Coalescence des gouttelettes d’huile brute réelle dans un contexte EOR

Résumé

Le traitement des eaux de production au cours de la récupération assistée du pétrole par voie chimique (EORc) est l’une des préoccupations majeures de l’industrie pétrolière. Afin de pouvoir proposer des solutions d’amélioration des procédés de séparation liquide/liquide dans le traitement des eaux, il est nécessaire de mieux comprendre le comportement des gouttes d’huile vis-à-vis des phénomènes de déstabilisation des émulsions. En premier lieu, une stratégie multi-échelle combinant plusieurs techniques de caractérisation a été proposée dans le but d’étudier l’impact des sels, des polymères et des tensioactifs sur le comportement des gouttes d’huile. Les résultats de ces travaux ont permis d’avoir une meilleure compréhension des phénomènes de déstabilisation au sein des émulsions. Les sels (NaCl et CaCl2) en solution favorisent la coalescence et la floculation des gouttes d’huile en réduisant la répulsion électrostatique entre les interfaces eau/huile. La charge de surface des gouttes est diminuée en présence de sel à cause de l’écrantage des charges et à la diminution de la solubilité des tensioactifs naturels de l’huile dans la phase aqueuse. Le polymère HPAM 3630S en solution a plusieurs effets qui s’opposent sur le comportement des gouttes d’huile. Tout d’abord, il réduit le crémage des gouttes d’huile en augmentant la viscosité du milieu continu mais il favorise la formation de flocs qui accélère la cinétique de crémage. De plus, ce polymère réduit la vitesse de drainage du film mince aqueux. Enfin, le SDBS en solution réduit la tension interfaciale entre les phases et augmente la charge de surface des gouttes d’huile en s’adsorbant aux interfaces. Cependant, les tensioactifs naturels de l’huile en présence de SDBS mène à la formation d’un système complexe qui évolue dans le temps (transfert / réorganisation de l’interface) ce qui pourrait entraîner la déstabilisation des eaux de production.

mots clés

Titre traduit

Coalescence of crude oil droplets in EOR context
Résumé

The treatment of produced water during chemical enhanced oil recovery (EORc) is one of the main concerns of the oil industry. In order to be able to propose solutions for improving liquid/liquid separation processes in water treatment, it is necessary to understand the behaviour of oil droplets with regard to emulsion destabilisation phenomena. Firstly, a multi-scale strategy combining several characterisation techniques has been proposed in order to study the impact of salts, polymers and surfactants on the behaviour of oil droplets. The results of this work provided a better understanding of the destabilisation phenomena within emulsions. The salts (NaCl and CaCl2) in solution promote the coalescence and flocculation of oil droplets by reducing the electrostatic repulsion between the water/oil interfaces. The surface charge of the droplets is reduced in the presence of salt due to the screening of the charges and to the reduction of solubility of the oil's natural surfactants in the aqueous phase. The HPAM 3630S polymer in solution has several opposing effects on the behaviour of the oil droplets. First of all, it reduces the creaming of the oil droplets by increasing the viscosity of the continuous phase, but it promotes the formation of flocks which accelerate the creaming kinetics. In addition, this polymer reduces the drainage velocity of the aqueous thin film. Finally, SDBS in solution reduces the interfacial tension between the phases and increases the surface charge of the oil droplets by adsorbing at the interfaces. However, the natural surfactants in the oil interfere in presence of SDBS leads to the formation of a complex system that evolves over time (transfer / reorganisation of the interface) which could lead to the destabilisation of the produced water.