The Effect of the Initial Rock Permeability on the Extent of Injectivity Reduction Due to Brine Injection Through Fractured Formation
L'effet de la perméabilité initiale sur l'importance de la réduction d'injectivité due à l'injection d'eau salée au travers de formations fracturées
King Saud University
Corresponding author: ehomadhi@ksu. edu. sa
The injectivity reduction with time is an important aspect in designing water injection projects. One of the main factors that affect the injectivity, due to particle invasion, is the matrix initial permeability. This factor had been experimentally investigated and evaluated by many researchers, but all of their experimental works were based on linear core flow tests. However, in some field injection projects, there was a much less reduction in the injectivity with time than what was predicted by the experimental models. This incompatibility was related to the induction of fractures caused by injection at a pressure higher than the formation fracturing pressure. This study was conducted to investigate experimentally the effect of the matrix initial permeability on the extent of injectivity reduction caused by brine injection through a rock matrix with a single fracture. The injected brine contained solid particles less than 6 mm or less than20 mm in size at a concentration of 9 mg/l. The early results show experimentally the huge difference in the injectivity reduction extent between flow tests carried out with closed and open fracture injection. Then, the results are presented as an injectivity index at a certain injected pore volume versus initial permeability. The slope of this relation is called reduction rate. This rate was evaluated for different cases. For the case of brine suspensions that contain small particles, the reduction rate of the injectivity index due to initial permeability variation in the case of open fracture tests was much less than that of the closed fracture tests. For the case of fracture injection of the large particles suspensions, the reduction rate was threefold higher than that of the small particles suspension. This proves that the particle size factor has an important role in determining the extent of the initial rock permeability effect on the injectivity index in fracture injection.
Résumé
La réduction d'injectivité au cours du temps est un facteur important dans la définition des projets d'injection d'eau. Un des facteurs principaux affectant l'injectivité, en raison de l'invasion de particules, est la perméabilité initiale du milieu. Ce facteur a été étudié expérimentalement, et évalué par de nombreux chercheurs, mais tous ces travaux expérimentaux reposaient sur des essais d'écoulement linéaire. Cependant, dans certains projets, la réduction d'injectivité au cours du temps est bien moindre que celle prévue par les modèles expérimentaux. Cette incompatibilité est liée à l'apparition de fractures causées par l'injection à une pression supérieure à la pression de fracturation de la formation. Cette étude a été réalisée pour évaluer expérimentalement l'effet de la perméabilité initiale de la matrice sur la réduction de l'injectivité causée par l'injection d'eau salée dans une matrice rocheuse avec une seule fracture. L'eau salée injectée contient soit des particules solides jusqu'à 6 micromètres de diamètre, soit des particules solides jusqu'à 20 mm, à une concentration de 9 mg/l. Les premiers résultats montrent expérimentalement une différence considérable de l'étendue de la réduction d'injectivité selon que les essais d'injection sont réalisés à fracture ouverte ou à fracture fermée. Dans la suite, on présente l'indice d'injectivité à volume de pore injecté donné en fonction de la perméabilité initiale. La pente de cette courbe est appelée taux de réduction. Ce taux a été évalué pour différents cas. Dans le cas des suspensions salées contenant les petites particules, le taux de réduction de l'indice d'injectivité dû à la variation de la perméabilité initiale a été nettement moindre dans les essais à fracture ouverte que celui obtenu dans les essais à fracture fermée. Dans le cas de l'injection de suspensions contenant les grosses particules, le taux de réduction a été trois fois plus grand que celui obtenu avec les suspensions de petites particules. Cela prouve que la taille de particule est un paramètre qui joue un rôle important dans la détermination de l'étendue de l'effet de la perméabilité initiale de la roche sur l'indice d'injectivité lors d'injection dans des fractures.
© IFP, 2001