مروری بر روش انجام آزمایش سازگاری اسید و نفت خام به‌منظور پیش‌گیری از تشکیل امولسیون و لجن اسیدی و بازبینی آن براساس شرایط میدانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز ، ایران

چکیده

ارزیابی آسیب سازندی احتمالی ناشی از ناسازگاری میان اسید تزریقی با نفت خام درون سازند، یکی از بررسی‌های ضروری پیش از آغاز انگیزش اسیدی است که طی آن، پایداری امولسیون اسید-نفت، مقدار لجن تشکیل شده و عملکرد افزایه‌های کنترل‌کننده براساس دستورالعمل RP-42 ارزیابی می‌شود. در آخرین دستورالعمل موجود، به‌دلیل نامشخص بودن جزئیات دقیق انجام آزمایش‌ها نظیر شدت اختلاط و عدم کمی‌سازی داده‌ها، امکان مقایسه نتایج آزمایش‌های مختلف وجود ندارد. هم‌چنین، صراحتاً ذکر شده است که قطعیت نتایج آن تضمین نمی‌شود و صرفاً توصیه‌هایی برای افزایش دقت آزمایش‌ها ارائه شده است. در این مقاله، ضمن تحلیل دقیق دستورالعمل RP-42 موجود و بررسی پیشینه پژوهش، ابهاماتی در شرایط آزمایشگاهی هم‌چون اعمال نکردن دمای واقعی مخزن در مرحله تشکیل امولسیون، مبهم بودن شرایط اختلاط اسید و نفت و تنش حاصل از آن، عدم قطعیت در اندازه‌گیری لجن و شیوه شست و شوی آن شناسایی شد. بر این اساس، شیوه انجام آزمایش‌های بررسی سازگاری اسید و نفت براساس مطالعه منابع و مشاهدات آزمایشگاهی بازبینی شد. مهم‌ترین تغییرات لازم شامل پیش گرمایش فازهای اسید و نفت و ظرف اختلاط تا دمای مخزن، اختلاط با شدت مشابه با تنش تزریق سیالات به سازند، انجام یک‌باره و هم‌زمان آزمایش امولسیون و لجن، استفاده از توری‌های چند مرحله‌ای و با اندازه حفرات مختلف برای دسته‌بندی مقدار لجن، بررسی میکروسکوپی اندازه قطرات امولسیون و مقایسه آن با اندازه حفرات سازند به‌منظور ارزیابی احتمال گرفتگی، معرفی سیالات مناسب برای شست و شوی لجن، در نظر گرفتن اثرات مخرب یون‌های آهن و تکمیل بررسی‌ها با انجام موازی آزمایش‌های تزریق در نمونه‌های میکرومدل و مغزه بودند. دستورالعمل بازبینی شده براساس این تغییرات برای ارزیابی دقیق‌تر و واقع‌بینانه‌تر میزان تشکیل امولسیون و لجن اسیدی در آزمایشگاه به مهندسان در طراحی مؤثرتر عملیات اسیدکاری میادین نفتی کمک می‌کند و باعث صرفه‌جویی در هزینه و منابع می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Review of the Acid-crude Oil Compatibility Experimental Procedure To Prevent Acid-Induced Emulsion and Sludge Formation and its Revision Based on Field Conditions

نویسندگان [English]

  • Ahmad Abbasi 1
  • Maysam Mohammadzadeh-Shirazi 2
  • Mohammad Reza Malayeri 1
1 Department of Chemical Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
2 Department of Petroleum Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Potential formation damage assessment due to incompatibility of injected acid and reservoir crude oil is one of the essential investigations before acid stimulation in which the acid-oil emulsion, sludge formation, and applicability of controlling additives are evaluated according to RP-42. In the last revision of RP-42 (1990), there are not enough details of conducting the tests such as mixing conditions, no data quantification, and comparison of various experimental results. In addition, it has been mentioned explicitly that the results were not guaranteed and just included some recommendations to improve test accuracy. In this paper, along with analyzing RP-42 in detail and presenting a literature review, some ambiguities are distinguished in experimental conditions such as not considering the real reservoir temperature during emulsification, ambiguous mixing conditions of acid and crude oil, and its resulted shear, sludge determination uncertainty, and its washing method. Therefore, a revision was made to the acid-oil compatibility test procedure based on literature and experimental observations. The most important modifications are pre-heating the acid and oil phases and the container to the reservoir temperature, mixing with the same intensity as the shear of injecting acid into the reservoir, emulsion and sludge evaluation by an integrated experiment, using multi-step screening with various mesh size for sludge separation, microscopic study of emulsion droplets and their comparison with the reservoir pore size distribution to recognize the clogging potential, introducing useful fluids to wash and purify the formed sludge, lack of destructive effects of ferric ions, and study completion by parallel conducting injection tests in core samples or micromodel. Ultimately, the revised procedure according to these suggestions will help engineers to design the acidizing process more effectively and save money and resources through a more accurate and realistic assessment of emulsion and sludge formation in the laboratory.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acidizing
  • Formation Damage
  • Emulsion
  • Sludge
  • Compatibility Experiment
  • RP-42

مراجع

[1].Hamberg, M., & Samuelsson, B. (1974). Prostaglandin endoperoxides. Novel transformations of arachidonic acid in human platelets. Proceedings of the National Academy of Sciences, 71(9), 3400-3404. doi.org/10.1073/pnas.71.9.3400.##
[2]. شیخی بوجانی، ف.، رمضان‌زاده، ا. و لطفی، م. (1400). تعیین نرخ مناسب تزریق اسید در سازندهای کربناته به منظور افزایش تراوایی. پژوهش نفت. 31(2)، صفحات 124-145.doi:10.22078/pr.2021.4175.2893. ##
[3]. Coulter, A. W. J., Hendrickson, A. R., & Martinez, S. J. (1987). Acidizing. Petroleum Engineering Handbook. Society of Petroleum Engineers. ##
[4]. صیادنژاد، م. ع.، اسکندری، م. م، سلیمانی جمارانی، م. و سلیمانی، م. (1386). بررسی اثر افزایه کندکار اسید امولسیونی برروی سنگ کربناته گروه بنگستان. پژوهش نفت، 1(56)، 78-72. ##
[5]. زارعیان، م. ح. (1390). اسیدکاری چاه‌های نفت و گاز، سنا. ##
[6]. سنندجی، ف.، وزیری، پ. و نخعی، ع. (1399). بررسی روش‌های اسیدکاری مخازن کربناته ایران، دهمین کنفرانس ملی پژوهش‌های نوین در علوم و مهندسی شیمی، بابل. ##
[7]. Van Domelen, M. S., Ford, W. G. F., & Chiu, T. J. (1992, October). An expert system for matrix acidizing treatment design. In SPE Annual Technical Conference and Exhibition? (pp. SPE-24779). SPE. doi.org/10.2118/24779-MS. ##
[8]. Coulter, A. W., & Gougler, P. D. (1984). Field tests indicate tubing is main source of iron precipitation in the wellbore. Oil Gas Journal;(United States), 82(36). doi: 10.4236/ijcce.2017.61002. ##
[9]. Amro, M. M. (2006, May). Extended matrix acidizing using polymer-acid solutions. In SPE Kingdom of Saudi Arabia Annual Technical Symposium and Exhibition (pp. SPE-106360). SPE. doi.org/10.2118/106360-MS. ##
[10]. Alves, C. A., Yanes, J. F. R., Feitosa, F. X., & de Sant’Ana, H. B. (2022). Influence of asphaltenes and resins on water/model oil interfacial tension and emulsion behavior: Comparison of extracted fractions from crude oils with different asphaltene stability. Journal of Petroleum Science and Engineering, 208, 109268. doi.org/10.1016/j.petrol.2021.109268. ##
[11]. Greene, E. B., Lybarger, J. H., & Richardson, E. A. (1974). In-situ acid neutralization system solves facility upset problems. Journal of Petroleum Technology, 26(10), 1153-1155. doi.org/10.2118/4796-PA. ##
[12]. Fredd, C. N., & Fogler, H. S. (1998). Alternative stimulation fluids and their impact on carbonate acidizing. SPE Journal, 3(01), 34-41. doi.org/10.2118/31074-PA. ##
[13]. Mirkhoshhal, S. M., Mahani, H., Ayatollahi, S., & Shirazi, M. M. (2021). Pore-scale insights into sludge formation damage during acid stimulation and its underlying mechanisms. Journal of Petroleum Science and Engineering, 196, 107679. doi.org/10.1016/j.petrol.2020.107679. ##
[14]. Shirazi, M. M., Ayatollahi, S., & Ghotbi, C. (2019). Damage evaluation of acid-oil emulsion and asphaltic sludge formation caused by acidizing of asphaltenic oil reservoir. Journal of Petroleum Science and Engineering, 174, 880-890. doi.org/10.1016/j.petrol.2018.11.051. ##
[15]. Moore, E. W., Crowe, C. W., & Hendrickson, A. R. (1965). Formation, effect and prevention of asphaltene sludges during stimulation treatments. Journal of Petroleum Technology, 17(09), 1023-1028. doi.org/10.2118/1163-PA. ##
[16]. Jacobs, I. C., & Thorne, M. A. (1986, February). Asphaltene precipitation during acid stimulation treatments. In SPE International Conference and Exhibition on Formation Damage Control (pp. SPE-14823). SPE. doi.org/10.2118/14823-MS. ##
[17]. Abbasi, A., Malayeri, M. R., & Shirazi, M. M. (2023). Stability of spent HCl acid-crude oil emulsion. Journal of Molecular Liquids, 383, 122116. doi.org/10.1016/j.molliq.2023.122116. ##
[18]. American Petroleum Institute. Production Department. (1962). API Recommended Practices for LaboratoryTesting of Surface Active Agents for Well Stimulation. American Petroleum Institute, Production Department. ##
[19]. Pourakaberian, A., Ayatollahi, S., Shirazi, M. M., Ghotbi, C., & Sisakhti, H. (2021). A systematic study of asphaltic sludge and emulsion formation damage during acidizing process: Experimental and modeling approach. Journal of Petroleum Science and Engineering, 207, 109073. doi.org/10.1016/j.petrol.2021.109073. ##
[20]. Crowe, C. W., Hendrickson, A. R., & Dobberthien, R. F. (1966). Methods of sludge control during acid stimulation treatments. Journal of Canadian Petroleum Technology, 5(01), 14-18. doi.org/10.2118/66-01-03. ##
[21]. Lichaa, P. M., & Herrera, L. (1975, January). Electrical and other effects related to the formation and prevention of asphaltene deposition problem in Venezuelan crudes. In SPE International Conference on Oilfield Chemistry? (pp. SPE-5304). SPE. doi.org/10.2118/5304-MS. ##
[22]. Delorey, J. A., & Taylor, R. S. (1985, June). Recent studies into iron/surfactant/sludge interactions in acidizing. In PETSOC Annual Technical Meeting (pp. PETSOC-85). PETSOC. doi.org/10.2118/85-36-38. ##
[23]. Houchin, L. R., Dunlap, D. D., Arnold, B. D., & Domke, K. M. (1990). The occurrence and control of acid-induced asphaltene sludge. In SPE International Conference and Exhibition on Formation Damage Control (pp. SPE-19410). SPE. doi.org/10.2118/19410-MS. ##
[24]. Suzuki, F. (1993, May). Precipitation of asphaltic sludge during acid stimulation treatment: cause, effect, and prevention. In SPE Western Regional Meeting (pp. SPE-26036). SPE. doi.org/10.2118/26036-MS. ##
[25]. Vinson, E. F. (1996, February). A novel reducing agent for combatting iron-induced crude oil sludging: development and case histories. In SPE International Conference and Exhibition on Formation Damage Control (pp. SPE-31127). SPE. doi.org/10.2118/31127-MS. ##
[26]. Wong, T. C., Hwang, R. J., Beaty, D. W., Dolan, J. D., McCarty, R. A., & Franzen, A. L. (1997). Acid-Sludge characterization and remediation improve well productivity and save costs in the permian basin. SPE Production & Facilities, 12(01), 51-58. doi.org/10.2118/35193-PA. ##
[27]. Mirvakili, A., Rahimpour, M. R., & Jahanmiri, A. (2012). Effect of a cationic surfactant as a chemical destabilization of crude oil based emulsions and asphaltene stabilized. Journal of Chemical & Engineering Data, 57(6), 1689-1699. doi.org/10.1021/je2013268. ##
[28]. Abdollahi, R., Shadizadeh, S. R., & Zargar, G. (2014). Experimental investigation of acid-induced sludge precipitation: using acid additives in Iran. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 36(16), 1793-1799. doi.org/10.1080/15567036.2011.559528. ##
[29]. دانشوند، ب.، بدری، ف.، خدابنده، ف. و زریبافان، ع. (1394). تست‌های آزمایشگاهی کنترل کیفیت افزایه‌های ضد لجن و ضد امولسیون به‌منظور جلوگیری از آسیب مجدد و بهبود عملیات اسیدکاری، سومین کنفرانس بین‌المللی نفت، گاز و پتروشیمی، تهران. ##
[30]. Kalhori, P., Abbasi, A., Malayeri, M. R., & Shirazi, M. M. (2022). Impact of crude oil components on acid sludge formation during well acidizing. Journal of Petroleum Science and Engineering, 215, 110698. doi.org/10.1016/j.petrol.2022.110698. ##
[31]. Abbasi, A., Malayeri, M. R., & Shirazi, M. M. (2023). Stability of spent HCl acid-crude oil emulsion. Journal of Molecular Liquids, 383, 122116. doi.org/10.1016/j.molliq.2023.122116. ##
[32]. Hedayati, E., Mohammadzadeh-Shirazi, M., Abbasi, A., & Malayeri, M. R. (2023). Experimental investigation of the acid-oil emulsion stability influenced by operational conditions and oil properties. Journal of Molecular Liquids, 390, 123132. doi.org/10.1016/j.molliq.2023.123132. ##
[33]. Silin, M. A., Magadova, L. A., Davletshina, L. F., Yunusov, T. I., Merzlyakov, K. K., & Kotekhova, V. D. (2023). Complex study of acid-in-oil emulsions, their formation, stabilization and breakdown. Journal of Dispersion Science and Technology, 44(9), 1628-1636. doi.org/10.1080/01932691.2022.2032133. ##
[34]. Daghighi-Rouchi A, Abbasi A, Malayeri, M. R. Mohammadzadeh-Shirazi M. (2023) Stabilizing role of asphaltene in various acid-oil emulsions. In: The 12th International Chemical Engineering Congress & Exhibition (IChEC). Tehran. ##
[35]. Abbasi A, Mohammadzadeh-Shirazi M, Malayeri MR, Malhani H. (2023). Potential drawbacks of chemical additives during acidizing. In: The 12th International Chemical Engineering Congress & Exhibition (IChEC 2023). Tehran. ##
[36]. Garrouch, A. A., Malallah, A. H., & Al-Enizy, M. M. (2006). An empirical model for predicting crude sludging potential caused by acidizing. In SPE Annual Technical Conference and Exhibition? (pp. SPE-102129). doi.org/10.2118/102129-MS. ##
[37]. فدایی، ش.، محمدزاده شیرازی، م.، پوراکابریان، آ. و آیت‌اللهی، ش.‌ (1400). بررسی تأثیر افزایه‌های اسیدی ممانعت‌کننده در جلوگیری از تشکیل لجن آسفالتینی، هفدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، مشهد. ##
 
پژوهش نفت
دوره 34، 1403-5 - شماره پیاپی 138
آذر و دی 1403
صفحه 20-34

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار