Rheology-based method for calculating polymer inaccessible pore volume in core flooding experiments
- 1. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Description
Polymer flooding is an enhanced oil recovery (EOR) method that reduces the mobility ratio between the displaced oil and the displacing injected water. The flow of polymer solutions through porous media is subject to some process-specific phenomena, such as the inaccessible pore volume (IAPV). Due to IAPV, polymer molecules move faster through the porous medium than smaller ones. Thus the IAPV value needs to be accounted for in experiments and field projects. Recent reports found that polymer in-situ rheology correlates with the IAPV. The objective of this paper is to develop a method for estimating IAPV based on the in-situ rheology of polymers. The methodology proposed here can be used in both single- and two-phase experiments. The technique requires measurement of polymer resistance factor (RF) and residual resistance factor (RRF) at steady state conditions. Core permeability, porosity, and residual oil saturation, as well as water and polymer bulk viscosities, also need to be taken into account. Correlations for polymer in-situ viscosity and shear rate are solved simultaneously, to wield an estimative for the IAPV. Aiming at to prove the method, we report 16 core-flooding experiments, eight single- and eight two-phase experiments. We used a flexible polymer and sandstone cores. All the tests were run using similar rock samples. In the single-phase experiments, we compare the alternative method with the classic tracer method to estimate IAPV. The results show an average relative difference of 11.5% between the methods. The two-phase results display, on average, an 18% relative difference to the IAPV measured in the single-phase experiments. The difference between single- and two-phase results can be an effect of the higher shear rates experienced in the two-phase floodings since, in these cases, the aqueous phase shear rate is also dependent on the phase saturation. Additionally, temperature, core length, pore pressure, and iron presence on the core did not show any influence on the IAPV for our two-phase experiments. The method proposed in this paper is limited by the accuracy of the pressure drop measurements across the core. For flexible polymers, the method is valid only for low and mid shear rates, but, accoording to literature, for rigid polymers the method should be accurate for a broad range of shear rates. The method proposed here allows the measurement of polymer IAPV on two- and single- phase core-flooding experiments when a tracer is not used.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
غمر البوليمر هو طريقة معززة لاستخلاص النفط (EOR) تقلل من نسبة التنقل بين الزيت المزاح والماء المحقون المزاح. يخضع تدفق محاليل البوليمر من خلال الوسائط المسامية لبعض الظواهر الخاصة بالعملية، مثل حجم المسام الذي يتعذر الوصول إليه (IAPV). بسبب IAPV، تتحرك جزيئات البوليمر بشكل أسرع عبر الوسط المسامي من الجزيئات الأصغر. وبالتالي، يجب حساب قيمة IAPV في التجارب والمشاريع الميدانية. وجدت التقارير الأخيرة أن انسيابية البوليمر في الموقع ترتبط بـ IAPV. الهدف من هذه الورقة هو تطوير طريقة لتقدير IAPV بناءً على انسيابية البوليمرات في الموقع. يمكن استخدام المنهجية المقترحة هنا في كل من التجارب أحادية الطور وثنائية الطور. تتطلب التقنية قياس عامل مقاومة البوليمر (RF) وعامل المقاومة المتبقية (RRF) في ظروف الحالة المستقرة. يجب أيضًا مراعاة النفاذية الأساسية والمسامية وتشبع الزيت المتبقي، بالإضافة إلى لزوجات الماء والبوليمر السائبة. يتم حل الارتباطات الخاصة بلزوجة البوليمر في الموقع ومعدل القص في وقت واحد، للحصول على تقدير لـ IAPV. بهدف إثبات الطريقة، أبلغنا عن 16 تجربة للفيضان الأساسي، وثماني تجارب أحادية وثماني تجارب ثنائية الطور. استخدمنا البوليمر المرن ونوى الحجر الرملي. تم إجراء جميع الاختبارات باستخدام عينات صخرية مماثلة. في التجارب أحادية الطور، نقارن الطريقة البديلة مع طريقة التتبع الكلاسيكية لتقدير IAPV. تظهر النتائج متوسط فرق نسبي قدره 11.5 ٪ بين الطرق. تعرض النتائج على مرحلتين، في المتوسط، اختلافًا نسبيًا بنسبة 18 ٪ عن IAPV المقاس في التجارب أحادية الطور. يمكن أن يكون الفرق بين النتائج أحادية الطور والنتائج ثنائية الطور ناتجًا عن ارتفاع معدلات القص التي تشهدها الفيضانات ثنائية الطور نظرًا لأن معدل القص المائي في هذه الحالات يعتمد أيضًا على تشبع الطور. بالإضافة إلى ذلك، لم تظهر درجة الحرارة وطول اللب وضغط المسام ووجود الحديد على اللب أي تأثير على IAPV لتجاربنا على مرحلتين. الطريقة المقترحة في هذه الورقة محدودة بدقة قياسات انخفاض الضغط عبر اللب. بالنسبة للبوليمرات المرنة، تكون الطريقة صالحة فقط لمعدلات القص المنخفضة والمتوسطة، ولكن وفقًا للأدبيات، بالنسبة للبوليمرات الصلبة، يجب أن تكون الطريقة دقيقة لمجموعة واسعة من معدلات القص. تسمح الطريقة المقترحة هنا بقياس البوليمر IAPV في تجارب الفيضانات الأساسية ثنائية الطور وأحادية الطور عند عدم استخدام المتتبع.Translated Description (French)
L'inondation par les polymères est une méthode de récupération assistée du pétrole (EOR) qui réduit le rapport de mobilité entre le pétrole déplacé et l'eau injectée qui le déplace. Le flux de solutions polymères à travers des milieux poreux est soumis à certains phénomènes spécifiques au processus, tels que le volume poreux inaccessible (IAPV). En raison de l'IAPV, les molécules de polymère se déplacent plus rapidement à travers le milieu poreux que les plus petites. Ainsi, la valeur IAPV doit être prise en compte dans les expériences et les projets de terrain. Des rapports récents ont révélé que la rhéologie in situ des polymères est en corrélation avec l'IAPV. L'objectif de cet article est de développer une méthode d'estimation de l'IAPV basée sur la rhéologie in situ des polymères. La méthodologie proposée ici peut être utilisée dans des expériences en une ou deux phases. La technique nécessite la mesure du facteur de résistance polymère (RF) et du facteur de résistance résiduelle (RRF) à l'état d'équilibre. La perméabilité du cœur, la porosité et la saturation résiduelle en huile, ainsi que les viscosités massiques de l'eau et des polymères, doivent également être prises en compte. Les corrélations pour la viscosité in situ du polymère et le taux de cisaillement sont résolues simultanément, pour utiliser une estimation pour l'IAPV. Dans le but de prouver la méthode, nous rapportons 16 expériences d'inondation de carottes, huit expériences monophasées et huit expériences en deux phases. Nous avons utilisé un polymère flexible et des noyaux de grès. Tous les tests ont été effectués en utilisant des échantillons de roche similaires. Dans les expériences monophasées, nous comparons la méthode alternative avec la méthode classique des traceurs pour estimer l'IAPV. Les résultats montrent une différence relative moyenne de 11,5% entre les méthodes. Les résultats biphasés affichent, en moyenne, une différence relative de 18% par rapport à l'IAPV mesurée dans les expériences monophasées. La différence entre les résultats monophasés et biphasés peut être un effet des taux de cisaillement plus élevés subis dans les inondations biphasées puisque, dans ces cas, le taux de cisaillement de la phase aqueuse dépend également de la saturation de la phase. De plus, la température, la longueur du noyau, la pression interstitielle et la présence de fer sur le noyau n'ont montré aucune influence sur l'IAPV pour nos expériences en deux phases. La méthode proposée dans cet article est limitée par la précision des mesures de perte de charge à travers le noyau. Pour les polymères flexibles, la méthode n'est valable que pour les taux de cisaillement faibles et moyens, mais, selon la littérature, pour les polymères rigides, la méthode doit être précise pour une large gamme de taux de cisaillement. La méthode proposée ici permet la mesure du polymère IAPV sur des expériences de carottage à deux et à une phase lorsqu'un traceur n'est pas utilisé.Translated Description (Spanish)
La inundación con polímeros es un método de recuperación mejorada de aceite (EOR) que reduce la relación de movilidad entre el aceite desplazado y el agua inyectada que se desplaza. El flujo de soluciones poliméricas a través de medios porosos está sujeto a algunos fenómenos específicos del proceso, como el volumen de poros inaccesibles (IAPV). Debido al IAPV, las moléculas de polímero se mueven más rápido a través del medio poroso que las más pequeñas. Por lo tanto, el valor de IAPV debe tenerse en cuenta en experimentos y proyectos de campo. Informes recientes encontraron que la reología del polímero in situ se correlaciona con el IAPV. El objetivo de este trabajo es desarrollar un método para estimar el IAPV basado en la reología in situ de los polímeros. La metodología propuesta aquí se puede utilizar en experimentos monofásicos y bifásicos. La técnica requiere la medición del factor de resistencia del polímero (RF) y el factor de resistencia residual (RRF) en condiciones de estado estacionario. También deben tenerse en cuenta la permeabilidad del núcleo, la porosidad y la saturación de aceite residual, así como las viscosidades a granel del agua y del polímero. Las correlaciones para la viscosidad in situ del polímero y la velocidad de cizallamiento se resuelven simultáneamente, para ejercer una estimación para el IAPV. Con el objetivo de probar el método, informamos 16 experimentos de inundación de núcleos, ocho experimentos de una sola fase y ocho de dos fases. Utilizamos un polímero flexible y núcleos de arenisca. Todas las pruebas se realizaron utilizando muestras de roca similares. En los experimentos monofásicos, comparamos el método alternativo con el método clásico del trazador para estimar el IAPV. Los resultados muestran una diferencia relativa media del 11,5% entre los métodos. Los resultados de dos fases muestran, en promedio, una diferencia relativa del 18% con respecto al IAPV medido en los experimentos monofásicos. La diferencia entre los resultados monofásicos y bifásicos puede ser un efecto de las tasas de cizallamiento más altas experimentadas en las inundaciones bifásicas, ya que, en estos casos, la tasa de cizallamiento de la fase acuosa también depende de la saturación de la fase. Además, la temperatura, la longitud del núcleo, la presión de los poros y la presencia de hierro en el núcleo no mostraron ninguna influencia en el IAPV para nuestros experimentos de dos fases. El método propuesto en este documento está limitado por la precisión de las mediciones de caída de presión en todo el núcleo. Para polímeros flexibles, el método es válido solo para velocidades de cizallamiento bajas y medias, pero, de acuerdo con la literatura, para polímeros rígidos el método debe ser preciso para un amplio rango de velocidades de cizallamiento. El método propuesto aquí permite la medición del polímero IAPV en experimentos de inundación de núcleo de dos y una fase cuando no se usa un trazador.Files
e3sconf_sca2018_04001.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الطريقة القائمة على الريولوجيا لحساب حجم المسام التي يتعذر الوصول إليها بالبوليمر في تجارب الفيضانات الأساسية
- Translated title (French)
- Méthode basée sur la rhéologie pour calculer le volume poreux inaccessible aux polymères dans les expériences d'inondation du noyau
- Translated title (Spanish)
- Método basado en la reología para calcular el volumen de poro inaccesible del polímero en experimentos de inundación del núcleo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2925474819
- DOI
- 10.1051/e3sconf/20198904001
References
- https://openalex.org/W1492107850
- https://openalex.org/W1618431186
- https://openalex.org/W1979961881
- https://openalex.org/W1986508692
- https://openalex.org/W2006065937
- https://openalex.org/W2028086200
- https://openalex.org/W2044375154
- https://openalex.org/W2052588937
- https://openalex.org/W2052715945
- https://openalex.org/W2122577887
- https://openalex.org/W2489252044
- https://openalex.org/W2525459566
- https://openalex.org/W2740019067
- https://openalex.org/W2765713682
- https://openalex.org/W2766236042
- https://openalex.org/W2800019416
- https://openalex.org/W326452809