Θεαματική βελτίωση της ανακτησιμότητας πετρελαίου με εφαρμογή τεχνικών μεταβολής της διαβροχής

Μια μελέτη για την ευεργετική επίδραση που έχει η εφαρμογή εξελιγμένων τεχνικών μεταβολής της διαβροχής του πετρώματος στην τελική ανακτησιμότητα του πετρελαίου πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Ανάλυσης Ρευστών και Πυρήνων της Σχολής, της Σχολής Μηχανικών Ορυκτών Πόρων του Πολυτεχνείου Κρήτης. Η μελέτη που εκπονήθηκε από την κ.Χρυσούλα Τάλλαρου στο πλαίσιο της διπλωματικής της εργασίας σε συνεργασία με τους καθηγητές Ν. Βαρότση και Α. Γιώτη, και την επιστημονική καθοδήγηση του Δρ. Δ. Μαρινάκη, διακρίθηκε με το 2ο βραβείο στον Ευρωπαϊκό Διαγωνισμό της Διεθνούς Ένωσης Μηχανικών Πετρελαίου (Society of Petroleum Engineers-SPE) για το 2021.

Σε ένα πετρελαϊκό κοίτασμα τα ρευστά του σχηματισμού, δλδ. πετρέλαιο, φυσικό αέριο και νερό, συνυπάρχουν σε μορφή φυσαλίδων και σταγονιδίων μέσα στους κατά κανόνα μικροσκοπικούς πόρους του πετρώματος. Στους περισσότερους ταμιευτήρες το νερό έχει την τάση να καλύπτει κατά προτίμηση τα τοιχώματα του πετρώματος (φαινόμενο που ονομάζεται υδατοδιαβροχή), καθώς αναπτύσσει ισχυρότερες δυνάμεις συνάφειας με το στερεό σε σχέση με το πετρέλαιο. Παρότι παλαιότερα υπήρχε η άποψη ότι το σύνολο των ταμιευτήρων πετρελαίου παρουσιάζουν αυτό το χαρακτηριστικό, σήμερα γνωρίζουμε ότι συγκεκριμένες κατηγορίες ταμιευτήρων (π.χ. ανθρακικοί) παρουσιάζουν το αντίθετο ακριβώς χαρακτηριστικό της πετρελαιοδιαβροχής, όπου το πετρέλαιο προσκολλάται στα τοιχώματα του πετρώματος, ενώ το νερό ρέει κυρίως διαμέσου των μεγαλύτερων πόρων. Ο βαθμός ανάκτησης πετρελαίου από τους ταμιευτήρες αυτής της κατηγορίας είναι σημαντικά μικρότερος με χρήση των καθιερωμένων τεχνικών παραγωγής, όπως η εισαγωγή νερού από περιφερειακές γεωτρήσεις (water-flooding).

Η πρωτότυπη πειραματική εργασία μελέτησε τον αναμενόμενο βαθμό βελτίωσης της ανάκτησης σε πραγματικά δείγματα (πυρήνες) αρχικά υδατοδιαβρεχτού ψαμμιτικού πετρώματος που υπέστησαν επεξεργασία με πετρελαϊκό δείγμα από την περιοχή του Πρίνου. Το πετρέλαιο αυτό είναι πλούσιο σε οργανικά στερεά συστατικά (ασφαλτένια) που επικάθονται εύκολα στα τοιχώματα του πετρώματος μεταβάλλοντας σε σύντομο χρονικό διάστημα το χαρακτήρα διαβροχής του. Η εφαρμογή της μεθοδολογίας αυτής σε δείγματα μικρής κλίμακας κατέδειξε μία θεαματική μεταβολή της ανακτησιμότητας πετρελαίου κατά 30% στην περίπτωση καθαρού υδατοδιαβρεχτού πετρώματος σε σχέση με την αντίθετη περίπτωση.

Η διαφορά αυτή καταδεικνύει την ανάγκη εφαρμογής εξελιγμένων τεχνικών μεταβολής της διαβροχής σε αρχικά πετρελαιοδιαβρεχτούς ταμιευτήρες προκειμένου να καταστεί οικονομικά βιώσιμη η εκμετάλλευσή τους. Η βελτίωση της ανάκτησης από ένα πετρελαιοδιαβρεχτό κοίτασμα μπορεί να επιτευχθεί με χρήση χημικών πρόσθετων κατά τη φάση της παραγωγής που μεταβάλλουν τοπικά το βαθμό διαβροχής του ταμιευτήρα σε υδατοδιαβρεχτό ώστε το πετρέλαιο να αποκολληθεί από τα τοιχώματα και κινηθεί ελεύθερα προς την παραγωγή διαμέσου των μεγαλύτερων πόρων και ρωγμών.

Η συγκεκριμένη μελέτη συμβάλλει ταυτόχρονα στην καλύτερη κατανόηση της σημασίας της συγκέντρωσης των ασφαλτενίων στο προφίλ της διαβροχής και άρα στην ανάκτηση αλλά και στην επίδραση που έχει στις καμπύλες σχετικών διαπερατοτήτων.

* Χρυσούλα Τάλλαρου, διπλωματούχος Μηχανικός Ορυκτών Πόρων Πολυτεχνείου Κρήτης, 5 βραβεία Αριστείας 

i Εκμετάλλευση ταμιευτήρων, Καθηγητής Βαρότσης Νικόλαος, Χανιά 2017

ii https://www.petropedia.com/understanding-reservoir-drive-mechanism

iiiEffect of rock and wettability heterogeneity on the efficiency of WAG flooding in carbonate reservoir, M.O Ahmed Eifeel, SPE, A. Al-Dhahli, SPE, Z.Jiang, SPE, S.Geiger, M.I van Dijke, SPE, Heriot-Watt, University, 2013 SPE σελ.10