The role of polar organic components in dynamic crude oil adsorption on sandstones and carbonates

• Piñerez Torrijos, Iván Darío ^[1] ; Mamonov, Aleksandr ; Strand, Skule ; Puntervold, Tina ^[1]
  1. [1] University of Stavanger

     University of Stavanger

     Noruega

     
• Localización: CT&F - Ciencia, tecnología y futuro, ISSN-e 0122-5383, Vol. 10, Nº. Extra 2, 2020 (Ejemplar dedicado a: Special issue on EOR), págs. 5-16
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • El rol de los componentes orgánicos polares en la adsorción dinámica de petróleo crudo en areniscas y carbonatos
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• Resumen
  • español

    Una caracterización apropiada de la mojabilidad es crucial para la implementación exitosa de las operaciones de inyección de agua en sistemas de yacimientos petrolíferos. Comprender cómo se lleva a cabo la adsorción de crudo en diferentes superficies minerales y cómo estos procesos afectan la mojabilidad del yacimiento son aspectos esenciales que pueden ayudar a desbloquear y producir grandes reservas de petróleo en el subsuelo.Los compuestos polares orgánicos (POC), por su sigla en inglés, presentes en el crudo son moléculas tensoactivas con alta afinidad hacia las superficies minerales. Los POC se cuantifican a través de los números ácido y base (AN y BN) con unidades de mgKOH/g. El comportamiento de adsorción de los POC está influenciado por el tipo de minerales y salmueras presentes en el sistema del yacimiento a caracterizar.Este estudio tiene como objetivo arrojar luz sobre las características más importantes de la adsorción de crudo en las superficies minerales puras de carbonatos y areniscas. Por lo tanto, se utilizaron materiales de afloramiento. El material de arenisca contiene varios silicatos, incluidos cuarzo, arcilla de tipo illita y feldespatos. El material del afloramiento de carbonato proviene de la cantera Stevns Klint en Dinamarca y se considera un carbonato de calcio muy puro con un mínimo de impurezas de silicato.Se realizaron pruebas de adsorción dinámica a 50°C en núcleos mediante la inyección de crudos con bajo contenido de asfaltenos, se midieron los valores de AN y BN de las muestras del efluente de crudo, y se compararon con los valores de petróleo previos a la inyección. Además, se realizaron pruebas de imbibición espontánea (SI), por sus siglas en inglés, para evaluar el impacto de la inyección de crudo en la mojabilidad de los núcleos usados.Los resultados mostraron que después de la inyección de crudo, los núcleos obtuvieron una mojabilidad mixta. Esto se confirmó al observar una reducción en las fuerzas capilares y un cambio hacia un estado menos mojado al agua para ambas mineralogías, i.e., areniscas y carbonatos. Los compuestos polares ácidos (AN) tuvieron un impacto significativo en la mojabilidad de los carbonatos, mientras que, en las areniscas, los resultados sugieren que los compuestos polares ácidos (AN) tuvieron un menor impacto en la mojabilidad que el observado en los compuestos polares básicos (BN).

  • English

    An appropriated wettability characterization is crucial for the successful implementation of waterflooding operations. Understanding how crude oil adsorption takes place on different mineral surfaces and how these processes impact reservoir wettability are essential aspects that can help unlock and produce large underground oil reserves.

    Polar organic components (POC) present in crude oil are surface-active molecules with high affinity towards mineral surfaces. POCs are quantified by the acid and base numbers (AN and BN) with units of mgKOH/g. The POC adsorption behavior is highly influenced by the type of minerals and brines present in the reservoir system.

    This study aims to shed light onto the most important features of oil adsorption on carbonates and sandstones mineral surfaces; particular attention is given to the role of acidic components. Therefore, outcrop sandstone and carbonate materials were used. The sandstone material contains various silicates, including quartz, Illite clay, and feldspars. The carbonate outcrop material came from the Stevns Klint quarry in Denmark and is considered a very pure calcium carbonate with minimum silicate impurities.

    Dynamic adsorption tests were performed at 50°C by injecting low asphaltene crude oils into core plugs, and AN and BN values of the effluent oil samples were measured and compared with the influent oil values. Furthermore, spontaneous imbibition (SI) tests were performed to assess the wettability impact of crude oil injection in oil flooded cores.

    The results showed that after crude oil injection, the cores became mix-wet. Confirmation of a reduction in capillary forces and a shift towards a less water-wet state was reported for both mineralogies, i.e., sandstones and carbonates. The acidic polar components had a substantial impact on carbonates wettability, while on sandstones, the experiments suggested that acidic polar components had a lower impact on wettability than that observed in the basic polar components.