التمثيل العملي والمحاكاة العددية للخواص الانسيابية للبوليمرات الكارهة للماء للاستخراج المعزز للنفط
Experimental and Numerical Simulation of Rheological Properties of Hydrophobically Associated Polymer Toward Enhanced Oil Recovery
- الباحث
- سجى حيدر محمد جبار
- المشرف
- نزار جواد هادي
- الجامعة
- جامعة بابل
- الكلية / القسم
- هندسة المواد / هندسة البوليمر والصناعات البتروكيمياوية
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2023
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Hydrophobically associated polymer;Rheology;Enhanced oil recovery;Numerical simulation
الملخص
يهدف هذا العمل إلى تحسين إنتاج النفط الخام المتبقي داخل الأوساط المسامية (الصخور) من خلال استخدام أسلوب غمر البوليمر بطريقة مختبرية وعددية . تم خلط بوليمر البولي اكريل امايد المترابط الكارهة للماء (HAPAM) بتراكيز )500 ، 1000 ٠ 1500 و 2000) جزء في المليون ، مع الماء المالح لاستخدامه في الاختبارات البوليمرية والإزاحة. تم دراسة الخصائص الانسيابية ,الفيزيائية ,البتروفيزيائية ,قابلية الترطيب ,التحلل الميكانيكي ونسبة استخلاص النفط. تم إجراء محاكاة عددية باستخدام طريقة الاختلاف المحدده (F.D.M) في برنامج مجموعة النمذجة الحاسوبية (CMG) وطريقة العناصر المحددة (F.E.M) في برنامج Ansys Fluent تم قياس الخواص الريولوجية حسب تغير اللزوجة مع التركيز ,معدل القص ,اجهاد القص ,مقاومة القص ودرجة الحرارة. تم اختبار الخواص الفيزيائية وفقاً للتغير في الكثافة ,الشد السطحي ,الشد البني | بتركيزات مختلفة من HHAPAM تم تصميم وبناء جهاز الازاحة المختبرية (Core flooding) في هذه الدراسة لقياس الخصائص البتروفيزيائية ونسبة الاستخلاص المعزز للنفط. المسامية والنفاذية وسرعة دارسي وعدد الشعيرات الدموية لثلاثة أنواع من صخور الكاربونية 1 Core 2 , 1 Core , 3 ونوعين من الصخور الرملية Core4 و Core5 في هذا النظام. تمت دراسة قابلية الترطيب من خلال منحنيات النفاذية النسبية مع نسبة التشبع بالماء واستخلاص النفط مع حجم المسام. تم تقدير التدهور الميكانيكي من خلال منحنيات اللزوجة الظاهرية داخل الوسط المسامي ولزوجة القص داخل مقياس الانسياب مع اختلاف معدل القص ,اللزوجة الظاهرة مع سرعة دارسي ومعدل القص بالإضافة إلى فرق الضغط مع سرعة دارسي. تم محاكاة تجارب الازاحة المختبرية باستخدام CMG-STARS للتحقيق من النفاذية النسبية ونسبة استخراج الزيت ، كما تم استخدام النموذج الديكارتي لتطوير نهج رقمي قوي لمطابقة خصائص الغمر للسوائل التي تم تحليلها في البداية ، تم محاكاة الماء المالحي وحقن محلول HAPAM بشكل منفصل. تم استخدام Ansys Fluent لتقدير منطقة التلامس التي تشير إلى محلول ملحي مع النفط او HAPAM مع النفط كسوائل غير قابلة للامتزاج في مستطيل ثنائي الأبعاد (2D) نوعيًا. تم إجراء المحاكاة اعتمادًا على الشد السطحي والشد البيني (TFT) وتأثيرات اللزوجة. أظهرت النتائج التجريبية أن جميع محاليل HAPAM لها تدفق غير نيوتوني ¢ وكان سلوك ترقق القص(ع11118) (shear هو المسيطر وتمت مقارنته مع موديل power law تنخفض لزوجة القص و إجهاد القص يزداد مع معدل القص أعلى Sys 7.3 ، حيث يتميز محلول 1500 HAPAM جزء في المليون بلزوجة ,كثافة ,شد سطحي ,مقاومة القص ,استقرار حراري ,وقت تقادم ,مؤشر الاتساق (Consistency, k) وتحسين قابلية البلل ، مع انخفاض مؤشر التدفق (mn) والشد البيني.إن 0 831 14آ1آجزء في المليون مقارنة بالمياه المالحة لديها سرعة دارسي ,عدد شعري , وقابلية للترطيب عالية بسبب تأخير نقطة اختراق النفط.ظاهرة سماكة القص والتدهور الميكانيكي عند معدل القص فوق 7.3837 ٠تحسين قابلية استخراج النفط من and67) ,63,62,66 )ل#إالى ( 94,95,96.4,97,and 98 )9,0 . أظهرت النتائج النوعية ل Ansys ثبانًا عاليًا وعدم وجود أصابع لزجة في منطقة التلامس بين هذا المحلول والنفط. من خلال نتائج هذه الدراسة نلاحظ مدى التوافق ما بين النتائج المختبرية والعددية مما يوفر هذا العمل نهجًا اقتصاديًا وموفرًا للوقت لإجراء تجارب عددية في مجالات عمليات تحسين انتاج النفط.
Abstract
This work aims to improve the production of residual crude oil inside the porous media (Core Samples) through the use of polymer flooding approach in experimental and numerical method. The hydrophobic associative polyacrylamide polymer (HAPAM) with concentrations of (500, 1000, 1500 and 2000) ppm, was mixed with brine water for use in polymeric tests and displacement. The rheological, physical, petrophysical properties ,and oil recovery percentage were investigated. Numerical simulation was performed using finite difference method (FDM) in the Computational Modeling Group (CMG) program and the finite element method (FEM) in Ansys Fluent software. The measurement of rheological properties were investigated according to viscosity change with concentration, shear rate, shear stress, shear resistance and temperature. The physical properties were tested according to change in density , surface tension and interfacial tension with different HAPAM concentrations. A rig of core flooding system was design and built in this study to measure the Petrophysical properties and evaluate the enhanced oil recovery (EOR) . Porosity, permeability, Darcy velocity and capillary number of three types of carbonate rocks Core 1; Core 2 and Core 3 and two types of sandstones Core4 and Core5 were tested in this system. Wettability study was done through the relative permeability curves with water saturation percentage and oil recovery with pore volume. The mechanical degradation was estimated from the curves of the obvious viscosity within the porous media and the shear viscosity within the rheometer with the increase shear rate, the shear viscosity with the Darcy velocity and the shear rate in addition to the pressure difference with the Darcy velocity. Laboratory core-flood experiments have been simulated the use of CMG- STARS to research relative permeability and oil recovery percentage .Cartesian version changed into hired to expand a sturdy numerical technique to healthy flooding houses of analyzed fluids. Initially, brine water changed into simulate and HAPAM solution was injected separately. Ansys Fluent was used to estimate the contact area indicating the brine-oil or HAPAM-oil solutions as immiscible liquids in a three dimensional(3D) qualitatively. Simulations were performed depend on surface tension, interfacial tension (IFT), and viscosity effects. The experimental results showed that all HAPAM solutions have non- Newtonian flow, Shear thinning behavior was dominant and compared with the power law model. The shear viscosity decreases and the shear stress increases with the shear rate above 7.3 s-1.HAPAM 1500 ppm solution has higher viscosity, density, surface tension, shear resistance, thermal stability, aging time, consistency index(k) and improved wettability, with lower flow index (n) and interfacial tension. The 1500 ppm HAPAM in comparison with brine water has a high Darcy velocity, and wettability. Also, low capillary number due to the delaying of the break through point of oil. Shear thickening phenomena and mechanical degradation at shear rate above 7.3s-1.Experimental result for improving the ability to extract oil by using polymer instead of brine where (31,33,30.4, 30, and 29)%, while by CMG (30.85, 33.03, 30.47, 29.88, and 28.97)% respectively .The qualitative results of 3D Ansys model showed high stability and absence of viscous fingers in the contact area between this solution and the oil. Numerical simulations obtain a good compatibility with the experimental work in rheological , wettability, mechanical degradation, and relative permeability.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.