Adsorption/rétention du polymère dans les milieux poreux

Adsorption/Retention of Polymer Solution in Porous Media

• Auteur / Autrice : Bauyrzhan Satken
• Direction : Henri Bertin, Abdelaziz Omari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 19/05/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Azita Ahmadi-Sénichault
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri Bertin, Abdelaziz Omari, Azita Ahmadi-Sénichault, Irina Panfilov, Daniel Broseta, Thierry Leblanc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Irina Panfilov, Daniel Broseta

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères

Matériaux poreux

Adsorption

Mots clés libres

Adsorption

Milieux poreux

Polymer

Adsorption

Porous media

Polymer

Résumé

L'un des problèmes majeurs rencontré lors de l'injection de polymère pour l'EOR est la perte de polymère pendant l'injection due à la rétention / adsorption ainsi que le possible endommagement du réservoir du à des phénomènes mécaniques. Aussi, les compagnies pétrolières cherchent à minimiser cette perte de polymère.Pour comprendre la rétention des polymères dans les roches réservoirs, nous avons réalisé plusieurs études expérimentales « coreflood » en étudiant l'influence de la nature des polymères et de la perméabilité des roches (perméabilité élevée et intermédiaire pour des grès de Bentheimer et Berea), le poids moléculaire des polymères (faible et élevé) et la concentration de polymère (de diluée à semi-diluée).Dans des conditions monophasiques et à haute perméabilité, nous montrons que la rétention du polymère corrigée du volume de pore inaccessible (IPV) dépend du régime de concentration du polymère: la rétention augmente rapidement avec la concentration en polymère (Cp), en régime dilué et augmente plus faiblement dans le régime semi-dilué. De plus, l'utilisation d'un polymère de faible poids entraîne une perte de matière élevée et, dans le cas d'un poids moléculaire élevé et d'une faible perméabilité, un colmatage du milieu est mis en évidence.De plus, des expériences diphasiques en condition tertiaire ont été réalisées dans des conditions de mouillabilité à l’eau et intermédiaire. La première série d'expériences a été réalisée sur le milieu poreux natifs de Bentehimer mouillables à l'eau. La deuxième série d'expériences a été réalisée en modifiant d'abord la mouillabilité des mêmes milieux poreux, en les soumettant à un vieillissement en présence de pétrole brut pour altérer la mouillabilité initiale.Nos résultats montrent principalement que la rétention du polymère diminue lorsque l'huile est présente dans le système poreux en raison d'un volume poreux inaccessible occupé par l'huile résiduelle. Cependant, la rétention est encore plus faible dans les milieux poreux de mouillabilité intermédiaire car la surface des pores est partiellement couverte d'huile. Une explication phénoménologique est proposée qui soutient les comportements observés.

One of the major issues of polymer flooding in EOR is the loss of polymer material during injection due to retention/adsorption and even the formation damage because of other mechanical phenomena. So, operating companies usually look for minimizing this polymer loss.To understand the retention of polymers in reservoir rocks, we carried out several coreflood experimental studies by investigating the influence of rock nature and permeability (high and intermediate permeability considering Bentheimer and Berea sandstones), polymer molecular weight (low and high), and concentration of polymer solutions (from dilute to semi-dilute).Under monophasic conditions and high permeability, we show that the polymer retention if corrected for inaccessible pore volume (IPV) depends on the polymer concentration regime: retention increases rapidly with polymer concentration (Cp), in the dilute regime and increases then very weakly in the semi-dilute regime. Moreover, the use of low polymer weight results in a high material loss, and in the case of high molecular weight and low permeability, plugging is evidenced.Besides, diphasic tertiary experiments were performed under water-wet and intermediate wet conditions. The first set of experiments was performed on the native water-wet Bentheimer porous medium. The second set of experiments was performed by altering first the wettability of the same porous media, by submitting them to ageing in presence of crude oil.Our results mainly show that the polymer retention decreases when the oil is present in the porous system due to additional inaccessible pore volume as added volume is now occupied by residual oil. However, the retention is even smaller in intermediate wet porous media because the pore surface is partially filled by oil. A phenomenological explanation is proposed that supports such observed behaviors.