Estimation of API gravity of oils through pyrolysis

Oil and gas industry is one of the most crucial industries powering the modern world. Given the substantial costs associated with oil production, characterizing the fluid's properties prior to production commencement would be extremely valuable. The economic value of an oil sample can vary significantly based on its characteristics, like the density which determines how the fluid is composed, and the viscosity. These two properties are strictly linked. The quality of oil is not solely determined by the economic value of the fluid but can also be related to the ease of extraction: high-quality oils are typically light and easier to extract. One such property distinguishing high-quality oil from low-quality oil is the API gravity, which measures the density of a hydrocarbon mixture. Traditional methods for measuring the API gravity have some drawbacks: they require non-negligible amount of oil, are costly, and usually performed after the start of the production. This work, realized in collaboration with GEOLOG, a service company specialized in monitoring drilling activities and in characterizing the subsurface environment using only surface data, is based on the idea to leverage a well-known technology to devise a method for estimating the API gravity of the fluid directly from the cuttings. To achieve this, a dataset was created by collecting 28 oils from various parts of the world and adsorbing them onto two different lithologies, sandstone and dolomite. Before the adsorption process, the 28 oils were characterized via traditional method, and the obtained value of API gravity has been used as reference. Starting from a thorough literature analysis, we were able to identify two parameters that exhibit a strong correlation with API gravity, with correlation coefficients (R2) of 0.855 and 0.801 respectively. Since the analysis is conducted on the cuttings, these correlations can be considered reliable for offering an initial estimate of the API gravity of the produced fluid before the onset of production operations.

L'industria petrolifera e del gas è una delle industrie più cruciali che alimentano il mondo moderno. Date le notevoli spese associate alla produzione del petrolio, caratterizzare le proprietà del fluido prima dell'avvio della produzione sarebbe estremamente vantaggioso. Il valore economico di un campione di petrolio può variare significativamente in base alle sue caratteristiche, come la densità che determina la composizione del fluido e la viscosità. Queste due proprietà sono strettamente legate. La qualità del petrolio non è determinata solo dal valore economico del fluido, ma può anche essere correlata alla facilità di estrazione: i petroli di alta qualità sono di solito leggeri e più facili da estrarre. Una delle proprietà che distingue il petrolio di alta qualità da quello di bassa qualità è la gravità API, che misura la densità di una miscela di idrocarburi. I metodi tradizionali per misurare la gravità API presentano alcuni svantaggi: richiedono una quantità non trascurabile di petrolio, sono costosi e di solito vengono eseguiti dopo l'inizio della produzione. Questo lavoro, realizzato in collaborazione con GEOLOG, un'azienda specializzata nel monitorare le attività di perforazione e nella caratterizzazione dell'ambiente sotterraneo utilizzando solo dati superficiali, si basa sull'idea di sfruttare una tecnologia ben nota per ideare un metodo per stimare la gravità API del fluido direttamente dai detriti di perforazione. Per raggiungere questo obiettivo, è stato creato un dataset raccogliendo 28 oli provenienti da diverse parti del mondo e adsorbendoli su due diverse litologie, arenaria e dolomia. Prima del processo di adsorbimento, i 28 oli sono stati caratterizzati tramite un metodo tradizionale, e il valore ottenuto della gravità API è stato utilizzato come riferimento. A partire da un'approfondita analisi della letteratura, siamo stati in grado di identificare due parametri che mostrano una forte correlazione con la gravità API, con coefficienti di correlazione (R2) rispettivamente di 0,855 e 0,801. Poiché l'analisi viene condotta sui detriti di perforazione, queste correlazioni possono essere considerate affidabili per offrire una stima iniziale della gravità API del fluido prodotto prima dell'inizio delle operazioni di produzione.