Experimental Design: Application to the Development of a Treatment to Inhibit the Deposition of Barium Sulfate Liable to Be Formed in Enhanced Oil Recovery by Waterflooding Planification d'expériences : application à la mise au point d'un traitement inhibiteur du depôt de sulfate de baryum susceptible de se former en récupération assistée du pétrole par injection d'eau

Abstract

For technical and economic reasons, waterflooding is the most widely-used method in enhanced oil recovery [1]. In many situations, unfortunately, the formation water is incompatible with the injection water. The deposits and corrosion induced by the various reactions of this incompatibility cause irreversible damage, which is especially dangerous for the reservoir rock and the downhole and surface production facilities. This study is concerned exclusively with barium sulfate deposits liable to occur in surface production facilities by the mixing of injection water loaded with sulfate (1300 mg. 1 to the power of (-1)) with a formation water with a high barium concentration (1200 mg. 1 to the power of (-1)) [2]. Pour des raisons techniques et économiques, l'injection d'eau dans les réservoirs est la méthode la plus employée dans la récupération du pétrole. Malheureusement, dans bien des cas, l'eau en place dans le gisement est incompatible avec l'eau injectée. Les dépôts et les corrosions causés par les diverses réactions physico-chimiques de cette incompatibilité provoquent des dégradations irréversibles particulièrement dangereuses pour les installations de production de fond comme de surface et quelquefois pour la roche réservoir elle-même. Dans le cadre des travaux de recherche relatifs à l'inhibition des dépôts de sulfate sur le champ algérien de Tin Fouyé Tabankort, cette étude a eu pour objectif de sélectionner et d'adapter aux conditions spécifiques de la production un traitement de prévention des dépôts par injection d'un agent inhibiteur. Elle concerne exclusivement les dépôts de sulfate de baryum pouvant apparaître dans les installations de production par mélange d'eau d'injection très chargée en ion sulfate (1300 mg. 1 puissance(-1)) avec une eau de gisement très concentrée en élément baryum (1200 mg. 1 puissance(-1)). Une méthode expérimentale au laboratoire, faisant appel à des mesures de type électrochimique, a permis d'obtenir des informations relatives aux propriétés d'incrustation des dépôts de sulfate de baryum et à leur inhibition, et aux phénomènes de corrosion associés. Cette étude a montré l'extrême complexité des phénomènes mis en jeu et compte tenu du nombre élevé des paramètres susceptibles d'intervenir, on a eu recours à une méthode de planification d'expériences faisant appel aux plans factoriels fractionnaires. Cette démarche a permis, avec un nombre minimum d'expériences, d'avoir une estimation de l'importance des différents facteurs et de leurs interactions. Parmi les facteurs susceptibles d'intervenir par leur variation sur l'évolution de la réponse dans le domaine experimental choisi, les cinq paramètres suivants ont été retenus : - proportion du mélange des eaux; - nature de l'inhibiteur; - concentration de l'inhibiteur; - régime d'écoulement ; - température. A chaque facteur a été attribué deux niveaux distincts constituant ainsi les bornes du domaine expérimental. Le type de l'agent inhibiteur étant un facteur discontinu et qualitatif, les niveaux attribués sont donc discrets et ont été choisis dans deux grandes familles de produits: - les polyacrylates ; - les organophosphonates. En ce qui concerne le régime d'écoulement, ce sont les deux régimes extrêmes rencontrés à l'intérieur d'une conduite qui ont été retenus : - laminaire; - turbulent. Deux plans consécutifs ont ainsi montré que la méthode de planification d'expériences faisant appel aux matrices factorielles était bien adaptée à l'étude d'un traitement préventif des dépôts. L'importance du facteur régime d'écoulementa été mis en évidence alors que le facteur mélange des eauxn'a pas le rôle que l'on aurait pu supposer. La méthode a également permis de remarquer l'efficacité particulière des polyacrylates sous réserve d'adapter leur concentration et leur poids moléculaire aux conditions thermodynamiques et aux divers mélanges des eaux. Cette méthodologie devrait donc permettre à terme de fournir les éléments nécessaires à une modélisation et à l'élaboration d'un système intelligent capable de gérer un traitement de dépôts généralisé.