Strømning gjennom porøse medier: Bergarts- og fluidegenskapers påvirkning på olje- og gassproduksjon

Abstract

Hensikten med denne bacheloroppgaven har vært å kartlegge hvordan og i hvilken grad ulike bergarts- og fluidegenskaper påvirker strømning gjennom porøse medier. Ved undersøkelse av ulike kjerneprøver og reservoarfluider gjennom en rekke laboratorieforsøk, ble det etablert en grundig oversikt over vesentlige egenskaper påvirker olje- og gassproduksjon. Videre ble det også undersøkt om vanninjeksjon tilsatt såpe (surfaktant) har potensiale til å øke utvinningen av olje gjennom en kjerneprøve.

Oppgaven bygger på et eksperimentelt- og litteraturbasert grunnlag, hvor totalt 10 forsøk ble gjennomført på laboratorium ved institutt for geovitenskap og petroleum. I det eksperimentelle arbeidet ble det benyttet fire kjerneprøver fra Berea (Kentucky, USA), og reservoarfluidene råolje, Exxsol D-60 (lettolje) og saltvann. Berea-bergarten ble benyttet på bakgrunn av dens likhetstrekk med bergarter på norsk kontinentalsokkel. Fra det eksperimentelle arbeidet ble kjerneprøvens prosentvise utvinningsgrad kartlagt. På denne måten kunne bergarts- og fluidegenskapenes innvirkning på strømningen observeres. Bergartsegenskapene som ble kartlagt var effektiv porøsitet, absolutt permeabilitet og fuktegenskaper, etterfulgt av fluidegenskapene tetthet, viskositet og overflatespenning.

De mest fremtredenene resultatene observeres fra forsøkene hvor kjerneprøvenes utvinningsgrad ble funnet, samt hvordan utvinningsgraden ble påvirket ved injeksjon av såpe-surfaktant. Det ble observert at bergartens fuktegenskaper ved bruk av ulike reservoarfluider er en sentral faktor for den relative permeabiliteten til olje. Videre ble det også avdekket at en lav viskositet vil gi en lav strømningsmotstand og dermed en høyere permeabilitet. Injeksjon av såpe-surfaktant bidro til økt utvinning av olje fra utvalget av kjerneprøvene med høyest og lavest permeabilitet. Dette viser at såpe-surfaktant har et potensiale for å øke utvinningen ved produksjon av olje på norsk sokkel.

The purpose of this bachelor thesis has been to map out different rock and fluid properties to determine how and to what extent they influence the flow through porous media. By analysing different core samples and reservoir fluids through a number of laboratory experiments, a thorough overview was established of significant properties influencing oil and gas production. Furthermore, an analysis of water injection, with added soap (surfactant), was carried out to determine if injection with soap has a potential to increase the oil recovery.

The thesis is based on both literature and experimental work, where a total of 10 experiments were carried out at the department of Geoscience and Petroleum. The core samples used in the laboratory descends from Berea (Kentucky, USA), and the reservoir fluids used were crude oil, Exxsol D-60 (light oil) and salt water. The Berea-rock was used due to its similarities to rocks on the Norwegian continental shelf. From the experimental work, the percentage recovery rate of the core sample was mapped. From the experimental work, the impact of rock and fluid properties on the flow could be observed. The rock properties of interest were effective porosity, absolute permeability and wettability, followed by the fluid properties density, viscosity, surface tension.

The most prominent results comes from the following experimental work: Recovery rate of the core samples and the effect on the recovery rate when injecting a soap-surfactant. It was observed that the rocks wettability properties using different reservoir fluids are a key factor for the relative permeability. Furthermore, it was shown that a high degree of viscosity will give a high flow resistance and thus a lower permeability. Injection of soap surfactant contributed to increased recovery of oil from the selection of the core samples with the highest and lowest permeability. This shows that soap-surfactant has the potential to increase recovery from oil production on the Norwegian continental shelf.