندگی 4-زاویه تماس 5-آشام 6- EDAX 7-نفوذ پذیری