Modélisation physique et prévention de l'endommagement des abords de puits par dépôts asphalténiques

Physical modeling and prevention of formation damage induced by asphaltene deposition in the near wellbore region

• Auteur / Autrice : Maria Eugenia Aguilera
• Direction : Emile Pefferkorn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pétrole -- Puits -- Complétion

Polluants

Copolymères séquencés

Sols -- Absorption et adsorption

Absorption et adsorption

Asphaltènes

Résumé

Le dépôt d'asphaltènes aux abords de puits provoque l'endommagement de la perméabilité qui cause des baisses sévères de la productivité. Les objectifs de ce travail sont de contribuer à la compréhension de l’endommagement des abords de puits par dépôts asphalténiques et d'explorer de nouvelles voies de prévention de l'endommagement fondées sur l'inhibition de l'adsorption d'asphaltènes sur la roche. Nous avons utilisé les bruts Weyburn, Hassi Messaoud et Arabian Light et des carottes de grès de Fontainebleau. Les résultats des expériences ont validé les lois physiques de l'approche dite colloïdale et ont mis en évidence que les asphaltènes se déposent selon les lois d'échelle efficacité de capture proportionnelle au cisaillement à la puisance -s. Nous avons mis en évidence l'existence de deux régimes de dépôt : (1) la cinétique de dépôt suit la loi d'échelle s=-2/3 (régime Diffusion Limited Deposition), et (2) la cinétique de dépôt suit la loi d'échelle s=-5/3 ou -2, en l’absence et en présence d’une barrière de potentiel, respectivement (régime Shear Limited Deposition). Nous avons mis en évidence l’existence d'un cisaillement critique seuil qui dépend de l'état d'agrégation des asphaltènes et à partir duquel la cinétique de dépôt change du DLD au SLD. Les résultats montrent l'existence d'un cisaillement critique limitant le dépôt. Par rapport à la prévention, nous avons utilisé un copolymère biséquencé dissous dans un solvant sélectif, l'effet inhibiteur du copolymère à été mis en évidence, les effets de la longueur des séquences et de la concentration du copolymère ont été étudiés. La mise en place du copolymère permettrait une protection plus efficace et durable.

Asphaltene deposition in the near wellbore region provokes permeability reduction and severe well productivity decline. The aims of this work are to investigate the kinetics of asphaltene deposition and to explore new ways to prevent asphaltene induced formation damage through avoiding asphaltene adsorption onto rock surface. Experiments were performed by injecting Weyburn, Hassi Messaoud and Arabian Light crude oils into sandstone cores. Asphaltene deposition takes place according to the scaling law of Diffusion Limited Deposition (DLD) and Shear Limited Deposition (SLD) regimes (capture efficiency proportional to shear rate at –s power law). The results demonstrated that above a lower critical shear rate, which depends on asphaltene aggregation state, the multilayer deposition kinetics is slowed down upon increasing injection flow rate. The dependence between deposition efficiency and shear rate switches from S = -2/3 (DLD) to -5/3 (SLD). We found that in the presence of an energy barrier the deposition efficiency power law becomes s=-2 in SLD. The results also put into evidence the existence of an upper critical shear rate value beyond which multilayer deposition is hindered. On the other hand, an innovative approach is proposed in order to avoid asphaltene adsorption, this approach consist in a dibloc copolymer adsorption onto porous media surface in order to mitigate asphaltene adsorption. In conclusion, the "colloidal approach" is a valuable route for asphaltene deposition modeling that can be used to develop a more realistic asphaltene near-wellbore damage model. The dibloc copolymer tested is an efficient way to diminish asphaltene induced formation damage.