Origine des différences de propriétés de surface responsables des contrastes de mouillabilité des minéraux argileux des gisements pétroliers

par Alain Saada

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Eugène Papirer.

Soutenue en 1995

à Mulhouse .


  • Résumé

    La mouillabilité des roches réservoir des gisements pétroliers influence fortement la récupération du brut. On a constaté dans les roches réservoir constituées de grès argileux, que l'huile est toujours associée à la kaolinite, tandis que l'illite et les autres minéraux sont mouillés par la saumure. Pour comprendre les causes des différences de comportement de ces deux familles d'argile vis-à-vis de l'eau et des composés du pétrole brut six échantillons d'argile ont été sélectionnés, purifiés et caractérisés. Il a ensuite été vérifié que, dans les conditions du laboratoire, les illites sont plus hydrophiles que les kaolinites tandis que ces dernières présentaient une plus grande affinité pour les asphaltènes, en présence d'eau. L'explication des phénomènes observés, est apportée par une étude de chromatographie gazeuse inverse (CGI) à dilution infinie, puis à concentration finie. Dans chacun de ces deux modes d'application de la CGI, le rôle de l'eau préadsorbée sur l'argile est pris en considération. En dilution infinie, et en absence d'eau, nous avons mis en évidence l'existence sur la surface des argiles, de nanorugosités, sur lesquelles les sondes organiques sont fortement retenues. L'eau écrante ces sites, les rendant inaccessibles aux sondes n-alcanes injectées. Par CGI à concentration finie, les isothermes d'adsorption de quatre sondes organiques (l'hexane le benzène, l'isopropanol et la pyridine) sont tracés. En absence d'eau, ces sondes (à l'exclusion de l'isopropanol) interagissent plus fortement avec les illites qu'avec les kaolinites. L'interprétation des isothermes d'adsorption permet d'accéder à la courbe décrivant le nombre (ou la distribution) de sites en fonction de leur capacité (énergie) d'interaction avec une sonde donnée. En examinant l'effet de l'eau sur les allures des fonctions de distribution obtenues avec l'isopropanol et la pyridine, il est apparu que seules les interactions entre l'illite et l'isopropanol sont fortement dépendantes de la présence d'eau. On peut ainsi émettre l'hypothèse que les composants du pétrole brut les plus fortement retenus par les argiles échangent avec ces dernières des interactions de type liaisons H. On comprend alors pourquoi certains constituants du pétrole brut arrivent à déplacer l'eau de la surface de la kaolinite, mais pas de celle de l'illite. Ainsi, la kaolinite est mouillée par l'huile dans le gisement, tandis que l'illite ne l'est pas

  • Titre traduit

    Origin of the differences of surface properties responsible for the differences of wettability of clay minerals from reservoir rocks


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