Transport de solutions de polymère dans des milieux poreux contrôlés de différentes minéralogies

Transport of polymer solutions in controlled low permeability porous media of various mineralogies

• Auteur / Autrice : Imane Guetni
• Direction : Frédéric Villiéras, Claire Marlière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 15/10/2019
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Montargès-Pelletier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Villiéras, Claire Marlière, Henri Bertin, Arne Skauge, Jocelyne Brendlé, Nicolas Gaillard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Henri Bertin, Arne Skauge

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pétrole -- Récupération secondaire

Perméabilité

Gisements pétrolifères -- Injections d'eau

Écoulement en milieux poreux

Polymères

Mots clés libres

Polymère

Transport en milieu poreux

Injectivité

Faible perméabilité

Récupération assistée du pétrole

Polymer

Transport in porous media

Injectivity

Low permeability

Enhanced oil recovery

Résumé

La récupération assistée du pétrole est considérée comme une option intéressante pour les réservoirs à faible perméabilité. Cependant, son application peut s'avérer difficile pour des perméabilités inférieures à 100mD, en raison des problèmes d'injectivité et de rétention élevée des additifs chimiques fréquemment observés dans ces cas. Ce travail de thèse vise à étudier l'impact des paramètres physico-chimiques et minéralogiques sur le transport des solutions de polymère dans des milieux poreux modèles de faibles perméabilités. Pour cela, des expériences d'injection de polymère ont été menées en utilisant des solutions d'HPAM de différentes forces ioniques et duretés et quatre milieux granulaires à base de quartz et trois types d'argiles: kaolinite, illite et smectite. Les résultats confirment le rôle majeur joué par la composition de l'eau d'injection (salinité et dureté) sur la conformation des polymères et sur les interactions polymères-minéraux. De fortes interactions entre le polymère et l'argile sont mises en évidence avec des différences significatives selon le type d'argile : bonne propagation et rétention élevée du polymère dans une argile non chargée et non gonflante (kaolinite) et faible propagation avec une rétention plus faible que prévu dans les argiles chargées ou gonflantes (illite, smectite). Ces résultats constituent de nouveaux éléments pour la compréhension du transport des solutions de polymères dans les réservoirs de grès à faible perméabilité.

Chemical Enhanced Oil Recovery (EOR) is considered as an attractive option for low permeability reservoirs, in particular where lack of gas supply does not allow gas injection processes. However, its application can be challenging for permeabilities below 100mD, as poor injectivity and high chemical retention are frequently observed in these cases. This work aimed at investigating the impact of both chemical and mineralogical parameters on the transport of polymer solutions in well-controlled low permeability porous media. For that, polymer injection tests were carried out using HPAM solutions of different ionic strengths and hardnesses and four granular sand-clay packs using quartz and three types of clays: kaolinite, illite and smectite. Results confirm the major role played by the injection water composition (salinity and hardness) on polymer conformation and on polymer-minerals interactions. Strong interactions between polymer and clay are evidenced with significant differences according to the clay type: good propagation and high polymer retention in an uncharged and non-swelling clay (kaolinite) and poor propagation with lower retention than expected in charged or swelling clays (illite, smectite). These outcomes stand as new elements for understanding the transport of polymer solutions in low permeability sandstone reservoirs.