Cairn EOR

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    1/24

    Chemical EOR Potential in the Mangala Field

    Barmer 

    Basin

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    2/24

    Outline

    EOR Snapshot

    Introduction to Mangala Field

    Laboratory Analysis Update

    Simulation Study Update

    EOR Pilot

     Plans

    Summary

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    3/24

    EOR Snapshot

      Screening studies by Surtek and Knowledge Reservoir

     Mangala is a textbook  candidate  for  application of  Chemical  EOR

      Laboratory evaluation at SURTEK

      IFT  based 

     chemical 

     screening;

     Linear 

     &

     Radial 

     Corefloods

      Incremental  Recovery  over  waterflood  : P(15%);  ASP (30%)

      Sector model studies using STARS

      Incremental  Recovery 

     over 

     waterflood 

     : P(5

    ‐10%);

      ASP

     (10

    ‐20%)

      Closely spaced 5‐spot pilot planned

      Additional Laboratory Evaluation at University of  Texas, Austin

      Refinement  of  Chemical  selection

      Phase Behavior; Long linear  corefloods; Simulation using UTCHEM

      Very  low   final  residual  oil  saturations; Incremental  over  waterflood  

    (40%)

      EOR pilot

     wells

     drilling

     underway

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    4/24

    Crude Characteristics

    Medium gravity

     ~27

    o

    API•Moderate Viscosity 10‐20cp

    •Low sulphur 

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    5/24

    Chemical Flooding : Polymer and ASP

     AdditionofPOLYMER totheinjectedwatercan

    increasetheinjectedfluidviscositytothesame

    levelasthatoftheoil.Thismoreviscous

    injectionfluidwillnotbreakthroughrapidly,contactmoreoftheinsituoilandsignificantly

    increasethesweepefficiency.

     Additionof  LK LI ND

    SURF CT NT totheinjectedfluidwill

    reducetheresidualoilsaturationleftinthe

    sweptzone(increasedisplacementefficiency)afterwaterorpolymerflooding.

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    6/24

    Initial Laboratory Work

    Studies :

    •   Fluid  – Fluid interaction studies

    •   IFT measurements, Phase behaviour screening, Polymer 

    rheology, Thermal stability

    •   Rock‐Fluid

     interaction

     studies

    •   Static adsorption, Dynamic adsorption, Polymer Rheology

    •   Flooding 

    Experiments•   Linear coreflood

    •   Radial coreflood

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    7/24

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Cumulative Produced Fluids VP

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

       C  u  m  u   l  a   t   i  v  e   O   i   l    R  e

      c  o  v  e  r  y   (   %   O   O   I   P   )

       O   i   l    C  u   t   (   V  o   l  u  m  e   %   )

       U  n  s  o   f   t  e  n  e   d   P  r  o   d  u  c  e   d   W

      a   t  e  r  w   i   t   h   C  a

       2  +  a   t   0 .   9   6   f   t   /   d  a  y

       1

       8   1   5  m  g   /   L   F   l  o  p  a  a  m   3   6   3   0   S  a   t   0 .   9   6   f   t   /   d  a  y

       U  n  s  o   f   t  e  n  e   d   T   h  u  m   b   l   i   W  a   t  e  r  a   t   0 .   9   6   f   t   /   d  a  y

    0

    1

    10

    100

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Cumulative Oil Recovery (%OOIP)

    0

    1

    10

    100

       O   i   l    C  u   t   (   V  o

       l  u  m  e   %   )

    incremental

    oil recovery

    cumulative

    oil

    Oil Cutwaterflood

    Mangala Polymer Flood Experiment 

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    8/24

    0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0Cumulative Produced Fluids VP

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

       C  u  m  u   l  a

       t   i  v  e

       O   i   l   R  e  c  o  v  e  r  y

       (   %   O   O   I   P   )

       O   i   l   C  u

       t   (   V  o   l  u  m  e

       %   )

       U  n  s  o   f   t  e  n  e   d   P  r  o   d  u  c  e   d   W  a   t  e  r  w   i   t   h   C  a   2

      +  a   t   0 .   7

       4   f   t   /   d  a  y

       1 .   5  w   t   %   N  a

       2   C   O

       3  +   0 .   0

       5  w   t   %   O   R   S -   5

       7   H   F  +   0 .   0

       5  w   t   %   S   t  e  p  a  n   t

      a  n   A   S -   1

       6   1   8  +

       1   8   1   5  m  g   /   L   F   l  o  p  a  a  m   3   6   3   0   S  a   t   0 .   7   4   f   t   /   d  a  y

       1   8   1   5  m  g   /   L   F   l  o  p  a  a  m   3   6   3   0   S  a   t   0 .   7   4   f   t   /   d  a  y

       U  n  s  o   f   t  e  n  e   d   T   h  u  m   b   l   i   W  a   t  e  r  a   t   0 .   7   4   f   t   /   d  a  y

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Cumulative Oil Recovery (%OOIP)

    0

    1

    10

    100

       O   i   l   C  u   t   (

       V  o   l  u  m  e

       %   )

    0

    1

    10

    100

    oil

    cut

    cumulative

    oil

    waterflood

     ASP flood

    incremental

    oil recovery

    Mangala ASP Flood Experiment 

    Mangala is

     an

     excellent

     Candidate

     for

     Chemical

     flooding

     based

     on fluid

    ‐fluid

     

    & rock‐fluid interaction

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    9/24

    0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

         N    o    r

        m    a      l      i    s    e      d     C    u    m    u      l    a     t      i    v    e     O      i      l     R    e    c    o    v    e    r    y

          (      %     P    o    r    e    v    o      l    u    m    e      /      %     P    o    r    e     V    o      l    u    m    e     W    a     t    e    r      f      l    o    o

          d

    Normalised Cumulative Produced Fluids (PV/PV Waterflood)

    Cumulative 

    Oil 

    Recovery

    versus Normalised Cumulative Produced Fluids

    1R ‐ 1 .0  wt%  NaOH  + 0.1  wt%  SS B 20280  + 1815 mg/L Flopaam 3630S

    2R ‐ 1.25 wt%  Na2CO3 + 0.067  wt%  B‐100  + 0.033 wt%   AS‐1618  + 1815 

    mg/L Flopaam 3630S

    3R ‐ 1815 mg/L Flopaam 3630S

    5R ‐ 1 .5 wt%  Na2CO3 + 0.1  wt%   Agnique PG ‐8166 + 1815 mg/L Flopaam 

    3630S6R ‐ 1 .5 wt%  Na2CO3 + 0.05 wt%  ORS‐57HF  + 0.05 wt%  Stepantan  AS 

    1618  + 1815 mg/L Flopaam 3630S

    7R ‐ 1815 mg/L Flopaam 3630S

    8R ‐ 1.25 wt%  Na2CO3 + 1815 mg/L Flopaam 3630S

    10R ‐ 1.75 wt%  Na2CO3 + 0.1  wt%  ORS‐57HF  + 0.1  wt%  Stepantan  AS‐

    1618  + 1815 mg/l  Flopaam 3630S

    Chemical FloodWaterflood

    Summary of  Mangala Radial Corefloods

    •   Fluid‐fluid experiments and linear corefloods have identified several chemical 

    systems that work well for Mangala.

    •   Radial core

     floods

     show

     typical

     incremental

     recoveries

     over

     waterflood of 

     

    +15% STOIIP for polymer and +33% STOIIP for ASP.

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    10/24

    Additional Laboratory Evaluation

    Phase Behavior

     Evaluation

    •   Water & oil mixed with 

    surfactant and alkali

      Volume &

     Quality

     of 

     micro

    ‐emulsion

     

    evaluated

    •   Solubilisation ratio ( ) = (Vo/Vs & 

    Vw/Vs)   IFT = C/  2 ; C ~ 0.3 dynes/cm (After C. 

    Huh)

    •   Solubilisation ratio more than 10 

    sufficient to

     mobilise waterflood

    residual oil

    •   Aqueous stability of  the 

    formulation checked

      Co‐solvents used

    % Sodium Carbonate0.0 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.25 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0

    0.2% Surfactant; 0.6% NaCl; 30% Oil

    Type-I Type-III Type-II

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    11/24

    Additional Laboratory Evaluation

    Solubilisation Ratio

     Plot

    •   Vo & Vw curves intersection gives optimal 

    solubilisation ratio ( ) & optimal salinity

    •   ( ) decreases with decreasing oil ratio whereas optimal 

    salinity increases

    30% Oil

    % Sodium Carbonate0.0 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.25 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0

    Type-I Type-III Type-II

    Type-I Type-III Type-II

    10% Oil

    40% Oil 50% Oil

    20% Oil

    Type-I Type-III Type-II

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    12/24

    Additional Laboratory Evaluation

    Phase Diagram

    5040302010 60

    Oil Cut, %Coil / Csurfactant

         N    a     2     C     O     3     (    p    p    m     )

    0

    10,000

    20,000

    30,000

    40,000

    50,000

    60,000

    0 50 100 150 200 250 300

    Type I

    Type III

    Type II

    Coil / Csurfactant

         N    a     2     C     O     3     (    p    p    m     )

    0

    10,000

    20,000

    30,000

    40,000

    50,000

    60,000

    0 50 100 150 200 250 300

    Coil / Csurfactant

         N    a     2     C     O     3     (    p    p    m     )

    0

    10,000

    20,000

    30,000

    40,000

    50,000

    60,000

    0 50 100 150 200 250 3000

    10,000

    20,000

    30,000

    40,000

    50,000

    60,000

    0

    10,000

    20,000

    30,000

    40,000

    50,000

    60,000

    0 50 100 150 200 250 3000 50 100 150 200 250 300

    Type I

    Type III

    Type II

    5040302010 60

    Oil Ratio, %

    % Sodium Carbonate

    0.0 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.25 2.5 2.75 3.0 3.5

    Type-I Type-III Type-II

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    13/24

    Additional Laboratory Evaluation

    Corefloods

    •   Long (1ft) Berea & Native corefloods

    •   Vertical floods (gravity stable) 

    •   Water flooded initially to residual oil

    •   0.3 PV of  ASP Slug

    •   2 PV of  Chase Polymer Slug

    •   Effluents analysed

     for

     oil

    ‐cut,

     pH

     &

     surfactant

    Typical Formulation

    •   0.1 wt%

     C16

     ABS

     (Alkyl

     Benzene

     Sulphonate)

    •   0.1 wt% C20‐24 IOS  (Internal Olefin Sulphonate)

    •   1 wt% DGBE (Diethylene Glycol Mono Butyl Ether)

      2.75 

    wt% 

    Na2CO3•   0.3 wt% Polymer

    Out to

    Fraction Retriever 

    Inlet

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    14/24

    Additional Laboratory Evaluation

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    80%

    90%

    100%

    0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0

       p   H

       C  u  m  u   l  a   t   i  v  e

       O   i   l    R

      e  c  o  v  e  r  y ,

       O   i   l    C  u   t   &   O   i   l    S

      a   t  u  r  a

       t   i  o  n

    Pore Volumes

    Cum Oil

    Oil Cut

    So

    pHEmulsionbreakthrough

    Berea Coreflood(A=2.75;S=0.2;P=0.3;µ=30cp)

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    15/24

    Additional Laboratory Evaluation

    Mangala Coreflood(A=2.0;S=0.2;P=0.25;µ=23cp)

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    80%

    90%

    100%

    0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6

       p   H

       C  u

      m  u   l  a   t   i  v  e   O   i   l    R  e  c  o  v  e  r  y ,

       O   i   l    C

      u   t   &   O   i   l    S

      a   t

      u  r  a   t   i  o  n

    Pore Volumes

    Cum Oil

    Oil Cut

    So

    pH

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    16/24

    Coreflood Simulation using UTCHEM

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    80%90%

    100%

    0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0Pore Volumes

       C  u  m

        O   i   l    R

      e  c  o  v  e  r  e

       d   (   %   )  a  n   d   O   i   l 

       C  o  n  c  e  n   t  r  a   t   i  o  n

    oil recovered, coreflood

    Oil Cut, coreflood

    Oil Recovery, Case 6

    Case 6 oil cut

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    17/24

    Coreflood Simulation using STARS

    Mangala Berea Coreflood #2

    Oil Cut SC - % Producer1 M2Stars3Rel1PolyViscRF1Nc.irf Oil Cut SC - % Producer UT1.fhf Cumulative Oil SC Producer UT1.fhf Cumulative Oil SC Producer1 M2Stars3Rel1PolyViscRF1Nc.irf 

    Time (min)

       O   i   l

        C  u

       t   S   C

      -   %

       C  u   m  u   l   a   t   i  v   e

       O   i   l

        S   C

       (   c   m   3   )

    0 500 1,000 1,500 2,0000

    20

    40

    60

    80

    0

    10

    20

    30

    40

    50

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    18/24

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    I6

    I7

    P1

    P2

    P3

    P4

    P5

    P6

    P7

    P8

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    I6

    I7

    P1

    P2

    P3

    P4

    P5

    P6

    P7

    P8

    Mangala FM1 Sector Model

    0.00

    0.10

    0.20

    0.30

    0.40

    0.50

    0.60

    0.70

    0.80

    0.90

    1.00

     OI  L  S 

    A T  URA T I   ON

     ASP Flood:

    Better Sweep &

    Lower Sor 

    Waterflood:

    Reasonable

    Sweep & Sor 

    Water Vs. Chemical Flood : Simulation Results

    Permeabil ity Display

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    19/24

    Water Flood

    Water Vs. Chemical EOR Flood ‐ Simulation 

     ASP Flood

    Oil Saturation Display

    Top Layer 

    EOR by ASP  – You will see:

    Better sweep

     efficiency

    Reduced residual oil saturations

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    20/24

    Oil Saturation Display

    Bottom Layer 

    Water Flood

     ASP Flood

    EOR by ASP  – You will see:

    Better sweep

     efficiency

    Reduced residual oil saturations

    Water Vs. Chemical EOR Flood ‐ Simulation 

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    21/24

    Mangala EOR Pilot Design

      Ten Wells

      4 injectors

      1 Producer

      3 logging observation wells

      2 post‐pilot core hole wells 

      Planned Injection Sequence in Pilot 

      This will provide quantitative data

      Sweep & displacement efficiencies

      Chemical consumption

      Direct operational data

    Base

    Waterflood

    Polymer

    Slug

    ASP

    Slug

    Chase

    Polymer

    Slug

    Chase

    Waterflood

    100m

    70m

    Injector 

    Producer 

    Logging Obs Well

    Post-pilot core hole

    Symbols

    ~2.5 acres

    100m

    70m

    Injector 

    Producer 

    Logging Obs Well

    Post-pilot core hole

    Symbols

    Injector 

    Producer 

    Logging Obs Well

    Post-pilot core hole

    Symbols

    ~2.5 acres

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    22/24

    0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

    TIME

    0

    250

    500

    750

    1000

    1250

    1500

       O   I

       L   P   R   O   D   U   C   T   I   O   N

       R   A   T

       E

       (   B   /   D   )

    OIL PRODUCTION RATE (BOPD)

    POLYMER-ASP FLOOD POLYMER FLOOD WATER FLOOD

    Comparative Pilot Performance  – Simulation Results

    WATER FLOOD RESPONSE

    POLYMER ONLY FLOOD RESPONSE

    “ POLYMER – ASP” FLOOD RESPONSE

    Incremental

    by Polymer 

    I     n   c   r    e   m   e   n   t    a   

    l      

    b      y     A    

    S    P    

    Polymer ASP Polymer  

    Polymer 

    (Polymer-ASP

    Case)

    (Polymer Only

    Case)

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    23/24

    Expected Logging Well Response

       W  e   l   l    D

      e  p   t   h ,

       f   t

    IL_1

    IL_2 IL_3

    IL_4

    PL_1

    Well Closer to Injector  Well Closer to Producer 

    Initial

    Water FloodPolymer Flood

     ASP Flood

    Chase Polymer 

    Chase Water 

    Oil Saturation

       W  e   l   l    D  e

      p   t   h ,

       f   t

  • 8/16/2019 Cairn EOR

    24/24

    Summary

      A new

     hydrocarbon

     basin

     under

     development

      Mangala is a textbook candidates for application of  EOR methods such as

    polymer (P) or alkaline‐surfactant polymer (ASP) flooding

      Laboratory and Simulation studies present very encouraging results to 

    implement chemical EOR in Mangala

      Conventional 5‐spot

     pilot

     (4

     injectors

     and

     1 producer

     with

     100

     m

     spacing)

     is

     being considered for pilot testing the process.

      Drilling of  Pilot Wells underway

      Staged expansion planned based on pilot results

      Field scale incremental Recovery of  ~5‐10% by Polymer and ~10‐20% by ASP 

    are envisaged by application of  chemical EOR