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Physico-chimie & Analyses

Améliorer nos modélisations par une compréhension avancée des interactions physico-chimiques entre hydrocarbures, eaux et solides, du réservoir jusqu’à la production, pour optimiser l’économie de procédés existants et concevoir des designs innovants au service des applications de l’exploration-production (réservoir, puits, production dans les lignes et réseaux de surface — flow assurance) mais aussi des autres branches du Groupe.

PERL Physical Chemistry and Analysis
Sélection de tensioactifs pour formulation de microémulsion eau/huile

Sélection de tensioactifs pour formulation de microémulsion eau/huile

 

EXPERTISES

 

PHYSICO-CHIMIE DES INTERFACES
Les activités, dominées par les travaux sur les interfaces liquide/liquide (maîtrise des émulsions, des dépôts, de la corrosion, formulation de tensioactifs CEOR, désémulsifiants, dispersants marins, etc., pour la lutte antipollution), s’étendent aux interfaces solide/liquide (mouillabilité des roches, mécanismes d’action des anticorrosion) et liquide/gaz (injection de gaz et de CO2 dans les réservoirs, productivité des puits, stabilité des risers, transport multiphasique).

 

POLYMÈRES EN SOLUTION
Mise au point de polymères dévolus à la viscosification de l’eau d’injection pour optimiser le balayage du réservoir et augmenter les taux de récupération des hydrocarbures.

 

DÉVELOPPEMENT DE TECHNIQUES ANALYTIQUES DE POINTE
Par exemple pour l’analyse des polymères en solution ou pour la spectroscopie des espèces chimiques actives sur les équilibres interfaciaux d’échantillons multiphasiques complexes (identification et quantification des espèces dans l’eau, dans l’huile et aux interfaces).

MOYENS EXPÉRIMENTAUX

MICROMODÈLES
Fabriqués en interne à partir de la technologie NOA (Norland Optical Adhesive) développée à l’ESPCI ParisTech ou de frittage de billes de silice, pour visualiser la dynamique des fluides à l’échelle micrométrique.
Le couplage entre mesures physiques et analyses d’images permet d’obtenir des modèles physiques représentatifs des phénomènes observés.

 

PILOTES
Suivi de la séparation liquide/liquide (jusqu’à un débit maximum de 9 000 l/h), préparation de polymères en solution, création d’eaux de production reconstituées pour alimenter des pilotes de traitement d’eau, etc.

 

BANCS DE BALAYAGES EN MILIEUX POREUX ET ÉQUIPEMENTS SPÉCIFIQUES
Tensiomètres pour la mesure des énergies d’interactions aux interfaces, rhéomètres avancés dotés d’équipements originaux pour l’étude des polymères en solution, de micro-émulsions, de dépôts de paraffines ; techniques de microscopie et d’analyse d’image, cellules sous pression pour travailler avec le CO2, etc.

Dispositif microfluide pour visualiser les phénomènes physiques à l'échelle des pores

Dispositif microfluide pour visualiser les phénomènes physiques à l'échelle des pores

PRINCIPALES COLLABORATIONS

EOR

  • Université d’Austin
  • ESPCI
  • Université Pierre et Marie Curie
  • CNRS (laboratoire PIC)
  • ENS Lyon

FLOW ASSURANCE

  • Université de sciences et technologies de Trondheim (NTNU, Norvège)
  • Université de Pau et des Pays de l’Adour (UPPA)
  • ESPCI
  • Université Pierre et Marie Curie
  • CNRS (laboratoire PIC)

DE LA MOLÉCULE JUSQU’AU CHAMP

L’implication des physico-chimistes du PERL dans le développement de nouvelles applications à base de produits chimiques ne se limite pas à la seule sélection ou mise au point de molécules. Elle s’étend, en collaboration avec les entités de l’EP concernées, à la conception et l’opération d’un workflow balisant la montée en puissance des échelles de tests, jusqu’au design du pilote réalisé sur champ.

Dès l’étape de la formulation des molécules, l’équipe de R&D dispose d’une pleine connaissance de toutes les contraintes du réservoir cible du pilote ou du site qui l’accueillera. Cette intégration, du laboratoire jusqu’aux exploitants de nos filiales, a été l’une des clés du succès d’un pilote de démonstration d’EOR-C monopuits sur ABK (Abou Dhabi).

L’injection de tensioactifs résistants à la forte salinité des réservoirs carbonatés du champ, mis au point et brevetés par le PERL, s’est soldée par une récupération incrémentale de l’ordre de 35 % autour du puits. Cette réussite a conduit au lancement d’études d’application de cette technologie pour différents projets en Russie et au Moyen-Orient.

LE PIC, UN LABORATOIRE COMMUN AVEC L’ESPCI

manipulation de polymères en boîte à gant (0 ppb d'oxygène)
manipulation de polymères en boîte à gant (0 ppb d'oxygène)

Manipulation de polymères en boîte à gants (0 ppb d'oxygène)

Entre les chercheurs en physico-chimie du PERL et l’ESPCI, les relations sont anciennes et les collaborations ont été nombreuses et fructueuses.
En 2015, la création d’un laboratoire commun dévolu à la Physico-chimie des Interfaces Complexes (PIC) a concrétisé leur intérêt partagé pour une intégration renforcée entre science fondamentale et recherche appliquée.
Avec, pour enjeu, la compréhension de phénomènes particulièrement complexes se jouant aux interfaces huile/eau et solides (milieux poreux des réservoirs) / fluides (huile, eau).

Ces avancées de la connaissance fondamentale servent une dynamique de R&D transverse, du réservoir jusqu’en surface, pour optimiser la maîtrise de problématiques décisives pour l’avenir des industries de l’énergie. Le laboratoire va plus particulièrement s’intéresser au stockage du CO2, au contrôle des propriétés des mousses par des tensioactifs, à la filtration de systèmes multiphases (traitement d’eau, réinjection des eaux, algues, etc.).