Potential use of blast furnace slag and steel making slag for consolidation of friable sandstone reservoirs إمكانية استخدام مخلفات الحديد لزيادة تلاحم مكامن الحجر الرملي الهش

Abstract

Sand production problems are encountered throughout the world and recently detected in Saudi Arabian oil fields Maximum reliability and productivity are particularly essential offshore and in remote locations These objectives are difficult to attain where formation sands are unconsolidated or subjected to failure Sand production mechanism is exceedingly complex and it is influenced by every completion operation from first bit penetration to start of production or injection Sand control by consolidation involves the process of injecting chemicals into the naturally unconsolidated formation to provide an insitu graintograin cementation Techniques for accomplishing this successfully are perhaps the most sophisticated undertaken in completion work Many methods have been suggested to consolidate the wall of the wellbore for few inches or feet deep around the borehole These methods are either expensive or temporarily The aim of this work is to find out a byproduct from the Saudi industry able to consolidate friable sand formations Byproducts used in this work are Steel Making Slag (SMS) and Blast Furnace Slag (BFS) obtained from Hadid steel plant in Jubail This slag is mixed with chemicals as activators and with sand and cured at 95 C for 24 hours The compressive strength and the absolute permeability of the consolidated sand have been evaluated Also the effect of aging in kerosene as a representative to crude oil and water to show the effect of produced fluids on the consolidated sand has been investigated The results show that the Steel Making Slag mixed with calcium chloride (CaCh) and calcium hydroxide (Ca (OHh) at 30 % to 50 % by weight of water is able to consolidate friable sand The permeability of the consolidated sand lies between 70 % to 28 % of the absolute permeability of the friable sand which is considered reasonable Immersing samples in kerosene or water increases both compressive strength and permeability

إن الرمل المصاحب للبترول المنتج ظاهرة شائعة في الكثير من الحقول البترولية المنتشرة في أنحاء العالم وتم رصد هذه الظاهرة مؤخرا في الحقول البترولية السعودية كذلك إن الإنتاجية القصوى تعتبر أمرا أساسيا خصوصا في المناطق البحرية والنائية إن تحقيق هذه الأهداف يعتبر صعبا عندما يكون المتكون الرملي المنتج للنفط غير متماسك أو متعرض للتفتت إن ميكانيكية إنتاج الرمل المصاحب للنفط عملية معقدة، وتتأثر بكل عمليات إكمال الآبار ابتداء من اختراق لقمة الحفر للطبقة المنتجة وحتى بداية الإنتاج أو الضخ إن التحكم بالرمل المتفتت بزيادة تماسكه صناعيا يتضمن عملية ضخ بعض الكيماويات خلال المكمن الرملي غير المتماسك لإحداث تلاحم بين حبيبات الرمل إن التقنيات اللازمة لتحقيق هذا الهدف بنجاح ربما تعتبر الأكثر تقدما في مجال إكمال الآبار هنالك عدة طرق مقترحة لجعل دارة البئر متماسك لعمق عدة بوصات إلى قدم حول الحفرة وهذه الطرق إما مكلفة أو مؤقتة إن الهدف من هذه الدراسة هو إيجاد منتج صناعي محلي له القدرة على جعل طبقة الرمل الهشة متلاحمة إن المنتج المستخدم في هذه الدراسة هو عبارة عن مخلفات صناعة الحديد حصل عليها من وحدة إنتاج الحديد في الجبيل (شركة حديد) تم خلط هذا المنتج ببعض المواد الكيميائية المنشطة ومن ثم خلطه بالرمل وبعد ذلك عرض المخلوط لحرارة تصل إلى 95 درجة مئوية لمدة 24 ساعة وبعد ذلك تم قياس قوة التحمل للانضغاط والنفاذية لتلك العينات الرملية المتلاحمة وكذلك تم استقصاء تأثير ترك العينات الرملية المتلاحمة في الكيروسين، بديلا عن النفط الخام، والماء لمدة طويلة من الزمن، وذلك لقياس تأثير السوائل المنتجة على خواص الصخر المتماسك أظهرت النتائج أن مخلوط مخلفات الحديد مع كلوريد الكالسيوم وهايدروكسيد الكالسيوم بنسبة 30 إلى 50 % من وزن الماء له القدرة على جعل الرمل الهش متماسكا إن نفاذية الرمل المتلاحم بهذه المادة تتراوح بين 70 % إلى 28 % من النفاذية المطلقة للرمل الهش، دارسي، ويعتبر هذا الانخفاض مقبول بالنسبة إلى مخلوط مخلفات الحديد المضافة كما وإن غمس العينات الرملية المتلاحمة في الكيروسين أو الماء قد زاد من النفاذية وقوة تحمل الانضغاط لتلك العينات