Interactions entre molécules amphiphiles in situ et tensioactifs synthétiques pour la récupération d'huile réactive

Interaction between synthetic surfactants and in situ surfactants for enhanced oil recovery

• Auteur / Autrice : Anthony Hutin
• Direction : Jean-François Argillier, Dominique Langevin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matière molle et systèmes divisés
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides naphténiques

Tension superficielle

Pétrole -- Récupération secondaire

Résumé

Ce travail concerne la compréhension des interactions entre les tensioactifs naturels du brut (endogènes) et les tensioactifs synthétiques ajoutés dans le cadre de la récupération assistée du pétrole (EOR). Un brut réactif contient des molécules amphiphiles, asphaltènes et acides naphténiques, qui agissent comme des tensioactifs naturels en présence d'interface. Lors d'une opération EOR, la valeur du pH influe sur l'ionisation des fonctions acides et/ou basiques des tensioactifs naturels du brut les rendant globalement beaucoup plus hydrophiles ce qui augmente leur affinité pour l'interface. Nous avons montré qu'il existe une forte interaction entre un tensioactif anionique sulfoné (SDBS) et les tensioactifs in situ d'un brut lourd acide. Des tensions interfaciales ultra-basses (<10-3 mN/m) ont été obtenues à pH 11 avec un faible ajout de SDBS (~0,05 wt%). Différentes dynamiques de tensions interfaciales ont été mesurées en présence de SDBS aux pH extrêmes avec des effets transitoires importants. Ces effets sont le résultat du transfert des molécules du brut vers l'eau. Les transferts de masse des molécules amphiphiles du brut ont été mis en évidence par la mesure du pH de la phase aqueuse en contact avec le brut. En absence de SDBS, nous observons également le transfert des bases du brut à pH acide. Avec la prise en compte du comportement acido-basique du brut, nous avons mis au point un modèle qui permet de prédire l'évolution du pH final d'un solution aqueuse en contact avec une huile acido-basique en fonction des différents paramètres (acidité, pka,. . . ).

This work deals with the understanding of interactions between in situ (or indigenous) surfactants and added synthetic surfactants for Enhanced Oil Recovery (EOR). Heavy crude oils contain amphiphilic moclécules, such as asphaltenes and naphthenic acids, wich ar natural surfactants. Durinf an EOR operation, pH influences the ionization of acidic and/or basic species of crude oil making thm more hydrophylic that inscreases their affinity for the interface. In this study, we showed that there is a strong interaction between a sulfonated anionic surfactant (SDBS) and in situ surfactant of an acidic heavy oil. Ultra-low interfacial tensions (<10-3 mN/m) were obtained at pH 11 with a small addition of SDBS (~0,05 wt%). Different dynamics of interfacial tensions were measured in the presence of SDBS for extreme pH with significant transient effects. These are the result of transfers of molecules from crude oil to water. Mass transferrs of amphiphilic molecules from crude oil were highlighted by measuring the pH of the aqueous phase in contact with crude oil. Without SDNS, crude oil act as an acid oil with the transfer of acids at basic pH. In the presence of SDBS, we also observe the transfer of bases of crude oil at acidic pH. Taking into account the acid-base behavior of crude oil, we developed a model to predict the evolution of the final pH of an aqueous solution in contact with an acid-base oil according to different parameters (acidity, pka,. . . ).