The modification of filtration properties of porous media using Multizol micellar treatment fluid

• Autorzy: Majkrzak Marcin , Falkowicz Sławomir , Stanik Winicjusz

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2023.09.01

Warianty tytułu

PL

Modyfikacja właściwości filtracyjnych ośrodków porowatych z wykorzystaniem micelarnej cieczy zabiegowej Multizol

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The need for the modification of filtration properties of rock media (most frequently porous rocks) appears frequently, e.g., in hydrocarbon exploitation. Exploitation of crude oil and natural gas is frequently accompanied by an excessive and uncontrolled inflow of reservoir water to the production well, which often results in a significant reduction of hydrocarbon production in the late period of reservoir exploitation. The control of water inflow, through modification treatments of rock filtration properties of the near wellbore zone, is the solution to this problem. The use of dedicated treatment fluids is the basis of such success, which, after the injection and change of original physicochemical properties, create local insulation barriers, enabling the control of the flow of fluids in the geological formation. This paper presents the results of the laboratory assessment of the technological effectiveness of Multizol micellar treatment fluid, which is used for selective blocking of the reservoir water inflow to gas wells. Tests performed, at a preliminary stage, comprised the development of a procedure, the obtaining of samples of the treatment fluid, and the performance of flow tests in test glass tubes, which allow for a swift determination of the technological range of the fluid's capability to form gel and emulsion. Flood tests were the main element of testing, related to the measurement of pressure drops of fluids flowing through the sample under the simulated reservoir conditions. The tests were carried out using two types of media, porous rocks (Szydłowiec sandstone) and sand packs. The determination of the modification degree of filtration properties, both in individual zones and in the entire sample/model, was based on the value of the FRR (Residual Resistance Factor) coefficient, being the measure of their permeability reduction. Two types of tests were performed to assess the effect of Multizol treatment fluid on the initial filtration properties of gas and water-bearing zones.

PL

Potrzeba wykonania zabiegów modyfikacji właściwości filtracyjnych ośrodków skalnych (najczęściej skał porowatych) pojawia się często m.in. w pracach związanych z otworową eksploatacją węglowodorów. Wydobyciu ropy naftowej i gazu ziemnego niejednokrotnie towarzyszy nadmierny i niekontrolowany dopływ wody złożowej do odwiertu produkcyjnego, czego bezpośrednim efektem jest (szczególnie w późnym okresie eksploatacji złoża) znaczne ograniczenie produkcji węglowodorów. Kontrola dopływu wody, poprzez zabiegi modyfikacji właściwości filtracyjnych skał strefy przyodwiertowej, stanowi rozwiązanie tego problemu. Podstawą sukcesu tego typu prac jest wykorzystanie specjalnych cieczy zabiegowych, które po zatłoczeniu i zmianie ich pierwotnych właściwości fizykochemicznych miejscowo wytwarzają bariery izolacyjne, umożliwiając kontrolę przepływu płynów w ośrodku geologicznym. W iniejszej publikacji przedstawiono wyniki laboratoryjnej oceny skuteczności technologicznej micelarnej cieczy zabiegowej Multizol, przewidzianej do selektywnego blokowania dopływu wody złożowej do gazowych odwiertów eksploatacyjnych. Przeprowadzone badania, na wstępnym etapie, obejmowały opracowanie procedury i uzyskanie próbek cieczy roboczej oraz realizację tzw. testów płynięcia, które pozwoliły na szybkie określenie technologicznego zakresu zdolności badanej cieczy do tworzenia żelu oraz emulsji. Głównym elementem badań były testy przepływowe, dotyczące pomiaru wielkości spadków ciśnień przepływających przez próbkę płynów, przeprowadzone w symulowanych warunkach złożowych. Badania realizowano z wykorzystaniem dwóch rodzajów ośrodków, rzeczywistych skał porowatych (piaskowiec szydłowiecki) oraz modeli sztucznych warstw/złóż zbudowanych z mieszaniny kulek szklanych i piasku kwarcowego. Określenie stopnia modyfikacji właściwości filtracyjnych, zarówno w poszczególnych strefach, jak i na odcinku całej próbki/modelu, oparto na wartości współczynnika FRR (ang. residual resistance factor) stanowiącej miarę zmniejszenia ich przepuszczalności. Symulację zabiegu ograniczania dopływu wody wykonano dla strefy gazowej oraz zawodnionej.

Słowa kluczowe

EN

natural gas exploitation; water inflow; permeability modification; flood tests; microemulsion

PL

eksploatacja złóż gazu ziemnego; dopływ wody; modyfikacja przepuszczalności; test przepływowy; mikroemulsja

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 79, nr 9
• Strony: 567--575
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Majkrzak Marcin

• Oil and Gas Institute – National Research Institute
• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas

autor

Falkowicz Sławomir

• Oil and Gas Institute – National Research Institute

autor

Stanik Winicjusz

• Oil and Gas Institute – National Research Institute

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.
• Bruce D.A., Littlejohn G.S., Naudts A., 1997. Grouting Materials for Ground Treatment: a Practitioner’s Guide, Grouting – Compaction, Remediation, and Testing. Proc. of Sessions Sponsored by the Grouting Committee of the Geo-Institute of the American Society of Civil Engineers, Logan UT, Ed. by C. Vipulanandan, Geotechnical Special Publication, 66: 306–334.
• Chan K.S., Bond A. J., Keese R. F., Lai Q. J., 1996. Diagnostic Plots Evaluate Gas Shut-Off Gel Treatments at Prudhoe Bay, Alaska. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado. DOI: 10.2118/36614-MS.
• Cicha-Szot R., Falkowicz S., 2010. Wpływ modyfikatora na właściwości wiskoelastyczne żeli krzemianowych. Nafta-Gaz, 66(12):1102–1108.
• 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 OilRecovery Symposium, Tulsa, Oklahoma. DOI: 10.2118/59346-MS.
• Falkowicz S., Dubiel S., Cicha-Szot R., 2012. Problemy ograniczania dopływu wody do odwiertów wydobywczych gazowych i ropnych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 28(1): 125–136.
• Han S., Zhao C. Ma L. 2015. Determining Residual ResistanceFactor of Weak Gel Through Physical and Numerical Simulation. Advances in Petroleum Exploration and Development, 9(2):72–74. DOI: 10.3968/6809.
• Knobloch L.O., Hincapie R.E., Födisch H., Ganzer L., 2018. Qualitative and Quantitative Evaluation of Permeability Changes during EOR Polymer Flooding Using Micromodels. World Journal of Engineering and Technology, 6(2): 332–349. DOI: 10.4236/wjet.2018.62021.
• Lakatos I., Lakatos-Szabo G., Szentes G., Bodi T., Vago T., 2014. Restriction of Water Production in Gas Wells by Induced Phase Inversion: Field Case Studies. SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control, Lafayette, LA, USA.DOI: 10.2118/168189-MS.
• 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. DOI: 10.2118/179013-MS.
• Ligthelm D.J., 2001. Water Shut Off in Gas Wells: Is there Scope for a Chemical Treatment? SPE European Formation Damage Conference, The Hague, Netherlands. DOI: 10.2118/68978-MS.
• Majkrzak M., 2017. Ocena możliwości symulacji przepływu płynów złożowych przez „sztuczne” warstwy/złoża z kulek szklanych. Nafta-Gaz, 73(6): 378–386. DOI: 10.18668/NG.2017.06.02.
• Majkrzak M., 2022. Ocena selektywnej redukcji właściwości filtracyjnych skał porowatych w zabiegach ograniczania produkcji wody w odwiertach. Nafta-Gaz, 78(4): 259–268. DOI: 10.18668/NG.2022.04.02.
• Sengupta B., Sharma V.P., Udayabhanu G., 2012. Development and Performance of an Eco-Friendly Cross-Linked Polymer System for Water Shut-Off Technigue. SPE International Petroleum Technology Conference, Thailand. DOI: 10.2523/IPTC-14381-MS.
• 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. SPE Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, Midland, Texas. DOI: 10.2118/70067-MS.
• Shi L., Ye Z., Y., Zhang Z., Zhou C., Zhu S., Guo Z. 2010. Necessity and feasibility of improving the residual resistance factor of polymer flooding in heavy oil reservoirs. Petroleum Science, 7: 251–256. DOI: 10.1007/s12182-010-0029-5.
• Sobanova O.B., Fridman G.B., Arefyev Y.N., 1993. Laboratory and Oil Field Testing for Application of Compositions Including Hydrocarbons and Surfactants for Restricting Water Influx into Producing Wells". 7th European Symposiumon IOR, Moscow, Russia.
• 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., Ai-Dhafeeri A.M., Schrader R.J., Seright R.S., 2005. Characterization of Partially Formed polymer Gel for Application to Fractured Production Wells for Water-Shutoff Purposes. Society of Petroleum Engineers Production and Facilities, 20: 240–249. DOI: 10.2118/89401-MS.
• Zaitoun A., Kohler N., Bossie-Codreanu D., Denys K., 1999. Water Shutoff by Relative Permeability Modifiers: Lessons from Several Field Applications. Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas. DOI: 10.2118/56740-MS.
• Zaitoun A., Kohler N., Guerrini Y., 1991. Improved Polyacrylamide Treatments for Water Control in Producing Wells. Journal of Petroleum Technology, 43: 862–867. DOI: 10.2118/18501-PA.
• Zaitoun A., Tabary R., Rousseau D., 2007. Using Microgels to Shut Off Water in Gas Storage Well. International Symposium on Oilfield Chemistry, Houston, Texas. DOI: 10.2118/106042-MS.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).