An experimental study of enhanced oil recovery application in limestone medium using NaOH solutions

Abstract

Geliştirilmiş petrol kurtarımı tekniklerine yönelik ilgi, artan petrol fiyatları, dünyanın enerji ihtiyacı ve konvensiyonel yöntemlerin petrol kurtarımında yetersiz kalması, sebebiyle giderek artıyor. Bir gelişmiş petrol kurtarımı olan alkaline enjeksiyonu ise gözeneklerde hapsedilmiş petrolü kurtarmak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu çalışmada; Güney Doğu Anadolu Bölgesi kireçtaşı formasyonlarında sodyum hidroksit (NaOH) çözeltilerinin gelişmiş petrol kurtarımı tekniği olarak kullanımı araştırılmıştır. Temel karot analizleri (gözeneklilik, geçirgenlik ve tane yoğunluğu) ve petrol kurtarımını gözlemlemek için kendiliğinden imbibisyon testleri 'C' sahasına ait 9 ve 'G' sahasına ait 7 adet tapa örneği üzerinde gerçekleştirilmiştir. 'C' sahasının rezervuar sıcaklığı (105 °C) kendiliğinden imbibisyon test sınırlamalarının (~100 °C) üzerinde olduğu için, testler sıcaklığın etkisini gözlemlemek amacıyla 50 °C, 70 °C and 90 °C olmak üzere üç farklı sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Test sıvısı olarak, kullanılan sahalara ait ham petrol ve formasyon suyu örnekleri, tatlı su ve NaOH çözeltileri kullanıldı. Yüksek basınçta cıva enjeksiyonu kapiler basınç ve gözenek boğazı boyutu dağılımı testleri karot karakterizasyonu amacıyla çalışmada kullanılan tapa örneklerinin 9 adedi üzerinde yapılmıştır. Imbibisyon testleri tamamlandıktan sonra, karot öteleme testleri ve ara yüzey gerilimi ölçümleri tamamlanmıştır.Imbibisyon ve karot öteleme test sonuçlarına göre, su fazı içindeki NaOH varlığının numunelerde ilave petrol kurtarımı sağladığı ve ara yüzey gerilimini düşürdüğü görülmüştür.'C' sahasında %1.0'lik NaOH çözeltisi %69.8'lik kurtarımla en yüksek petrol kurtarımını vermiştir. Ancak, testler esnasındaki bekleme süreleri her örnek için eşit tutulsaydı, en yüksek petrol kurtarımı değeri daha yüksek NaOH konsantrasyonlarında elde edilebilirdi. 'G' sahasında ise en yüksek sonucu % 23'lük kurtarımla %0.2'lik NaOH çözeltisi vermiştir. Ancak %0.2'lik NaOH çözeltisi dışında, NaOH konsantrasyonu ve petrol kurtarımı arasında doğru orantısal bir ilişki gözlemlenmiştir. Ek olarak, sıcaklık artışının kalıcı petrol doymuşluğunu düşürmeye yardımcı olduğu gözlemlenmiştir.

An interest in enhanced oil recovery is increasing due to rising oil prices, rising energy consumption and insufficient oil production from conventional techniques. As an EOR technique, alkaline injection is widely used to recover the trapped oil in pore spaces.In this study,the use of sodium hydroxide (NaOH) solutions as an enhanced oil recovery technique for limestone formations in South East Turkey was investigated. Routine core analyses (porosity, permeability and grain density) and spontaneous imbibition for oil recovery observation were performed on 9 plug samples from 'C' field and 7 plug samples from 'G' field. Since the reservoir temperature of 'C'field (105 °C) is greater than the limitations of spontaneous imbibition test (~100 °C), the tests were performed at three different temperatures of 50 °C, 70 °C and 90 °C in order to observe the effect of temperature on the experiments. As the test fluids, crude oil samples and formation water samples taken from the fields,as well as fresh water and NaOH solutions at different concentrations were used. High pressure mercury injection capillary pressure and pore throat size distribution analyses were conducted on 9 of the plug samples used in the imbibition tests for core characterization. Core flooding tests and interfacial tension measurements were performed following the completion of imbibition tests.Both imbibition and core flood test results showed that, the existence of NaOH in the water phase and caused additional oil recovery from the samples and reduced interfacial tension between oil and alkaline solution. 1.0wt% NaOH had the highest total oil recovery 69.8%OOIP in field 'C' but if the experiments had equal time intervals for each sample, the highest oil recovery might be given by a higher NaOH concentration. The highest oil recovery was given by 0.2wt% NaOH solution 23%OOIP in field 'G'. But except 0.2wt%, there was a proportional relationship between NaOH concentration and oil recovery. The results show also that, increase in temperature helps to decrease remaining oil saturation.