Technische Universiteit Delft
Watercontrole
door M&C
Promotie van dhr. G.A.A. Al-Muntasheri: "Polymer Gels for Water
Control: NMR and CT Scan Studies"
08 september 2008 | 10:00 uur
plaats: Aula TU Delft
De heer G.A.A. Al-Muntasheri | Master of Science in Chemical
Engineering, Saoedi Arabië
promotor | Prof.dr.ir. P.L.J. Zitha (CiTG)
Polymer Gels for Water Control: NMR and CT Scan Studies
Als olie en gas reservoirs tot ontwikkeling komen, worden grotere
hoeveelheden water geproduceerd. Deze grote hoeveelheden water dienen
te worden gescheiden, verwerkt, behandeld en teruggebracht te worden
in het reservoir.
Al deze stappen brengen extra kosten met zich mee voor de hydrocarbon
productie. De snelheid van het water kan toenemen tot de productie van
een bepaald veld niet meer economisch is. Daarom is het wenselijk dat
de productie van water gereduceerd wordt. Afhankelijk van de aard van
het probleem, kunnen mechanische of chemische methoden toegepast
worden om het overmatige water probleem te herstellen. Dit onderzoek
is gericht op het gebruik van chemische methoden om water af te
sluiten.
Polymer gels worden in de wijde wereld toegepast om water af te
sluiten. Deze chemicaliën zijn gebaseerd op een polymer, een
kruisverbinding en water. De oplossing wordt aan de oppervlakte
gemengd. In dat geval is het een vloeistof. Vervolgens wordt deze
vloeistof (doorgaans genoemd gelant) geïnjecteerd in het doelgebied
van het reservoir. Daarna wordt de bron voor een bepaalde tijd
ingesloten. Gedurende deze sluitingstijd veranderen de polymer en de
kruisverbinding van deze gelant in een gel. Als de bron weer in
productie wordt genomen, blokkeert de gel de waterstroom. In feite
kunnen gels ook toegepast worden in bronnen om water om te leiden naar
minder doorlatende zones om zodoende de voorwaartse reservoir beweging
te verbeteren.
Het onderzoek zoals gepresenteerd in dit proefschrift heeft een
systematische onderzoeksmethode vastgesteld voor een bestaande
chemische waterafsluiting. Een wereldwijd toegepast chemisch product
is de polyacrylamide tert-butyl acrylate (PAtBA) met een
kruisverbinding met polyethyleneimine (PEI). Eerst werden de gelation
mechanismen van dit systeem onderzocht uitgaande van gepubliceerde
literatuur. Vervolgens werd Carbon-13 Nuclear Magnetic spectroscopy
(C-13 NMR) gebruikt om de structuurveranderingen van de PAtBA
copolymer te analyseren. Gas Chromatography werd eveneens gebruikt om
gas producten van de PAtBA thermal decomposition te analyseren met en
zonder de aanwezigheid van PEI. De NMR studies wijzen erop dat
gelation plaats kan vinden bij de amide groepen van de PAtBA. Daarom
is een rendabeler polymer voorgesteld die een kruislink met PEI heeft,
namelijk, simple polyacrylamide homopolymer (PAM). Onderzoek werd
daarna gewijd aan de prestatie waardering van het voorgestelde systeem
(PAM kruislink met PEI). Omvangrijke studies werden uitgevoerd om de
hittestabiliteit en bevriezingstijd bij verschillende waarden te
bepalen. Hoge temperatuur glazen buisjes werden gebruikt voor
hittestabiliteitsstudies en stabiele shear viscometry werd gebruikt om
de bevriezingstijd te meten. Het onderzoek werd uitgebreid naar porous
media waar het vermogen van het PAM/PEI systeem werd onderzocht om de
doorlaatbaarheid van reservoir kernen te verminderen. Het systeem was
geschikt om de doorlaatbaarheid van reservoir kernen terug te brengen
naar nul gedurende 8 weken bij 90oC (194oF).
De verplaatsing van de gel van porous media met lage kleverige brijn
werd onderzocht met behulp van Computed Tomography. De brijn bleek na
een bepaalde buigzame druk een stromend pad te vormen in de rots die
de gel omvat. Daarna volgde de brijn het pad, waar geen verspreid
voorkomende vertakte aanwijzingen werden waargenomen. De vertakte
brijn verzadiging werd gemeten met de CT metingen en vergeleken met de
theoretische modellen. Bovendien werd de drukwerking tijdens het duwen
van de gel van de steen matrix vergeleken met bestaande modellen. De
buigzame druk bleek een werking van polymer content van de cured gel
te zijn.
Laatst gewijzigd: 28 augustus 2008