Characterizing surface wettablility in reservoir rock core materials using novel Nuclear Magnetic Resonance techniques.

Kjernemagnetisk resonans (NMR) er en metode som har stort potensiale for karakterisering av fuktegenskaper til borekjerner innen petroleumsforskning. Spesielt har en av målsettingene til prosjektet vært at spesifisitet og følsomhet til eksisterende lavfelts-NMR metoder for karakterisering av fukting av borekjerner kan forbedres ved å anvende nye multi-dimensjonale NMR-målinger basert på dynamiske egenskaper som relaksasjon og diffusjon. I tillegg er høyfelts-NMR er en metode som er lite brukt innen karakterisering av borekjernemateriale. Denne metoden har et stort potensiale til å kunne karakterisere væske-overflate vekselvirkninger på et molekylært nivå. Ved å utforske nye metoder for prøvepreparering, kan høyfelts-NMR bli en mer etablert metode innen dette forskningsfeltet. Hovedmålsettingen har vært at en kombinasjon av lavfelts- og høyfelts-NMR kan gjøre det mulig å oppnå resultater som kan gi bedre karakterisering og økt kunnskap om fuktegenskaper både på et makroskopisk (bulk) og molekylært nivå. De metodene som er utviklet og de resultater som er oppnådd utgjør et svært viktig bidrag innen petroleumsforskning som benytter NMR som måleteknikk. Blant annet kan de lavfelts-metodene som er blitt utviklet og testet ut anvendes til å karakterisere fukting, væskedynamikk og poregeometri på en bedre måte enn tidligere. Dette har stor betydning for hvordan man skal tolke resultater fra NMR-logging, og hvordan man dermed skal kunne simulere væskeoppførsel i oljereservoarer. Dette er svært viktig innen strategier for økt oljeutvinning. De høyfelts-NMR målinger som er blitt utført har ført til økt kunnskap om hvordan vann og hydrokarboner vekselvirker med en mineraloverflate. Denne kunnskapen kan benyttes til å bedre forstå hva som er de underliggende molekylære mekanismene for endring av fuktegenskaper i et oljereservoar.

To increase oil production after primary recovery has ended, secondary and tertiary recovery methods have to be applied. The secondary methods are mainly based on injecting fluids to increase reservoir pressure, while in tertiary methods the mobility of t he fluids is increased by heating, injection of surfactants, or flooding with carbon dioxide. The wettability of the reservoir influences the residual oil saturation, the relative permeability and capillary pressure, and it is therefore a very important p roperty of reservoir rocks. For enhanced oil recovery using secondary and tertiary recovery methods it is therefore important to accurately characterize the reservoir with respect to wettability, and also to understand the underlying mechanisms behind the varying wettability properties. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy is a technique with unfulfilled potential for providing wettability data with more details, and can be used to gain increased understanding of liquid-surface interactions in reservoir rock core materials. The sensitivity and specificity of the existing low-field NMR methods for wettability characterization can be improved through the use of novel multidimensional-NMR measurements of relaxation and diffusion. We present two low-field NMR methods that we believe can be used for this purpose. High-field MAS-NMR is an under-utilized method for investigating the liquid-surface interactions that influence the observed wettablility properties. By investigating novel approaches t o proper sample preparations, we believe that high-field MAS-NMR can become a valuable technique for wettability investigations. Our approach is to combine the use of low-field NMR and high-field NMR methods in order to establish an improved experimental procedure for characterizing reservoir rock core wettability that is less time consuming, more detailed, and that leads to an increased understanding of the underlying mechanisms that determine the wettability.