دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

10.22078/pr.2021.4175.2893

چکیده

تـراوایی یکـی از پارامـترهـای دینامیـکی مخزن در پروژه‌های ازدیاد برداشت مخازن نفت و گاز می‌باشد. دبی تولید و میزان بازیافت نهایی، شدیداً تحت تأثیر این پارامتر است؛ اما مقدار این پارامتر در برخی از مخازن کربناته اندک بوده و نیازمند اعمال راه حل مناسبی جهت افزایش آن می‌باشد. از طرفی، عملیات اسیدزنی یکی از رایج‌ترین روش‌های افزایش تولید نفت وگاز و ضریب بهره‌دهی مخازن است. در این مقاله با هدف بررسی اثر فشار تزریق و محصورکننده متفاوت، به مطالعه آزمایشگاهی روند تغییرات تراوایی سنگ‌های مخزنی طی عملیات اسیدزنی مغزه پرداخته شده است. از این‌رو، تعداد 6 نمونه سنگ مخزنی کربناته از یکی از میادین نفتی ایران تهیه شد. پس از تعیین مشخصات فیزیکی و مکانیکی نمونه‌ها، روند تأثیر فشار محصورکننده و فشار تزریق بر تغییرات تراوایی و دستیابی به دبی بهینه مورد مطالعه قرار گرفت. این موضوع با تغییر نرخ تزریق سیال از cc/min 6/3 تا cc/min 15 در فشار محصورکننده‌های750، 1450 و psi 2900 طراحی و انجام شد و نمونه‌های آزمایش شده پس از اسیدکاری، از طریق آزمایش سی‌تی اسکن مورد ارزیابی دقیق قرار گرفتند. بررسی نتایج آزمایش‌ها و تصاویر سی‌تی اسکن نمونه‌ها نشان می‌دهد که افزایش تراوایی به‌میزان قابل قبولی در نمونـه‌ها به‌وجود آمده است. در مقـادیر دبی تزریق پایین‌تر که اسید فرصت کافی برای واکنش با سنگ دارد، حفرات کرمی شکل به‌خوبی تشکیل شده و مابقی فضای نمونه، تراکم خود را تا حد زیادی حفظ کرده است. اما با افزایش دبی تزریق اسید، حفرات کرمی شکل جای خود را با تخریب کامل بخش ابتدایی مغزه عوض کرده و تراکم بخش باقـی‌مـانده نیز کمـتر شـده است. درحالی‌کـه مجـدداً بـا افزایـش دبـی تا مقـدار حداکثر تلفیقی از دو رفتار مذکور دیده می‌شود. این امر سبب افزایش بیش از 530 برابری تراوایی نسبت به مقدار اولیه این نمونه شده است. در حالی‌که از نظر مقایسه زمان تشکیل حفـرات کـرمی شکل، در نمونه با دبی حداکثر و نمـونه با دبی حداقل، تفاوت اندکی وجود دارد. بدین منظور و با توجه به اولویت زمان انجام آزمایش و میزان حجم اسید مصرفی، می‌توان نرخ بهینه تزریق را انتخاب کرد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the Appropriate Rate of Acid Injection in Carbonate Formations to Increase Permeability

نویسندگان [English]

  • farnaz sheikhi bojani
  • ahmad ramezanzadeh
  • mohammad lotfi
Faculty of Mining, Petroleum and Geophysics Engineering, Shahroud University of Technology, Iran
چکیده [English]

Rate production and final recycling rates are heavily influenced by permeability as a dynamic parameter, but this parameter is low in some carbonate reservoirs and requires an appropriate solution to increase it. The purpose of this study was to investigate the effect of injection and confining pressure in a laboratory study of the permeability of reservoir rocks during acid-bed corrosive operations. Considering this approach, 6 samples of carbonate reservoir rock from one of Iran’s oil fields have been prepared. After determining the physical and mechanical properties of the samples, the effect of the confining pressure and the injection pressure on permeability variations and optimal flow rates were studied. Examination of the results of the experiments as well as the CT scans of the samples after acidizing operation showed that permeability increased to an acceptable level in all samples. In lower injection rates, the acid has enough time to react with the rock, wormholes are well-formed, and the rest of the sample space retains its density to a large extent, but by increasing acid injection rates, there are wormholes changing themselves with the complete destruction of the primary core section, and the remaining density has been reduced. This is accompanied by a combination of the two above-mentioned behaviors, by increasing the rate to a maximum. This has led to an increase in over 530 times permeability over the initial value of the sample. However, there is a slight difference between the formation time of the formation of wormholes in the injected sample with maximum discharge and the sample injected with a minimum. However, there is a slight difference between the formation time of wormholes in the injected sample with maximum rate and the sample injected with a minimum.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acidizing
  • Permeability
  • CT scans
  • Confining Pressure
  • Carbonate Reservoirs
[1]. Gereb j j, Stosser S M (1968) Assignee the Dow chemical CO. Treatment of Deep wells, Issued April 23, 1: 1935. ##
[2]. Broaddus G C, Knox J A, Fredrickson S E (1968) Dynamic etching tests and their use in planning acid treatments, In: SPE 2362 Presented at the Oklahoma Regional Meeting of SPE of AIME, Stillwater, Oklahoma, October 25. ##
[3]. McLeod H O (1984) Matrix acidizing, Journal of Petroleum Technology, 36.12: 2-055. ##
[4]. Anderson M S, Fredrickson S E (1987) Dynamic etching tests aid fracture acidizing treatment design low permeability reservoirs symposium, Society of Petroleum Engineers, OnePetro. ##
[5]. Hoefner M L, H S Fogler (1989) Fluid-velocity and reaction-rate effects during carbonate acidizing: application of network model, SPE production engineering, 4, 01: 56-62. ##
[6]. Wang Y, Hill A D, Schechter R S (1993) The optimum injection rate for matrix acidizing of carbonate formations, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers. ##
[7]. Paccaloni G, Mauro T (1993) Advances in matrix stimulation technology, Journal of Petroleum Technology 45.03: 256-263. ##
[8]. Fredd C N (2000) Dynamic model of wormhole formation demonstrates conditions for effective skin reduction during carbonate matrix acidizing, SPE 59537, Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, OnePetro. ##
[9]. Bazin B (2001) From matrix acidizing to acid fracturing: a laboratory evaluation of acid/rock interactions, SPE Production and Facilities 16, 01: 22-29. ##
[10]. Panga M, Balakotaiah V, Ziauddin M (2002) Modeling, simulation and comparison of models for wormhole formation during matrix stimulation of carbonate, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, OnePetro. ##
[11]. Chen C, Guo J, Zhao J (2005) Novel Calculation method of the acid leak-off considering the effect of acid wormhole, Drilling & Production Technology, 27, 5: 78–80. ##
[12]. Nevito Gomez J (2006) Design, set up, and testing of a matrix acidizing apparatus (Doctoral dissertation, Texas A&M University)‏. ##
[13]. Pournik M, Zou C, Malagon Nieto C, Melendez M G, Zhu D, Hill A D (2007) Smallscale fracture conductivity created by modern acid fracture fluids, In: SPE 106272 Presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, College Station, Texas, U.S.A., January 29–31. ##
[14]. Lungwitz B, Fredd C, Brady M, Miller M, Ali S, Hughes K (2007) Diversion and cleanup studies of viscoelastic surfactant based self-diverting acid, SPE Production and Operations, 22, 01, 121-127. ##
[15]. Gomaa A M, Nasr-El-Din H A (2009) Acid fracturing: the effect of formation strength on fracture conductivity, In: Paper SPE 119623 Presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, the Woodlands, Texas, USA, January 19–21. ##
[16]. Antelo L F, Pournik M, Zhu D, Hill A D (2009) Surface etching pattern and its effect on fracture conductivity in acid fracturing, 119743 Presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, The Woodlands, Texas, USA. January19-21. ##
[17]. Pournik M, Gomaa A, Nasr-El-Din H A (2010) Influence of acid-fracture fluid properties on acid-etched surfaces and resulting fracture conductivity, In: SPE 128070 Presented at the SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control, Lafayette, Louisiana, USA, February 10–12. ##
[18]. Zhao W Z, Shen A J, Hu S Y, Zhang B M, Pan W Q, Zhou J G, Wang Z C (2012) Geological conditions and distributional features of large-scale carbonate reservoirs onshore China, 39, 1: 1-14. ##
[19]. Soroush H, Ginty W, Pan C (2018) Geomechanics-based hydraulic fracturing modelling for tight gas carbonates: case study of naushahro feroz field in pakistan, ARMA 18-1385, American Rock Mechanics Associatio, OnePetro. ##
[20]. Zhang R, Hou B, Zhou B, Liu Y, Xiau Y, Zhang K (2020) Effect of acid fracturing on carbonate formation in southwest China based on experimental investigations, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 73: 103057. ##
[21]. محترمی الف.، باغبانان ع.، "شبیه‌سازی تجربی فرآیند اسیدکاری و تأثیرات آن بر خصوصیات مکانیکی سنگ مخزن"، همایش و نمایش ملی تجهیزات و مواد آزمایشگاهی صنعت نفت ایران، دانشگاه تهران، ایران، 1395. ##
[22]. چراغی ر.، باغبانان ح.، "بررسی اسیدهای آلی مورد استفاده در عملیات اسید کاری به‌منظور افزایش تولید در مخازن کربناته"، سومین کنفرانس ملی مهندسی مخازن هیدروکربنی و صنایع بالا دستی، تهران، ایران،1393. ##
[23]. خدری س.، صمدی ف.، "طراحی فرآیند اسیدکاری ماتریس در مخازن کربناته"، اولین کنفرانس ملی فن‌آوری‌های نوین در شیمی و مهندسی شیمی، مرکز همایش های بین المللی آبگینه تهران، ایران،1392. ##
[24]. شیخی ف.، "مطالعه آزمایشگاهی بررسی تأثیرتراوایی اولیه سنگ کربناته در تعیین نرخ بهینه تزریق اسید"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران، 1398. ##
[25] شرکت مهرگام پرتوشار، (1371) مقالات آنالیز دستگاهی پراش پرتو X،https://partoshar.com.. ##
[26]. Shinjiro H, Yuki H, Shan Q, Hirofumi N, Takeshi H (2008) Characterization of calcium carbonate polymorphs with ca k edge x-ray absorption fine structure spectroscopy, Analytical Sciences, 24, 7: 835-837. ##
[27]. لطفی م.، تخم‌چی ب.، "افزایش تاب‌آوری دستگاه‌های سیلاب‌زنی و اسیدزنی مغزه آزمایشگاه سنگ و سیال با رویکرد کاهش هزینه"، همایش ملی و مدیریت مدیریت ریسک و تاب‌آوری در صنایع معدنی، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران، صفحه 4 و 5، 1398. ##