Prediction of the Gas Injection Effect on the Asphaltene Phase Envelope

Prévision de l’effet d’injection de gaz sur l’enveloppe de phase des asphaltènes

¹ Department of Oil and Gas Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran – Iran
² Petroleum University of Technology, Tehran – Iran
³ Memorial University of Newfoundland – Canada
⁴ Research Institute of Petroleum Industry, Tehran – Iran
e-mail: pymnbahrami@yahoo.com – kharrat@put.ac.ir – s.mahdavi@mun.ca – firooziniah@ripi.ir

^* Corresponding author

Abstract

Asphaltene instability may occur when pressure, temperature and compositional variations affect the reservoir oil. Permeability reduction, wettability alteration, and plugging of wells and flow lines are the consequences of this phenomenon. Therefore, it is crucial to investigate the asphaltene behavior in different thermodynamic conditions by knowing the Asphaltene Precipitation Envelope (APE) in a preventive way rather than the costly clean-up procedures. The selected reservoir oil has faced a remarkable decline in production due to several years of extraction, and Enhanced Oil Recovery (EOR) has been considered as a solution. Therefore, in this paper, a comprehensive study was carried out to predict the effects of different injected gases on asphaltene onset and to prevent future asphaltene precipitation based on the laboratory data. The Advanced Redlich-Kwong-Soave (RKSA) equation of state was considered to develop APE using Multiflash (Infochem Co.). For the selected reservoir oil, with temperature reduction at low temperatures, asphaltene precipitation weakened and made the onset pressure decrease, so this behavior is different from the results obtained in other published reports. On the basis of this model, several sensitivity analyses were performed with different gases (i.e., methane, CO₂, N₂ and associated gases) to compare the risk of each gas for future EOR strategies. APE tend to expand as the amount of injected gases increases, except for CO₂ gas injection, that showed another unconventional behavior for this crude oil. It was observed that for CO₂ gas injection below a certain temperature, asphaltene stability increased, which can be considered as a good inhibitor of asphaltene precipitation.

Résumé

L’instabilité des asphaltènes peut se produire lorsque des variations de pression, de température et de composition affectent les réservoirs d’huile conduisant à une réduction de la perméabilité, à l’altération de la mouillabilité et au blocage de l’écoulement dans les puits et les conduites. Par conséquent, il est crucial d’étudier le comportement des asphaltènes pour différentes conditions thermodynamiques en connaissant leur domaine de précipitation (APE, Asphaltene Precipitation Envelope) de manière préventive pour limiter les opérations couteuses de nettoyage. Le réservoir d’huile choisi pour cette étude a subi un déclin remarquable de sa production du fait de plusieurs années d’extraction et la récupération assistée (EOR, Enhanced Oil Recovery) a été considérée comme une solution prometteuse. Par conséquent, dans ce document, une étude détaillée basée sur des données de laboratoire est réalisée afin de prévoir les effets de d’injection de différents gaz lors du début de la précipitation des asphaltènes et pour empêcher toute précipitation ultérieure. L’équation d’état avancée Redlich-Kwong-Soave (RKSA) a été considérée pour établir l’enveloppe APE en utilisant le logiciel Multiflash (Infochem Co.). Pour le réservoir de pétrole sélectionné, une réduction de la température diminua la précipitation d’asphaltènes et fit chuter la pression de départ. Ce comportement diffère des résultats précédemment publiés. De nombreuses analyses de sensibilité ont été réalisées pour différents gaz (méthane, CO₂, N₂ et gaz associé) dans le but de comparer le taux de risque de chaque gaz pour différentes stratégies de récupération EOR. Les enveloppes APE ont tendance à croître lorsque la quantité de gaz injecté augmente, sauf pour de l’injection de CO₂ qui a révélé un comportement non conventionnel avec ce pétrole brut. Il a été constaté qu’avec l’injection de CO₂, en-dessous d’une certaine température, la stabilité des asphaltènes augmentait, ce qui peut être considéré comme un bon système d’inhibition de la précipitation des asphaltènes.