La saumure à faible salinité injectée dans le pétrole brut forme des gouttelettes nanométriques qui aident à séparer le pétrole de la roche dans les réservoirs, selon les ingénieurs de l'Université Rice. L'anneau noir autour des gouttelettes, vu dans une image au microscope électronique cryogénique, est l'asphaltène. Crédit :Wenhua Guo/Université du riz
Maintenant, il est prouvé que l'huile et l'eau se mélangent. Sorte de.
Des scientifiques de la Brown School of Engineering de l'Université Rice montrent que des gouttelettes d'eau salée microscopiques émulsionnent le pétrole brut lorsque chacune a la bonne composition. Il est important de comprendre comment ils se combinent pour améliorer la récupération du pétrole.
L'ingénieure en chimie et biologie du riz Sibani Lisa Biswal et ses collègues se sont donné beaucoup de mal pour caractériser les trois éléments les plus importants pour la récupération du pétrole :la roche, l'eau et le brut lui-même.
Ils ont confirmé que les puits sont plus productifs lorsque l'eau avec la bonne concentration en sel est soigneusement adaptée à la fois au pétrole et à la roche, formation de carbonate ou de grès. Si la saumure à faible salinité peut créer des gouttelettes d'émulsion dans un brut spécifique, la saumure semble également altérer la mouillabilité de la roche. La mouillabilité détermine la facilité avec laquelle la roche libère du pétrole.
Les travaux de l'équipe sont publiés dans la revue Nature en libre accès Rapports scientifiques .
Le co-auteur principal Jin Song a déclaré que les premiers indices de l'effet de l'eau de mer provenaient de puits de la mer du Nord. « Les compagnies pétrolières ont découvert que lorsqu'elles injectaient de l'eau de mer, qui a une salinité relativement faible, la récupération du pétrole était étonnamment bonne, " il a dit.
Même avec cette compréhension, il a dit que la recherche a été limitée. "Habituellement dans l'industrie pétrolière et gazière, lorsqu'ils recherchent de l'eau à faible salinité, ils ont tendance à se concentrer sur l'effet de la saumure et à ignorer l'effet de l'huile, " dit Song, qui a obtenu son doctorat. à Rice cette année et est maintenant chercheur chez Shell.
La saumure à haute salinité mélangée à du pétrole brut ne semble pas s'émulsifier comme le fait la saumure à faible salinité, selon les ingénieurs de l'Université Rice qui étudient le phénomène. Leurs résultats ont des implications pour la récupération améliorée du pétrole. Crédit :Wenhua Guo/Université du riz
"Donc, les gens n'ont pas été en mesure de trouver un bon indicateur ou une quelconque corrélation entre l'efficacité de l'eau à faible salinité et les conditions expérimentales, ", a-t-il déclaré. "Notre travail est le premier à identifier certaines des propriétés de l'huile qui indiquent à quel point cette technique peut être efficace dans un domaine spécifique.
L'équipe a testé comment la saumure injectée est dispersée et comment elle affecte la tension interfaciale des huiles et les interactions électrostatiques avec la roche.
« Comment caractériser la mouillabilité avec précision est un défi, " Biswal a dit. " Souvent, nous supposons que la roche réservoir souterraine est dans un état mixte-humide, avec des régions humides d'huile et des régions humides d'eau.
« Si vous pouvez transformer vos sites humides d'huile en sites humides d'eau, alors il y a moins de force motrice pour maintenir l'huile à la surface minérale, " dit-elle. " En injection d'eau à faible salinité, la saumure est capable de déplacer l'huile piégée. Lorsque vous passez de l'huile humide à l'eau, l'huile est libérée de la surface minérale."
Les chercheurs ont testé deux saumures, une haute salinité et une avec un quart de la salinité de l'eau de mer, sur carottes calcaires de l'Indiana contre six bruts du golfe du Mexique, Asie du Sud-Est et Moyen-Orient et un septième pétrole additionné d'asphaltènes. Ils ont découvert que la saumure à haute salinité empêchait clairement les gouttelettes d'eau de s'émulsifier dans le brut, contrairement aux échantillons à faible salinité.
Pour mieux comprendre la nature thermodynamique de l'émulsion, Le chercheur scientifique Wenhua Guo a pris des images au microscope électronique cryogénique d'environ 100 mélanges d'huile et d'eau. Parce que l'huile est opaque, les échantillons devaient être placés dans des récipients très minces, puis congelés avec de l'azote liquide pour les maintenir stables pour l'imagerie.
"C'est la première fois que quelqu'un voit ces gouttelettes d'eau à l'intérieur du pétrole brut, ", a déclaré Biswal. "Ils apparaissent spontanément à l'intérieur du pétrole brut lorsque vous l'exposez à une saumure à faible salinité."
Les images ont révélé des gouttelettes dont la taille varie de 70 à un peu plus de 700 nanomètres. Biswal a déclaré que les tensioactifs chimiques - alias le savon - sont également bons pour desserrer l'huile dans un réservoir, mais sont prohibitifs. "Vous pouvez changer la concentration en sel pour modifier la composition de la saumure et obtenir le même effet qu'en incluant le détergent, " dit-elle. " C'est donc fondamentalement une technique peu coûteuse qui tente d'atteindre le même objectif que le détergent. "
