Représentation d'une huile dans des simulations mésoscopiques pour des applications EOR

Representation of an oil in mesoscopic simulations for EOR applications

David Steinmetz (1)

1 IFPEN - IFP Energies nouvelles

Chemical enhanced oil recovery techniques consist of injecting into a petroleum reservoir an Alkaline/Surfactant/Polymer formulation. This formulation aims at mobilizing the oil trapped in the reservoir by reducing the water/crude oil interfacial tension. Molecular simulations are adapted to improve the efficiency of such a process by providing information about phenomena occurring at the molecular and mesoscopic levels. Mesoscopic simulation methods, Dissipative Particle Dynamics and coarse grained Monte Carlo, have been used to quantitatively predict the water/crude interfacial tension. An approach to parameterize interactions between entities has been developed using liquid-liquid ternary systems. This approach has been validated to reproduce compositions of bulk phases and to quantitatively predict the interfacial tension. A representation methodology of crude oil has been developed. The crude oil was divided according to the number of carbon atoms into two fractions: C20- and C20+. A lumping approach was applied to the C20- fraction and a stochastic reconstruction approach was employed on the C20+ fraction. A crude oil representation with only 13 representative molecules was so-obtained. Simulations of the parameterized crude oil model provides interfacial tension values that are in good agreement with available experimental data.

Les techniques de récupération assistée du pétrole par voie chimique consistent à injecter dans un réservoir pétrolier une formulation contenant des tensioactifs. Cette formulation permet de réduire la tension interfaciale eau/brut et ainsi de libérer l’huile piégée dans les pores de la roche. Les outils de simulations peuvent nous aider à améliorer ces techniques en nous apportant des connaissances sur les phénomènes se déroulant aux échelles moléculaires et mésoscopiques. Des méthodes de simulation moléculaire à l’échelle mésoscopique, la Dissipative Particle Dynamics et le Monte Carlo gros-grains, ont été utilisées pour prédire la tension interfaciale. Une approche de paramétrisation des interactions entre les molécules a été développée sur des équilibres liquide-liquide. Cette approche a été validée pour reproduire la composition des phases denses et pour prédire la tension interfaciale. Une méthodologie de représentation d’un brut a été développée. Le brut est séparé en fonction du nombre d’atomes de carbone en deux coupes : C20- et C20+. Une méthode de regroupement a été appliquée à la coupe C20- et une approche de reconstruction stochastique a été utilisée sur la coupe C20+. Une représentation a été obtenue avec 13 molécules représentatives. Les simulations de ce brut modèle fournissent des valeurs de tension interfaciale en bon accord avec les données expérimentales.

Mots clés: Dissipative Patricle Dynamics; Parameterization; Crude oil

Mots clés: Dynamique des particules dissipatives; Monte Carlo; Gros-grains; Tension interfaciale; Pétrole; Paramétrisation; Thermodynamique; Équilibre liquide-liquide

Domaines: Chimie théorique et/ou physique

David Steinmetz. Représentation d'une huile dans des simulations mésoscopiques pour des applications EOR. Theoretical and/or physical chemistry. Sorbonne Université, 2018. English. ⟨NNT : 2018SORUS521⟩. ⟨tel-02922887⟩