Smart vann i karbonat: Effekt av initiell vannmetning og oljeviskositet på oljeutvinning ved spontan imbibering i kritt

Master's thesis in Petroleum engineeringMålet med oppgaven var å optimalisere og gjennomføre den eksperimentelle delen som inneholder forberedelse av kritt-kjernene, forskjellige tester med spontan imbibering og tester med forskjellige typer oljer med forskjellige viskositeter. Hovedoppgaven besto av å se hvordan kapillære krefter blir påvirket av endring i initiell vannmetning, endring av viskositet til olje og påvirkning fra grenseflatespenning. En ønsket å se om kapillære krefter vil påvirke produksjon av olje fra karbonater. Oppgaven har brukt vannfuktede kjerner. Eksperimentene ble fullført med et godt resultat, selv om det er ønskelig å gjenta de samme forsøkene med spontan imbibering flere ganger. Tiden tillot ikke dette og kritt-kjernene ble slitt. To nesten rene kritt-kjerner som inneholdt cirka 97 atom% av kalsiumioner ble brukt i oppgaven. Siden kritt-kjernene er vannvåte, er det mulig å imbibere. Spontan imbibering med endring av initiell vannmetning viser at alle forsøkene produserer olje raskt og mye i starten, og etter hvert vil utvinningsgraden av olje være konstant. Når en øker initiell vannmetning, vil de kapillære kreftene være konstante og gi nesten samme residuell oljemetning. Når en øker viskositet til olje med en konstant initiell vannmetning på 10 %, vil både utvinningsgraden og oljeproduksjonsrate reduseres. En av årsakene er at mobilitetsforholdet øker med økende viskositet, og dette vil påvirke både utvinningsgrad og oljeproduksjonsrate, spesielt når mobilitetsforhold er over 1 og har ustabil fortrengning. Den totale utvinningsgraden av olje med initiell vannmetning på 10 % er 75,19 % ved bruk av heptan med viskositet 0,43 cP, 73,25 % ved bruk av dekan med viskositet 0,95 cP, 70,12 % ved bruk av dodekan med viskositet 1,48 cP og 66,50 % ved bruk av en blandingsolje med viskositet 9,25 cP. Viskositet varierer mer enn grenseflatespenning, og det betyr at viskositet påvirker den totale oljeutvinningsgraden mer enn grenseflatespenning. Kapillærtrykket er avhengig av grenseflatespenning som endrer seg lite. Kapillærtrykk er viktig for residuell oljemetning. Til slutt kan en konkludere med at kritt-kjernene som er brukt er lite heterogene på grunn av at kapillærtrykket er konstant ved endring av initiell vannmetning. Når viskositet til olje øker, vil mobilitetsforhold øke og kan føre til dannelse av viskøse fingrer (ustabil fortrengning). Dette fører igjen til en nedgang i utvinningsgraden av olje. For å utnytte karbonatbergarter, bør kapillærtrykket økes ved å endre fuktegenskaper til overflatebergartene slik at de er mer vannfuktet. Da vil matriksen imbibere vann og overflatene slipper bindingene med olje, de vil få mikroskopisk fortrenging. Smart vann har mulighet til å endre fuktegenskaper til overflatebergarter