Contribution A L'etude Rheologique Et Hydrodynamique Du Systeme Fluide Injecte/roche Reservoir / Petrole Et /ou Gaz Pour La Recuperation Optimisee Des Ressources Energetiques

Résumé: Cette presente these entre dans la strategie de recuperation amelioree du petrole (RAP) par voie chimique. Le but est de developper un fluide complexe Alkaline-Surfactant-Polymer (ASP) performant dans les conditions de reservoir (salinite, temperature) en vue d fune application pilote. L faspect technique tel que la faisabilite et la viabilite economique de l foperation est prise en consideration. La formulation et l foptimisation du fluide ASP ont ete definies par des etudes de i) compatibilite des agents chimiques avec les conditions du reservoir, ii) comportement de phase des systemes complexes avec l fhuile, iii) etude de la dynamique de la tension interfaciale entre le fluide complexe et l fhuile, iv) rheologie des fluides complexes, v) evaluation des performances des fluides complexes ASP par des tests de deplacement de l fhuile residuelle (Core-Flood). Le developpement des fluides ASP a ete realise a travers un protocole experimental incluant dans un premier lieu un criblage des agents chimiques par des tests de compatibilite dans les conditions du reservoir. La compatibilite des surfactants de type non-ioniques poly-ethoxyles a ete effectuee par des mesures de leurs points de trouble (PT) en fonction de la concentration du carbonate de sodium (0,1 - 2,0 %). Les tensioactifs consideres comme compatibles sont ceux dont la temperature de leurs points de trouble est superieure a 51 ‹C (temperature du reservoir cible) sur toute la gamme de concentration de Na2CO3 prise en consideration. Dans un premier lieu, ces mesures de point de trouble ont permis de demontrer l fimportance de la structure moleculaire (degre d fethoxylation et longueur de la chaine alkyle) sur la compatibilite des surfactants et d feliminer ceux dans le PT est inferieur a 51 ‹ C. L feffet de la structure moleculaire sur le point de trouble et par consequent sur la compatibilite a ete principalement interprete en termes de solubilite des surfactants en phase aqueuse. D fautre part, nous avons mis en evidence la variation lineaire (inversement proportionnelle) du point de trouble des surfactants non-ioniques en fonction de la concentration de Na2CO3. Cette variation a ete attribuee aux effets salting-out des ions de Na+ et CO32- en solution aqueuse. La formulation et l foptimisation des fluides ASP ont ete definies par des tests de comportement de phase par balayage des concentrations des agents chimiques a differentes fractions d fhuile (WOR), permettant par la meme occasion de developper des diagrammes d factivites. Les mesures de la dynamique de la tension inter-faciale entre le fluide complexe et le brut ont permis de mettre en evidence les interactions favorisant un synergisme ou un antagonisme entre les agents chimiques ainsi que l feffet de la nature et la structure moleculaire des surfactants. A ratios bien definis ; les surfactants synthetiques selectionnes ont demontre un excellent synergisme avec les surfactants carboxyliques generes in-situ par le brut en contact de solution alcaline. Ce synergisme, attribue principalement aux interactions intramoleculaires et intermoleculaires entre les surfactants synthetique et naturel (soap), s fest traduit par une reduction exceptionnelle de la tension interfaciale (TIF) de l fordre de 10-3 mN/m. Dependamment de la concentration, le polymere peut contribuer a la reduction de la TIF en presence de surfactant et d fagent alcalin. Des courbes d fecoulement de solutions polymeriques ont ete developpees a differente concentrations de polymere mettant en evidence le caractere non-newtonien et viscoelastique des fluides complexes ASP. La concentration du polymere de type polyacrylamide partiellement hydrolyse (PAPH) a ete ajustee pour atteindre une viscosite v du fluide ASP cible a 100 cp, suffisante pour un deplacement efficace du brut. L feffet de la concentration du surfactant ainsi que de Na2CO3 sure la viscosite de la solution de polymere (PAPH) ont ete pris en consideration dans les travaux de cette these. Les performances des fluides complexes formules ont ete validees par des tests de deplacement du brut (core flood). Un taux de recuperation de 50 - 60 % a ete observe lors de l finjection d fun volume de 0,3 VP des fluide ASP formules suivi de 0,7 VP de polymere (polymer drive) sur des roche de Berea (. 200 mD). Des taux de recuperation superieurs a 95% ont ete observes sur des roches du type Bentheimer (. 3000 mD) pour des concentrations d fagents chimiques relativement faibles c = 0,9 % (c = 0,3%*0,3 VP), ce qui garantit la viabilite economique de l foperation et reflete une excellente strategie de formulation de fluide complexe. D fautre part, cette these apporte une interpretation et des discussions detaillees des resultats en plus d fun etat d fart complet.

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