Ocena selektywnej redukcji właściwości filtracyjnych skał porowatych w zabiegach ograniczania produkcji wody w odwiertach

• Autorzy: Majkrzak Marcin

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2022.04.02

Warianty tytułu

EN

Evaluation of selective reduction of porous rock filtration properties in water shut-off treatments

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niekontrolowany nadmierny dopływ wód złożowych do ropnych czy gazowych odwiertów eksploatacyjnych jest często występującym i trudnym do rozwiązania problemem mogącym stanowić źródło poważnych i daleko idących negatywnych skutków technologicznych, ekonomicznych czy środowiskowych. Dotyczy on w zdecydowanej większości przypadków złóż węglowodorów w okresie ich wieloletniej eksploatacji, chociaż niejednokrotnie pojawia się również już na początkowym etapie procesu wydobycia. W publikacji przedstawiono wyniki laboratoryjnej oceny skuteczności selektywnej modyfikacji właściwości filtracyjnych skał porowatych w aspekcie zabiegów ograniczania dopływu wód złożowych do gazowych odwiertów produkcyjnych z wykorzystaniem cieczy roboczej na bazie mikroemulsji. Badania przeprowadzono w dwóch wariantach – dla strefy gazowej i zawodnionej. W ramach realizacji prac, przy użyciu rozbudowanej aparatury pomiarowej umożliwiającej pomiar pośrednich spadków ciśnień płynów przepływających przez próbkę, podjęto próbę charakterystyki zmienności właściwości filtracyjnych oraz identyfikacji i wiarygodnej ewaluacji skuteczności i miejsca powstawania żelowych barier izolacyjnych ograniczających przepływ płynów złożowych. Pomiary wykonano na cylindrycznych próbkach skał porowatych, które w pierwszej kolejności scharakteryzowano pod względem podstawowych parametrów petrofizycznych (objętości porowej, porowatości i przepuszczalności absolutnej dla gazu). Wyznaczono również wartości gęstości i lepkości dynamicznej wykorzystanego w badaniach płynu złożowego. W toku prac określono zmienność właściwości filtracyjnych badanych próbek dla przepływu jednofazowego (solanki). Dla trzech z nich określono poziom nasycenia nieredukowalnego wodą złożową oraz wielkość i zasięg determinujących jego zmienność efektów kapilarnych. Końcowym elementem prac badawczych był ponowny pomiar właściwości filtracyjnych (po symulacji procesu zatłoczenia cieczy zabiegowej) z zachowaniem maksymalnie zbliżonych warunków (kierunku i ciśnienia przepływu zatłaczanych płynów) względem pomiarów początkowych. Na tej podstawie określono stopień zmian właściwości filtracyjnych w poszczególnych segmentach próbek oraz lokalizację stref o ograniczonych możliwościach przepływu płynów złożowych. Podjęto również próbę ilościowej oceny skuteczności zabiegu modyfikacji z wykorzystaniem wprowadzonego współczynnika RWP.

EN

Uncontrolled and excessive inflow of reservoir waters to production wells is a frequent and difficult to solve problem that may be a source of serious and negative technological, economic or environmental issues. It concerns, in the vast majority of cases, mature fields, although it often appears at the initial stage of the exploitation. The publication presents the results of a laboratory evaluation of the effectiveness of the selective modification of porous rocks filtration properties in water shut-off treatment in gas wells with use of a microemulsion-based treatment fluid. The research was carried out in two variants – for the gas and water zone. As part of the work, an attempt was made to selectively characterize variability of filtration properties and to identify and credibly evaluate the effectiveness and place of formation of gel insulating barriers limiting the fluids flow with the use of a multitap flow cell. In order to process measurements, cylindrical in shape core samples of porous rocks were used. The analyzed cores were characterized in terms of the basic petrophysical parameters (pore volume, porosity and absolute permeability for the gas). The values of density and dynamic viscosity of the reservoir fluid used in the research were also determined. In course of performed work, variability of filtration parameters of tested cores was determined for a single-phase flow (brine). For three selected samples, the level of irreducible water saturation as well as size and range of capillary effects were determined. The final element of work was re-measurement of the filtration properties (after simulation of treatment fluid injection), while maintaining the conditions (direction and pressure of flow of injected fluids) as similar as possible to the initial measurements. On this basis, the extent of changes in filtration properties in individual sample segments and location of zones with limited fluids flow possibilities were determined. Also an attempt was made to quantify the effectiveness of modification treatment based on introduced RWP coefficient.

Słowa kluczowe

PL

ograniczanie; dopływ; wody złożowe; modyfikacja; właściwości filtracyjne; test przepływowy; rdzeń

EN

water; treatments; modification; filtration properties; core; flow tests

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 4
• Strony: 259--268
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys.

Twórcy

autor

Majkrzak Marcin

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Alfarge D., Wei M., Bai B., 2017. Numerical simulation study of factors affecting relative permeability modification for water-shutoff treatments. Fuel, 207: 226–239. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.06.041.
• Aminian K., 2005. Water Production Problems and Solution – Part 1. Petroleum & Natural Gas Engineering Department, West Virginia University.
• Andersen P., Standnes D.C., Skjaeveland S.M., 2017. Waterflooding oil-saturated core samples – Analytical solutions for steady-state capillary end effects and correction of residual saturation. Journal of Petroleum Science and Engineering, 157: 364–379. DOI:10.1016/j.petrol.2017.07.027.
• Bailey B., Crabtree M., Tyrie J., Elphick J., Kuchuk F., Romano Ch., Roodhart L., 2000. The Challenge of Water Control. Oilfield Review, 12: 30–51.
• Botermans C., Dalrymple E.D., Dahl J., Smith D., 2001. Chemical System for Water and Gas Control: Terminology, Evaluation Methods, Candidate Selection and Expectations. Paper presented at the SPE International Symposium on Oilfield Chemistry, Houston, Texas, February 2001. DOI: 10.2118/65415-MS.
• Chen A.L., Wood A.C., 2001. Rate effects on water-oil relative permeability. Society of Core Analysts, SCA2001-19, Edinburgh, 17-19 September 2001.
• Cheung S.K., Van Arsdale H., 1992. Matrix Acid Stimulation Studies Yield New Results With a Multitap Long-Core Permeameter. Journal of Petroleum Technology, 1: 98–102. DOI: 10.2118/19737-PA.
• Cicha-Szot R., Falkowicz S., 2010. Wpływ modyfikatora na właściwości wiskoelastyczne żeli krzemianowych. Nafta-Gaz, 66(12):1102–1108.
• Cicha-Szot R., Mroczkowska M., Majkrzak M., Falkowicz S., 2014. Laboratoryjna ocena modyfikacji przepuszczalności skały zbiornikowej za pomocą cieczy na bazie krzemianu sodu. Nafta-Gaz, 70(9): 599–607.
• Civan F., 2015. Reservoir Formation Damage. 3rd Edition. Gulf Publishing Company, Houston, Texas.
• Dalrymple E.D., Eoff L., Reddy B.R., Botermans C.W., Brown D., Brown S., 2000. Studies of a Relative Permeability Modifier Treatment Performed Using Multitap Flow Cells. Improved Oil-Recovery Symposium, Tulsa, Oklahoma. DOI: 10.2118/59346-MS.
• Dubiel S., Uliasz-Misiak B., 2013. Typowanie odwiertów wydobywczych do zabiegów ograniczania dopływu wody przy eksploatacji złóż węglowodorów. Przegląd Górniczy, 69: 75–80.
• Falkowicz S. (kier. zespołu), 2020. Procedura: typowania odwiertu, wykonania zabiegu ograniczania produkcji wody w odwiertach gazowych i uzyskania cieczy zabiegowej na bazie mikroemulsji. Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Falkowicz S., Dubiel S., Cicha-Szot R., 2012. Problemy ograniczania dopływu wody do odwiertów wydobywczych gazowych i ropnych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 28: 125–136. DOI:10.2478/v10269-012-0007-1.
• Falkowicz S., Dubiel S., Cicha-Szot R., 2014. Laboratoryjne studium porównawcze środków chemicznych stosowanych w zabiegach ograniczania dopływu wody do odwiertów gazowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 30: 111–128. DOI: 10.2478/gospo-2014-0022.
• Falkowicz S., Urbaniec A., Stadtmüller M., Majkrzak M., 2021. A New Strategy for Pre-Selecting Gas Wells for the Water Shut-Off Treatment Based on Geological Integrated Data. Energies, 14, 7316. DOI: 10.3390/en14217316.
• Grattoni C.A., Jing X.D., Zimmerman R.W., 2001. Disproportionate Permeability Reduction When a Silicate Gel Is Formed In-Situ to Control Water Production. Paper presented at the SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Buenos Aires, Argentina, March 2001. DOI: 10.2118/69534-MS.
• Huang D.D., Honarpour M.M., 1998. Capillary end effects in corefloods calculations. Journal of Petroleum Science and Engineering, 19: 103–117. DOI: 10.1016/S0920-4105(97)00040-5.
• Kasza P., Czupski M., Wilk K., Masłowski M., Moska R., Leśniak Ł., 2020. Laboratory Testing of Novel Polyfraction Nanoemulsion for EOR Processes in Carbonate Formations. Energies, 13(16), 4175. DOI: 10.3390/en13164175.
• Lakatos I., Lakatos-Szabo G., Szentes G., Bodi T., Vago T., Karaffa Zs., 2016. Multifunctional Stimulation of Gas Wells Operating in Gas Cap over a Depleted Oil Reservoir. SPE International Conference & Exhibition on Formation Damage Control, Lafayette, USA, February 2016. DOI: 10.2118/179013-MS.
• Laverett M., 1941. Capillary behavior in porous solids. Transactions of the AIME. DOI: 10.2118/941152-G.
• Lubaś J., Stopa J., Warnecki M., Wojnicki., 2019. Możliwości zastosowania zaawansowanych metod wspomagania wydobycia ropy naftowej ze złóż dojrzałych. Nafta-Gaz, 75(1): 24–28. DOI:10.18668/NG.2019.01.04.
• Łętkowski P., 2011. Automatyczna kalibracja symulacyjnego modelu złożowego w bliskim otoczeniu odwiertu. Nafta-Gaz, 67(3):163–170.
• Moghaddam R.N., Jamiolahmady M., 2019. Steady-State relative permeability measurements of Tight and Shale Rocks Considering Capillary End Effect. Transport in Porous Media, 128: 75–96. DOI: 10.1007/s11242-019-01236-8.
• Santos I.C.A.B.A., Eler F.M., Nunes D.S.S., Couto P., 2020. Evaluation of the capillary end effect in water-oil permeability tests using the technique of multiple flow rates. Brazilian Journal of Petroleum and Gas, 14(4): 259–267. DOI: 10.5419/bjpg2020-0019.
• Seright S.R., Brattekas B., 2021. Water shutoff and conformance improvement: an introduction. Petroleum Science, 18: 450–478. DOI: 10.1007/s12182-021-00546-1.
• Seright S.R., Lane R.H., Sydansk R.D., 2001. A Strategy for Attacking Excess Water Production. Paper presented at the SPE Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, Midland, Texas, May 2001. DOI: 10.2118/70067-MS.
• Sydansk R.D., Seright R.S., 2007. When and Where Relative Permeability Modification Water-Shutoff Treatments Can Be Successfully Applied. Society of Petroleum Engineers Production and Operations, 22: 236–247. DOI: 10.2118/99371-PA.
• Sydansk R.D., Xiong Y., Al-Dhafeeri A.M., Schrader R.J., Seright R.S., 2005. Characterization of Partially Formed Polymer Gels for Application to Fractured Production Wells for Water-Shutoff Purposes. Society of Petroleum Engineers Production and Facilities, 20: 240–249. DOI: 10.2118/89401-PA.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).