Effet de l'incorporation de nanoparticules de silice sur la stabilité et le comportement rhéologique des formulations à base de gomme xanthane pour une utilisation en récupération assistée du pétrole

Effect of the incorporation of silica nanoparticles on the stability and rheological behavior of xanthan gum formulations for use in enhanced oil recovery

• Auteur / Autrice : Dayan Lizbeth Buitrago-Rincon
• Direction : Cécile Lemaitre, Julio Andrés Pedraza-Avella, Véronique Sadtler, Ronald Alfonso Mercado Ojeda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés, des produits et des molécules
• Date : Soutenance le 06/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga, Colombie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
• Jury : Président / Présidente : Gustavo Emilio Ramírez-Caballero
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Lemaitre, Véronique Sadtler, Romain Castellani, Lina Marcela Hoyos Palacio, Emiliano Ariza León, Philippe Marchal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Romain Castellani, Lina Marcela Hoyos Palacio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules de silice

Rhéologie

Nanofluides

Gomme de xanthane

Polymères hydrosolubles

Pétrole -- Récupération secondaire

Mots clés libres

Nanoparticules

Polymères

Nanofluides

Rhéologie

Nanoparticles

Polymers

Nanofluids

Rheology

Résumé

La demande croissante d'énergie à l'échelle mondiale et le déclin de la production pétrolière des champs existants ont suscité un intérêt pour les technologies de récupération assistée du pétrole (EOR). La production pétrolière primaire repose traditionnellement sur la pression du réservoir, mais à mesure que celle-ci diminue, des méthodes de récupération secondaire et tertiaire, y compris l'EOR, deviennent nécessaires. Les polymères hydrosolubles jouent un rôle essentiel dans l'amélioration de la viscosité de l'eau injectée en EOR, ce qui permet d'augmenter les taux de récupération du pétrole et de maintenir la stabilité dans diverses conditions de réservoir. Le polyacrylamide partiellement hydrolysé (HPAM) est un polymère couramment utilisé, mais il présente des inconvénients, suscitant ainsi l'intérêt pour des alternatives d'origine biologique telles que la gomme xanthane (XG). La gomme xanthane, malgré ses défis tels que les changements structuraux, représente une option prometteuse d'origine biologique pour l'EOR. Pour améliorer les performances des biopolymères comme la gomme xanthane, les chercheurs explorent l'utilisation de nanoparticules, en particulier les nanoparticules de silice. Ces nanoparticules peuvent réduire les changements structuraux dans la gomme xanthane et renforcer les liaisons entre les molécules grâce à des interactions chimiques. L'intégration de nanoparticules est une technique innovante qui montre un potentiel pour améliorer la stabilité des fluides lors de l'EOR. Cependant, il est nécessaire d'approfondir la compréhension des interactions entre les nanoparticules et les biopolymères, notamment dans diverses conditions environnementales et mécaniques. Cette recherche offre des perspectives prometteuses pour améliorer le comportement des fluides biopolymériques en EOR et présente une alternative efficace et respectueuse de l'environnement aux polymères synthétiques. Des recherches supplémentaires sont essentielles pour exploiter pleinement le potentiel de cette technologie, qui peut bénéficier à la fois à la durabilité environnementale et à la viabilité économique.

The increasing global energy demand and the decline in oil production from existing fields have spurred interest in Enhanced Oil Recovery (EOR) technologies. Primary oil production traditionally relies on reservoir pressure, but as this declines, secondary and tertiary recovery methods, including EOR, become necessary. Water-soluble polymers are crucial for enhancing the viscosity of injected water in EOR, improving oil recovery rates, and maintaining stability in various reservoir conditions. Partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) is a commonly used polymer, but it has drawbacks, leading to interest in bio-based alternatives like xanthan gum (XG). Xanthan gum, despite its challenges like structural shifts, presents a promising bio-based option for EOR. To enhance the performance of biopolymers like xanthan gum, researchers are exploring the use of nanoparticles, particularly silica nanoparticles. These nanoparticles can reduce structural changes in xanthan gum and strengthen bonds between molecules through chemical interactions. Nanoparticle integration is an innovative technique that shows potential for improving fluid stability during EOR. However, there is a need for deeper understanding regarding the interactions between nanoparticles and biopolymers, especially under various environmental and mechanical stresses. This research holds promise for improving biopolymeric fluid behavior in EOR and offers an effective and environmentally friendly alternative to synthetic polymers. Further research is essential to fully unlock the potential of this technology, which can benefit both environmental sustainability and economic viability.