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16 //. expertise Eor s 1 2 1. étude du comportement physico-chimique de mélange brut/solution aqueuse de tensioactif. 2. les équipes du prDMl ont pour vocation de transformer les innovations de la recherche en expérimentations opérationnelles. pp prometteurs pour des gisements chauds et à forte salinité, ils présentent toutefois une faiblesse majeure : générés par des bactéries, ils sont aisément biodégradables. une propriété qu’il est primordial de pallier pour garantir leur pérennité face aux bactéries présentes dans les réservoirs. Des savons pour huiLe résiDueLLe au-delà de la simple accélération de la récupération que permettent les polymères en optimisant le drainage de l’huile mobile, c’est désormais une véritable amélioration des performances qui est visée avec les tensioactifs, seconde classe des molécules mises en jeu par l’Eor chimique. ces derniers ont en effet le pouvoir de déloger la fraction d’huile immobile piégée dans le réservoir, dite “résiduelle”, et laissent entrevoir des perspectives d’augmentation de l’extraction de l’huile de 20 à 40 %. À l’instar des savons, les tensioactifs possèdent une tête hydrophile et une queue lipophile. cette propriété les pousse à venir se placer à l’interface de l’huile et de l’eau, ce qui a pour conséquence de faire s’effondrer la tension interfaciale (voir l’encadré) et de créer une micro-émulsion, mélange stable d’huile et d’eau. En pratique, ils présentent toutefois le défaut de s’accrocher, au fil de leur avancée dans la formation, sur la surface de la roche réservoir et il faut, pour limiter ce phénomène d’adsorption, ajouter des alcalins à la solution aqueuse injectée : ces molécules basiques augmentent la charge négative sur la surface des roches et repoussent les tensioactifs, eux-mêmes chargés négativement. Des tensioaCtifs sur mesure il existe de nombreuses familles de tensioactifs, aux arrangements moléculaires très variés, et toute la difficulté en matière d’Eor consiste à trouver la juste formulation, parfaitement adaptée aux caractéristiques du champ candidat à leur mise en œuvre (qualité de l’eau, salinité, pH, composition de l’huile, température, etc.). la solution passe par la connaissance fondamentale du rapport entre la structure des molécules et leurs propriétés. il s’agit en effet d’obtenir les interactions les plus fortes possible, et d’égale énergie, entre la queue du tensioactif et l’huile d’une part, et entre la tête du tensioactif et l’eau d’autre part. la micro-émulsion créée, quant à elle, doit être la plus volumineuse possible, mais rester fluide, et donc exempte des microgels susceptibles d’être induits par l’arrangement spatial des tensioactifs à l’interface huile/eau. Et c’est parfois le comportement d’un mélange de deux tensioactifs qu’il faut comprendre et maîtriser… les recherches sur la mise au point de nouvelles formulations, menées en étroite collaboration avec l’industrie chimique, sont conduites par l’équipe de total petrochemicals France. celle-ci, qui travaille pour le compte du projet Eor dans ses laboratoires de lacq, s’appuie
Récupération dopée à Châteaurenard Mené de 1983 à 1985, le Pilote de micro-émulsion industriel de Châteaurenard (sud du Bassin parisien) a démontré l’extraordinaire potentiel des tensioactifs sur une huile visqueuse (40 cP). Avant sa mise en œuvre, la récupération atteignait 40 % et le champ produisait 90 % d’eau. Les réservoirs sableux, enfouis à 600 m de profondeur, avaient une bonne perméabilité et une faible salinité. Déployée sur un dispositif de quatre puits injecteurs et neuf producteurs, l’injection d’une micro-émulsion préparée en surface (huile, en la matière sur l’expérience et le savoir-faire physico-chimique acquis lors du développement du pilote de micro-émulsion industriel de châteaurenard (voir encadré). un piLote en perspeCtive c’est à la définition d’un nouveau pilote que se consacrent aujourd’hui les équipes. ce pilote en five spots (un puits injecteur au centre d’un carré de 100 m de côté borné par quatre producteurs) sera implanté sur un champ mature situé dans un environnement offshore. il visera, dans une zone du champ produisant à fort pourcentage d’eau, des réservoirs inconsolidés de bonne perméabilité. l’objectif est de démontrer la capacité des tensioactifs à y produire, de manière économique, l’huile résiduelle ayant résisté aux méthodes classiques de récupération. l’opération, prévue pour se dérouler durant trois mois environ avant la fin 2011, verra l’injection de bouchons de tensioactifs/alcalins, puis de bouchons de polymères pour améliorer le contrôle de la mobilité de l’eau. Si le test est positif, l’extension de ce procédé à l’ensemble du champ ouvrirait la voie à une récupération additionnelle estimée à 20 % de l’accumulation d’huile initiale. outre la mise au point des tensioactifs adéquats, d’importantes études ont été menées pour estimer aussi précisément que possible la saturation de l’huile résiduelle de ce champ, une question stratégique, puisque à la base de l’estimation de la récupération incrémentale potentielle. Elles ont porté notamment sur la redéfinition des modèles géologiques et réservoir dans la zone du pilote ainsi que sur la mise au point d’une stratégie de monitoring par injection de traceurs. L’enjeu Des Carbonates les réservoirs carbonatés sont plus difficiles d’accès aux procédés chimiques de récupération améliorée. un défi pour les équipes de r&D alors que le Moyen-orient, dont on estime qu’il recèle près de 60 % des réserves d’huile conventionnelle encore à produire, reste une zone stratégique pour l’avenir. adapter les techniques chimiques aux spécificités des carbonates suppose en effet de surmonter deux écueils majeurs, ce dont la r&D de total a fait l’une de ses priorités. le premier tient à la très forte hétérogénéité des milieux carbonatés, associée à des perméabilités plus faibles, et souvent à la présence de réseaux de fractures complexes dans ce type de réservoir où l’eau injectée peut se faufiler préférentiellement par le réseau de fissures et être produite sans avoir balayé efficacement l’ensemble de la matrice. le second découle de la forte affinité entre les carbonates et les produits chimiques. Dans un environnement carbonaté, ces derniers ont en effet une propension bien plus forte que dans les réservoirs argilo-gréseux à se coller à la roche, entraînant une consommation trop forte de produits. or, si les produits actifs se fixent dans le premier centimètre de roche rencontré, ils ne pénétreront guère dans la matrice… tensioactifs, eau, etc.) a été suivie par celle d’un bouchon de polymères. Au terme de l’opération, la récupération finale, augmentée de 27 points, a atteint près de 70 %. Une performance remarquable au regard de la viscosité de l’huile cible. Déformer les gouttes d’huile Tout système tend à prendre la forme la moins coûteuse en énergie. Comme, dans un système huile/eau, c’est à l’interface que l’énergie est la plus élevée, l’huile adopte une forme sphérique, de manière à limiter la surface de contact. Mais les molécules d’huile situées à la périphérie, déséquilibrées par leur contiguïté avec les molécules d’eau, cherchent à entrer à l’intérieur de la goutte pour y retrouver leur équilibre, engendrant une pression capillaire qui empêche la goutte de se déformer. Or, pour produire une telle goutte d’huile piégée dans le réseau poreux d’un réservoir par un balayage à l’eau, il faut la faire passer dans des seuils de pores plus petits, et donc la déformer. C’est là qu’interviennent les tensioactifs qui, en faisant chuter la tension interfaciale, abaissent la pression capillaire et permettent la déformation de la goutte.
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