Studio dell'equilibrio gas-liquido di idrocarburi C1-C5 nei fanghi di perforazione

The following thesis work was carried out as part of the research report between the Politecnico of Milan and the company GEOLOG s.r.l. providing the service of mudlogging for companies operating in the extraction and exploration of hydrocarbons in the subsurface. The objective of this work was to evaluate a "constant of distribution" for the fluids used in the drilling works, defining this constant as the ratio of the amount of hydrocarbon dissolved in the liquid phase and the amount on it being in balance gas. To do this in the laboratory has been built a plant adapted to simulate the absorption of hydrocarbons during the drilling and their subsequent desorption; in the second phase was carried out the analysis of the quantity of hydrocarbons desorbed by gaschromatography. The constant of distribution was calculated by analyzing the concentration of the gas desorbed from a saturated mud, in a closed volume, until the attainment of equilibrium conditions. The coefficient, thus defined, is used to determine the amount of gas present in the mud analyzing the head space by gas chromatography. The motivation of our work is in fact to optimize the recovery of the mud. Our tests were carried out by studying the absorption and desorption of five hydrocarbon gases (C1-C5) in three different mud, chosen and supplied by GEOLOG, at a temperature of 50 ° C. Three tests were conducted also with only ethane gas in each mud at 40 ° C. The data show, for the tests at 50 ° C, a behavior for increasing the absorption, proportional to the molecular weight of the gases. Then comparing with the corresponding tests at 40 ° C there is an increase in the amount absorbed. The partition coefficient presented a decreasing trend with increasing molecular weight of the gas with which it has interacted. For each gas, the increase of the polymer fraction, there is a decrease in the value of the coefficient. Then comparing with that calculated at 40 ° C was observed an increase of the value compared to the case at 50 ° C, except for LT-OBM, the case in which the value remained constant.

Il seguente lavoro di tesi è stato svolto nell’ambito del rapporto di ricerca tra Politecnico di Milano e la società GEOLOG s.r.l. fornitrice del servizio di mudlogging per società che operano nel settore dell’estrazione e ricerca di idrocarburi nel sottosuolo. L’obiettivo di questo lavoro è stato di valutare una “costante di ripartizione” per i fluidi utilizzati nelle opere di trivellazione, definendo tale costante come il rapporto tra la quantità di idrocarburo disciolto nella fase liquida e la quantità su di esso in equilibrio in fase gassosa. Per far questo in laboratorio è stato costruito un impianto atto a simulare l’assorbimento di idrocarburi durante la trivellazione ed il loro successivo desorbimento; in quest’ultima fase è stata realizzata l’analisi dei quantitativi di idrocarburi desorbiti per via gascromatografica. La costante di ripartizione è stata calcolata analizzando la concentrazione dei gas desorbiti da un fango saturo, in un volume chiuso, fino al raggiungimento delle condizioni di equilibrio. Il coefficiente così definito è utilizzabile per determinare la quantità di gas presente nel fango analizzando lo spazio di testa tramite gascromatografia. La motivazione del nostro lavoro è infatti quella di ottimizzare il recupero del fango. Le nostre prove sono state condotte studiando l’assorbimento e il desorbimento di cinque gas idrocarburici (C1-C5) con tre diversi fanghi, scelti e forniti da GEOLOG, alla temperatura di 50°C. Sono state condotte inoltre tre prove con solo gas etano in ognuno dei fanghi a 40°C. I dati evidenziano, per le prove a 50°C, un comportamento crescente per l’assorbimento, proporzionale al peso molecolare dei gas. Confrontando poi con le rispettive prove a 40°C si nota un aumento della quantità assorbita. Il coefficiente di ripartizione ha presentato un andamento decrescente all’aumentare del peso molecolare del gas con cui ha interagito. Per ogni singolo gas, al crescere della frazione polimerica, si nota una diminuzione del valore del coefficiente. Confrontando poi con quello calcolato a 40°C si è osservata una crescita del valore rispetto al caso a 50°C, eccetto che per LT-OBM, caso in cui il valore è rimasto costante.