Etude des propriétés et comportement rhéologiques de mélanges à base de polysaccharides, utilisés comme additifs dans l'industrie pétrolière

Abstract

L'application des polymères dans les systèmes de récupération assistée du pétrole (EOR) est devenue une procédure efficace et rentable. Ces polymères hydrosolubles sont utilisés comme additifs et agents de contrôle de mobilité, notamment pour les opérations de forage, et récupération. Leur application résulte de leur aptitude à augmenter la viscosité du fluide, pour des concentrations relativement faibles. L'efficacité de divers types de polymère envisageables est liée en particulier au maintien de leur pouvoir viscosifiant dans les conditions d'utilisation imposées par la nature des gisements : stabilité dans le temps, par rapport à la température, au PH, au cisaillement et à la salinité du gisement. Ces polymères peuvent être de diverses origines (polymères naturels, semi-synthétiques et synthétiques). Dans ce travail, nous nous sommes focalisés sur la modification chimique des polysaccharides par greffage et par leur association en ''blends'' à différentes compositions, afin de leur conférer des propriétés originales requises pour les additifs de l'industrie pétrolière. Ces propriétés doivent servir également à remédier aux inconvénients liés à la biodégradation et la sensibilité aux fortes salinités. Notre démarche expérimentale a suivi deux orientations : - La première est basée sur la modification chimique du xanthane par greffage et copolymérisation de l'acrylamide sur ses groupements hydroxyles. Dans ces conditions, la réaction de synthèse a été activée par irradiation micro-onde. - La deuxième démarche consiste à préparer des mélanges en ''blends''de polysaccharides à base de xanthane et de dérivés cellulosiques : carboxyméthylcellulose (CMC) et hydroxyéthylcellulose (HEC). Les mélanges ont été préparés dans différents solvants à savoir, l'eau distillée et l'eau produite du gisement de Tin Fouyé Tabankort (TFT) selon des proportions variées pour chaque couple (XN/CMC et XN/HEC). La miscibilité de ces mélanges a été étudiée par viscosimétrie à différentes températures en utilisant les approches d'Huggins et de Chee et Sun. Les polymères ainsi préparés ont été caractérisés par spectroscopie infrarouge (FTIR), analyse thermique DSC et ATG, microscopie électronique à balayage (MEB). Pour étudier le potentiel de ces polymères dans la récupération assistée du pétrole, une analyse complète de leur comportement rhéologique a été réalisée en fonction des conditions réelles de température et de salinité d'exploitation du gisement spécifique (TFT), pour cela nous avons utilisé l'eau d'injection de nature géologique Lias et l'eau produite Ordovicien caractérisée par une salinité très élevée. Les solutions de polymère greffé, avec une viscosité et une élasticité accrues, ont montré qu'elles peuvent mieux contrôler la mobilité du système huile/polymère, ce qui améliore par conséquent l'efficacité de balayage de la solution de transfert. Une nette amélioration du comportement rhéologique par rapport au xanthane non modifié a été constatée. En effet, les pertes de viscosité dans les fluides d'injection (Lias) et dans l'eau du réservoir (Ordovicien) ont été largement atténuées. Dans la deuxième démarche, les blends de polysaccharides ont présenté une parfaite miscibilité et une amélioration de leurs caractéristiques d'écoulement par rapport au polysaccharide seul.