Stig i kärnan

The rise in core ( RIC )-metoden är en alternativ metod för karaktärisering av reservoarvätbarhet som beskrevs av S. Ghedan och CH Canbaz 2014. Metoden möjliggör uppskattning av alla vätningsområden såsom starkt vattenvåta, mellanliggande vatten, oljevåta och starkt oljevåta regioner i relativt snabba och exakta mätningar när det gäller kontaktvinkel snarare än vätbarhetsindex.

Under RIC-experimenten utsattes kärnprover mättade med utvald reservoarvätska för insugning från en andra reservoarvätska. RIC-vätbarhetsmätningar jämförs med och modifieras – Amott-test och USBM- mätningar med hjälp av kärnpluggpar från olika höjder av en tjock karbonatreservoar . Resultaten visar på god samstämmighet. RIC-metoden är en alternativ metod till Amott- och USBM-metoderna och som effektivt karakteriserar reservoarvätbarhet.

Gränsvärden kontra vätbarhetsindex

En studie använde den vattenframskridande kontaktvinkeln för att uppskatta vätbarheten hos femtiofem oljereservoarer. Oxygenerad syntetisk saltlösning och död anaerob råolja testades på kvarts- och kalcitkristaller vid reservoartemperatur. Kontaktvinklar från 0 till 75 grader ansågs vattenvåta, 75 till 105 grader som mellanliggande och 105 till 180 grader som oljevåta. Även om utbudet av vätbarhet var uppdelat i tre regioner, var dessa godtyckliga uppdelningar. Vätbarheten i olika reservoarer kan variera inom det breda spektrumet från starkt vattenvått till starkt oljevått.

En annan studie beskrev två initiala villkor som referens och icke-referens för beräkning av cut-off-värden genom att använda fram- och vikande kontaktvinklar och spontana imbibionsdata. Gränsvärde mellan vattenvåt- och mellanzoner beskrevs som 62-grader. På liknande sätt beskrivs gränsvärden för framskridande kontaktvinkel som 0 till 62 grader för vattenvåt område, 62 till 133 grader för Mellanvåt zon och 133 till 180 grader för oljevåt zon. Chilingar och Yen undersökte omfattande forskningsarbete på 161 kärnor av kalksten , dolomitkalksten, kalcitisk dolomit och dolomit . Gränsvärden klassificerade som 160 till 180 grader för starkt oljevått, 100 till 160 grader för oljevått, 80 till 100 grader mellanvått, 80 till 20 grader vattenvått och 0 till 20 starkt vattenvått.

Rise in core använder en kombination av Chilingar et al. och Morrow vätbarhet cut-off kriterier. Kontaktvinkelområdet 133 grader indikerar lätt oljevåthet, området 133 – 160 grader indikerar oljevåthet medan området 160–180 grader indikerar stark oljevåthet. Området 62 – 80 grader indikerar lätt vattenväta, området 20 – 62 grader indikerar vattenvåthet, medan området 0 – 20 grader indikerar stark vattenväta.

Metod

RIC-vätbarhetskarakteriseringstekniken är baserad på en modifierad form av Washburns ekvation (1921). Tekniken möjliggör relativt snabba och noggranna mätningar av vätbarhet i form av kontaktvinkel samtidigt som den inte kräver någon komplex utrustning. Metoden är tillämpbar för alla reservoarvätskor, på alla typer av reservoarberg och på vilken heterogenitetsnivå som helst . Det kännetecknar vätbarhet över hela linjen från starkt vatten till starkt oljevåta förhållanden.

Steget att härleda den modifierade formen av Washburn-ekvationen för ett berg-/vätske-/vätskesystem innebär att man skaffar en Washburn-ekvation för ett berg/luft/vätska-system. Washburn-ekvationen för ett sten-/luft-/vätskesystem representeras av:

$t={\mu \over C\rho ^{2}\gamma \cos \theta }{m^{2}}$ (Ekv.1).

Häri är "t" vätskans penetrationshastighet in i ett poröst prov, "μ" är vätskans viskositet , "ρ" är vätskans densitet , "γ" är vätskans ytspänning , "θ" är vätskans kontaktvinkel, "m" är massan av vätskan som penetrerar det porösa provet och "C" är konstanten för karakterisering av det porösa provet. att utvärdera ett värde på "γ _os " med hjälp av en youngs ekvation för ett bergyta/vatten/luftsystem (Figur 2) och ett värde på "γ _ws " med hjälp av youngs ekvation för ett vätska/vätska/bergsystem representeras som:

$\gamma _{ow}\cos \theta =\gamma _{os}\gamma _{ws}$ (Ekv.2).

"γ _ow " är ytspänningen mellan olje- och vattensystemet, "γ _os " är ytspänningen mellan olja och fast system och "γ _ws " är ytspänningen mellan vatten och det fasta systemet. Använd Youngs ekvation för ett bergyta/vatten/luftsystem och ersätt i ekvation (2) för att få ekvation 3:

${\displaystyle \cos \theta _{wo}={{\gamma _{o}\cos \theta _{o} }\cdot {\gamma _{w}\cos \theta _{w}} \over {\gamma _{wo}}}} ($ Ekv. 3).

Genom att arrangera om ekvation (1) för att faktorisera γ _LV erhålls ekvation (4), där γ _LV en vätske-ånga ytspänning är:

$\gamma _{LV}={\mu \over C\rho ^{2}\gamma \cos \theta }\cdot {m^ {2} \over t}$ (Ekv. 4).

Inser att γ _LV (vätske-ånga ytspänning) är ekvivalent med γ _o (olja-luft ytspänning), eller γ _w (vatten-luft-ytspänning), ersätter ekvation (4) i ekvation (3) och tar bort liknande termer erhåller ekvation (5):

$\cos \theta _{wo}={{({{m ^{2}\mu _{o}} \over {C{\rho _{o}}^{2}t}})-({{m^{2}\mu _{w}} \over { C{\rho _{w}}^{2}t}})} \over \mu _{wo}}$ (Ekv. 5).

Däri är y _LV vätske-ånga ytspänning, y _o är olja-luft ytspänning, y _w är vatten-luft ytspänning, µo _är viskositet av olja och µw _är viskositet av vatten. cosθ _wo är kontaktvinkeln mellan vatten och olja; representerar ett förhållande mellan en massa vatten som sugits in i kärnprovet och en massa olja som sugs in i kärnprovet med en ekvation (6):

${\rho _{w}gV_{w}}={\rho _{o}gV_{o}}$ (Ekv. 6).

Däri är ρ _w densiteten av vatten och Vw _är volymen av vatten som sugits upp, ρ _o är densiteten av oljan och Vo _är volymen av oljan som sugs upp, mängden vatten som sugs in och mängden olja som sugs upp under gravitationen är samma; och luft uppträder som en stark icke-vätande fas i både ett olja-luft-fast och ett vatten-luft-fast system, vilket indikerar att både olja och vatten beter sig som starka vätande faser, vilket resulterar i lika luft/olja och luft/vatten kapillärkrafter för samma porösa media och för en given porstorleksfördelning. Således är en massaförändring av ett kärnprov på grund av vattenuppsugning lika med en massförändring av ett kärnprov på grund av oljeuppsugning, eftersom vatten- eller oljepenetrering av det porösa mediet när som helst är en funktion av en balans mellan gravitation och kapillär krafter. Massan av vatten som sugs in i ett kärnprov är ungefär lika med en massa av olja som absorberats i kärnprovets kärnprov av samma bergart och dimensioner, och för lika kapillärkrafter;

Att ta bort g i ekvation(6) ger ekvation (7):

${\displaystyle {\rho _{w}V_{w}}={\rho _{o}V_{o}}} ($ Ekv. 7),

som betyder

${m_{w}}={m_{o}}$ (Ekv. 8).

Däri är m _w massan av vatten och m _o är massan av oljan. Factoring ut $C{m^{2} \over t}$ från ekv. 5 för att erhålla ekv. 9, ger Modifierad Washburn-ekvation:

${\cos \theta _{12} }={{{{(\mu _{1}{\rho _{2}}}^{2})}-{(\mu _{2}{\rho _{1}}^{2})} } \över {{{\rho _{1}}^{2}}{{\rho _{2}}^{2}}C\mu _{L1L2}}}\cdot \left({m^{ 2} \over t}\right)}$ (Ekv. 9).

Däri är θ ₁₂ kontaktvinkeln för vätska/vätska/bergsystem, μ ₁ är en viskositet av oljefas, μ ₂ är en viskositet av vattenfas, ρ ₁ är densitet av oljefas i g/cm ³ , ρ ₂ är densitet av vattenfas i g/cm ³ , m är massan av vätska som penetrerats i en porös sten, t är tiden i min, γ_ _L1L2 är ytspänningen mellan en olja och ett vatten i dyn/cm, och ∁ är en karakteristisk konstant för den porösa bergarten.

Figur 1

Experimentell uppställning och procedur

Schematisk vy och experimentella uppställningar av RIC-vätbarhetstestmetoden beskrivs i figur 1. Kärnpluggar är uppdelade i 3–4 kärnprov, var och en med 3,8 cm medeldiameter och 1,5 cm längd. Den laterala ytan av varje kärnprov är förseglad med epoxiharts för att säkerställa endimensionell vätskepenetrering in i kärnan genom imbibition. En krok är monterad på ovansidan av kärnprovet.

RIC-inställningen inkluderar en bägare som är värd för uppsugningsvätskan. Ett tunt rep förbinder kärnprovet till en högprecisionsvåg (0,001 g exakt). Ett hängande kärnprov placeras med den nedre delen av provet knappt vidrör den uppsugande vätskan i bägaren. Relativ mättnad såväl som massa av kärnprover börjar förändras under insugningen. En dator ansluten till en våg övervakar kontinuerligt förändringen av kärnprovets massa över tiden. Plots av kvadratisk massaförändring mot tid genereras.

Bestämning av "C" konstant

figur 2

RIC-experimentet utförs först med ett n- dodekan -luft-bergsystem för att bestämma konstanten ∁ för Washburn-ekvationen. N-dodekan sugs in i ett av kärnproverna och imbibitionskurvan registreras i figur 2. Dodekan är en alkan som har låg ytenergi, som mycket kraftigt väter bergprovet i närvaro av luft, med kontaktvinkeln θ lika med noll. Konstant ∁ bestäms av kontaktvinkelvärdet för dodekan/luft/bergsystem, bestämmer fysikaliska egenskaper hos n-dodekan (ρ,μ,γ) och omarrangerar ekvation 1;

$C={\mu \over \rho ^{2}\gamma _{LV}\cos \theta }\cdot {m^{2} \över t}$ (Ekv. 10)

Experimentera

Det andra steget i RIC-experimentprocessen är att mätta det närliggande kärnprovet med råolja och utsätta provet för vattenuppsugning. Genom att tillämpa lutningen på RIC-kurvan $({m^{2} \over t})$ bestäms vätskeegenskaperna för olje-/saltlösningssystemet (ρ,μ,γ) och ∁-värdet från det angränsande kärnprovet till ekv. 9 för att beräkna kontaktvinkeln, θ.

• Brown, Jeffrey S. (31 december 2013). Kompositionssimuleringsmodell för koldioxidöversvämning med förbättrad vätskefångning, A . Colorado School of Mines (avhandling).
• Luo, Peng; Li, Sheng (2017). "Samtidig bestämning av kapillärtryck och vätbarhet för täta Bakken-kärnor med hjälp av en ultrahöghastighetscentrifug". SPE Unconventional Resources Conference . doi : 10.2118/185067-MS .
• Klewiah, Isaac (30 juli 2018). "Adsorption av polära oljekomponenter på krita: Inverkan av kiseldioxidinnehåll på initial vätning" . Universitetet i Stavanger .
• Smajla, Ivan (21 september 2017). Usporedba različitih metoda analiza močivosti i relativnih propusnosti stijena i njihov utjecaj na iscrpak ugljikovodika iz novog naftnog ležišta u Savskoj depresiji . Croatian Digital Thes Repository (info:eu-repo/semantics/masterThesis).
•   Seid Mohammadi, M.; Moghadasi, J.; Naseri, S. (2014). "En experimentell undersökning av vätbarhetsförändring i karbonatreservoar med γ-Al2O3 nanopartiklar". Iranian Journal of Oil & Gas Science and Technology . 3 (2): 18–26. doi : 10.22050/ijogst.2014.6034 . S2CID 128535266 .
• Bassioni, Ghada; Taha Taqvi, Syed (2015). "Vätbarhetsstudier med Zeta-potentialmätningar" . Journal of Chemistry . 2015 : 1–6. doi : 10.1155/2015/743179 .
• Sprunt, ES; Collins, SH (1991). "US-patent nr 5 069 065" . Washington, DC: US ​​Patent and Trademark Office.
• Taqvi, Syed Taha; Almansoori, Ali; Bassioni, Ghada (2016). "Förstå rollen av asfalten i vätbarhetsändring med hjälp av ζ potentiella mätningar". Energibränslen . 30 (3): 1927–1932. doi : 10.1021/acs.energyfuels.5b02127 .
•   c. Ferreira, Flavio; Stukan, Mikhail; Liang, Lin; Souza, Andre; Venkataramanan, Lalitha; Beletskaya, Anna; Dias, Daniel; Dantas Da Silva, Marianna (2018). "Ny modell för vätbarhetsförändring med djup i blandade våta komplexa karbonater". Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference . doi : 10.2118/192758-MS . S2CID 140061917 .
• Seiedi, Omolbanin; Zahedzadeh, Mohammad; Roayaei, Emad; Aminnaji, Morteza; Fazeli, Hossein (2020). "Experimentell och modellerande studie av vätbarhetsförändring genom havsvatteninjektion i kalksten: en fallstudie" . Petroleumvetenskap . 17 (3): 749–758. doi : 10.1007/s12182-019-00407-y .
• "Karakteriseringsmetod för ökning av kärnvätbarhet" .
• Canbaz, CH; Ghedan, S. (2015). "Vätbarhetskarakterisering av olika olje-/saltlösnings-/bergsystem med hjälp av Rise in Core-metoden" . 20:e internationella petroleum- och naturgaskongressen och utställningen (IPETGAS) . Kalkon. s. 365–370.