Les compagnies pétrolières manquent d'énormes quantités de pétrole récupérable dans des réservoirs non conventionnels, selon les experts de Penn State.

Les chercheurs suggèrent que les entreprises appliquent des mécanismes de transport éprouvés pour l'extraction pétrolière conventionnelle, mais qu'elles se heurtent à des obstacles à la récupération car elles ne tiennent pas compte de la différence de physique constatée dans les réservoirs non conventionnels. Leur recherche a été publiée en ligne en décembre dans le Journal de la Société des ingénieurs pétroliers .

« Les réservoirs non conventionnels sont énormes et offrent d'importantes réserves d'hydrocarbures, " dit Hamid Emami-Meybodi, professeur adjoint d'ingénierie du pétrole et du gaz naturel à Penn State. "L'échelle de ces réserves signifie que même un changement de 1 pour cent dans la récupération se traduit par une quantité stupéfiante de pétrole. Ce pétrole inexploité a motivé des recherches sur l'amélioration de la récupération du pétrole à partir de réservoirs non conventionnels en utilisant certaines techniques conventionnelles."

Plus de la moitié du pétrole quotidien produit aux États-Unis provient de formations non conventionnelles. Et ce nombre augmente à mesure que les entreprises puisent dans les plus de 35 milliards de barils de pétrole du pays dans les réserves non conventionnelles, selon l'Energy Information Administration des États-Unis.

Les entreprises développent des réservoirs non conventionnels en forant de longs puits horizontaux et en créant des fractures hydrauliques pour permettre au pétrole de s'écouler pour la récupération primaire, qui se situe actuellement entre 3 et 10 pour cent de la masse d'huile d'origine en place. Ils utilisent un logiciel commercial développé sur la base de la loi de Darcy pour prévoir la récupération et les réserves de pétrole. Mais, en pratique, ils ne réalisent pas que la loi de Darcy - où le débit est basé sur les différences de pression - peut ne pas être appropriée pour les réservoirs de schiste, disent les chercheurs.

Après la récupération primaire, Emami a déclaré que la pratique actuelle de l'industrie consiste à utiliser une technique d'injection de gaz conventionnelle connue sous le nom de "huff 'n' puff" qui améliore la mobilité du pétrole et augmente la récupération. Pendant le "huff, " le puits et les fractures sont remplis d'un gaz à haute pression, comme le dioxyde de carbone ou le méthane, qui est suivi d'une courte période de "trempage" où le puits est fermé. Le puits est ensuite ouvert pendant la « bouffée » pour permettre la production de pétrole. Cependant, cette technique classique fonctionne mal pour les formations de schiste, les chercheurs disent, parce que la diffusion, et non les différences de pression, est ce qui facilite principalement la récupération du pétrole dans ces formations contenant des pores de taille nanométrique.

"Imaginez qu'on vaporise du parfum dans le coin d'une pièce à l'air très calme, " dit Emami. " Au fil du temps, le parfum se répandra du coin à toutes les parties de la pièce. C'est de la diffusion."

Appliqué à la récupération du pétrole, la diffusion se produit lorsque les molécules de gaz se déplacent de manière aléatoire dans le pétrole et réduisent sa densité. Cela crée un déséquilibre de concentration entre le pétrole dans les fractures et le pétrole dans la formation de schiste en contact avec les fractures, ce qui augmente le transport du pétrole dans le puits.

« La diffusion nécessite un temps de trempage important pour être efficace, ce que les entreprises ne font pas actuellement parce qu'elles supposent toujours que les différences de pression font que le pétrole s'écoule vers les puits, " a déclaré Russell Johns, Chaire George E. Trimble en sciences de la terre et des minéraux et professeur d'ingénierie du pétrole et du gaz naturel à Penn State.

Les entreprises évoluent rapidement avec la période de trempage entre le « huff » et le « puff », car la fermeture d'un puits est considérée comme trop coûteuse. Encore, à l'aide de calculs théoriques, les chercheurs ont découvert que l'injection d'un gaz à faible densité pour des temps de trempage de deux mois ou plus pourrait avoir des gains de récupération massifs, même en tenant compte du temps d'arrêt. Par exemple, les chercheurs ont calculé que la récupération dans un seul puits pouvait être doublée ou triplée en utilisant des périodes de trempage plus longues. Ils ont trouvé que le méthane ou l'azote fonctionnaient mieux que le dioxyde de carbone car le méthane se diffuse plus facilement et la masse totale de ces fluides à injecter est moindre.

Emami a déclaré que des gains supplémentaires pourraient être réalisés si l'accent était mis sur l'amélioration du transport causé principalement par la diffusion au lieu des différences de pression. Les chercheurs travaillent à créer des expériences leur permettant de calculer les contributions de convection - différences de pression - et de diffusion - différences de concentration - indépendamment, et aussi sur les méthodes pour accélérer le processus de diffusion.

Cette méthode est particulièrement pertinente, mais n'est pas limité, aux vastes ressources de schiste des États-Unis. Il y a des implications importantes de cette nouvelle compréhension de la physique pour l'activité économique future associée au développement durable des réservoirs non conventionnels, dit Johns. Il est probable que les récupérations peuvent être multipliées par deux à trois dans les réservoirs de pétrole de schiste par les techniques proposées, tout en montrant également des améliorations pour les condensats qui contiennent beaucoup d'éthane.

L'approche pourrait être mise en œuvre dans les schistes de l'ouest de la Pennsylvanie Marcellus ou Utica, il ajouta.

"Comprendre la physique serait comme allumer la lumière dans une pièce sombre où vous avez lancé des fléchettes, " dit Emami. " Maintenant que tu vois la cible, vous saurez comment concevoir correctement la méthode d'extraction pour obtenir les meilleurs résultats possibles et tirer le meilleur parti de chaque essai."