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