Characterization of Polymer Flooding: Statistical, Geometrical and Topological Analyses

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Fast ein halbes Jahrhundert ist seit den frühen innovativen Arbeiten zur Polymerflutung vergangen. In der Zwischenzeit begannen die Lagerstätten-ingenieure Ende der Achtziger und Anfang der Neunziger jahre mit verschiedenen mathematischen Werkzeugen zu arbeiten, zunächst mit Geometrie und Statistik, und später mit der Topologie. Erst in jüngster Zeit haben wir Studien gesehen, die hauptsächlich zwei dieser Aspekte verwenden. Dennoch fehlte eine kombinierte Studie, die alle vier oben genannten Themen (Polymerflutung, geometrische, topologische und statistische Analysen) zusammenfasst, und diese Masterarbeit ist der wegweisende Ansatz dazu. Aufgrund der Beobachtung, dass der Gewinnungsfaktor allein als traditionelles Hauptkriterium zur Bewertung der Polymerflutung in der Mikrofluidik keine konsistenten Ergebnisse liefert, ist es das Hauptziel dieser Arbeit eine umfassende Analyse der Polymerflutung durchzuführen. Um einen vollständigen Überblick zu erhalten, besteht die Auswertung aus drei Kategorien der statistischen, topologischen und geometrischen Analyse. Diese Kategorien decken verschiedene Aspekte der Flutung ab, einschließlich ihrer Stabilität, Effizienz und Phasenmobilität. Was die Methodik betrifft, so wurden Sequenzen von Polymerflutung und Wasserflutung hauptsächlich in zwei Raten von 0,01 (hohe Rate /HR) und 0,0019 (niedrige Rate / LR) [ml/hr] sowie zwei Phasen der sekundären und tertiären Flutung im einheitlichen Mikromodel durchgeführt, um den Effekt der Porennetzgeometrie zu kontrollieren. Alle Experimente wurden mit Rohöl des Zielfeldes aus dem Wiener Becken durchgeführt, das eine hohe Viskosität und TAN-Zahl aufweist. Flutungsaufzeichnungen (Dauer, Injektionsrate und Polymerkonzentration) sowie Bilder des Mikromodels wurden als primäre experimentelle Daten gesammelt und später verarbeitet, um weitere Daten zu extrahieren. Der Extraktionsprozess wurde hauptsächlich durch Bildverarbeitung und Bildanalyse durchgeführt, die sich als äußerst nützlich und notwendig erwiesen. Was die Ergebnisse betrifft, so wurde eine neue quantitative Beschreibung der beobachteten Abflussregime bei sekundären Flutungen entwickelt, indem die RF vs. Fraktalzahl aufgetragen wurde. Die Fraktalzahl wurde mittels morphologischer Bildanalyse extrahiert und entspricht der Komplexität des Perimeters der Arealabtastung. Der Autor beobachtete, dass oberhalb einer kritischen Polymerkonzentration die stabilisierende Wirkung des Polymermittels die durch viskose oder kapillare Griffweise verursachte Instabilität überwindet. Darüber hinaus wurde bei der tertiären Flutung ein gangliondynamisches Strömungsregime beobachtet und durch die Verwendung der Euler-Charakteristik charakterisiert. Es wurde festgestellt, dass Ölcluster bei höherer Ölsättigung und niedriger Injektionsrate unbeweglich werden. Als Ergebnis dieser Arbeit konnte ein besserer Einblick in die Verdrängungsmuster der Flutungsphänomene gewonnen werden. Darüber hinaus können und sollten diese Erkenntnisse mit traditionellen Modellierungstechniken der Fluidströmung kombiniert werden, um die Genauigkeit des Modells zu erhöhen und gleichzeitig den Berechnungsaufwand zu reduzieren. Zum Beispiel, indem das Modell auf ein repräsentatives Elementarvolumen angewandt wird.

Details

Titel in ÜbersetzungCharakterisierung der Polymerüberflutung: Statistische, geometrische und topologische Analysen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung23 Okt. 2020
StatusVeröffentlicht - 2020