Zjawiska kapilarne i powierzchniowe w skałach zbiornikowych w świetle
badań laboratoryjnych na rdzeniach skalnych
Kluczową rolę w trakcie doboru metod EOR odgrywają zjawiska powierzchniowe i kapilarne zachodzące w skale zbiornikowej. Na przestrzeni lat przeprowadzono szereg eksperymentów dotyczących ciśnienia kapilarnego, przy czym ich celem było opisanie zjawiska w sposób ilościowy lub określenie wpływu wybranych parametrów, np. zasolenia wody złożowej. Zjawiska kapilarne i powierzchniowe wciąż nie są wystarczająco opisane w literaturze, zwłaszcza pod kątem eksploatacji złóż węglowodorów, w szczególności doboru metod CO2-EOR. Dotychczas nie przeprowadzono eksperymentów, których rezultatem byłby opis wpływu dwutlenku węgla rozpuszczonego w ropie naftowej na wielkość ciśnienia kapilarnego. Celem przedstawionej pracy doktorskiej jest rozszerzenie wiedzy na temat wpływu zjawisk kapilarnych i powierzchniowych na zaawansowane procesy eksploatacji złóż ropy naftowej wykorzystujące CO2, szczególnie dla skał zbiornikowych występujących na terenie Polski, w oparciu o badania laboratoryjne na rdzeniach skalnych. W pierwszym rozdziale pracy scharakteryzowano zaawansowane metody wydobycia ropy naftowej ze szczególnym zwróceniem uwagi na metody wykorzystujące CO2, jak również przeanalizowano zjawiska kapilarne i powierzchniowe oraz stosowane do ich pomiaru metody laboratoryjne. W drugim rozdziale 2 przedstawiono charakterystykę materiałów wykorzystanych w badaniach laboratoryjnych, w tym rdzeni skalnych i rop naftowych z wybranych polskich złóż. W rozdziale trzecim zaprezentowano dwie nowe metody określania minimalnego ciśnienia mieszania (MMP) dla układu CO2 - ropa naftowa. Zaprezentowano wyniki badania wpływu temperatury i składu ropy naftowej na MMP z wykorzystaniem proponowanych metod. Przedstawiono również wyniki badań zjawiska rozpuszczalności CO2 w ropie naftowej z wykorzystaniem nowej metody pomiarowej. Rozdział czwarty zawiera opis metodyki pomiarów zwilżalności i ciśnień kapilarnych w ośrodku porowatym oraz wyniki badań z uwzględnieniem dwutlenku węgla. W rozdziale piątym przedstawiono procesy wypierania,
przepuszczalności fazowych, zmiany składu chemicznego ropy wraz z komputerowym odwzorowaniem eksperymentu wypierania na syntetycznym modelu rdzenia. Ostatni rozdział pracy obejmuje weryfikację celowości pracy, wnioski oraz elementy nowości.
Capillary and surface phenomena in reservoir rocks in the light of laboratory
tests on cores samples
A key role in the selection of EOR methods is given by surface and capillary phenomena occurring in the reservoir rock. Over the years, a number of experiments regarding capillary pressure were carried out, the purpose of which was to describe the phenomenon in a quantitative manner or to determine the impact of selected parameters, e.g. salinity of reservoir water. Capillary and surface phenomena are still not sufficiently described in the literature, especially in terms of hydrocarbon production, in particular the selection of CO2-EOR methods. So far, no experiments have been carried out, which describe the impact of carbon dioxide dissolved in crude oil on the capillary pressure. The aim of this dissertation is to extend the knowledge on the influence of capillary and surface phenomena on advanced processes of oil production using CO2, especially for reservoir rocks present in Poland, based on laboratory tests. In the first chapter of the work, advanced methods of oil extraction were characterized with particular attention to methods using CO2, as well as capillary and surface phenomena and laboratory methods used to measure them. The second chapter presents the characteristics of materials used in laboratory tests, including rock cores and crude oil from selected Polish reservoirs. The third chapter presents two new methods for determining the minimum miscibility pressure (MMP) for the system CO2 - crude oil. Furthermore, the influence of temperature and crude oil composition on MMP using the proposed methods are presented. The results of the CO2 solubility phenomenon in crude oil using the new measurement method were also presented. The fourth chapter contains a description of the methodology for measuring wettability and capillary pressures in a porous medium as well as test results including carbon dioxide. The fifth chapter presents the processes of displacement, relative permeability investigation, changes in the chemical composition of crude oil along with a computer simulation of the experiment on a synthetic core model. The last chapter of the work includes verification of the purposefulness of work, conclusions and
