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La chimie boute le pétrole hors du puits

20 Décembre 2007, Les Echos

publié le , mis à jour le

Rhodia et ses partenaires pétroliers misent sur de nouvelles formulations chimiques pour augmenter le taux de récupération du pétrole dans les gisements.

Les chimistes savent depuis longtemps que l’addition de polymères dans l’eau augmente la viscosité d’un mélange, une propriété intéressante pour pousser le pétrole.

Les pétroliers ne supportent plus le gâchis. Voilà des décennies qu’ils n’extraient en moyenne qu’un tiers de la contenance des puits de pétrole. Persuadés que le prix du baril ne baissera plus, les compagnies accélèrent leurs recherches sur de nouvelles technologies d’extraction. En France, Rhodia travaille actuellement avec Schlumberger, Total et l’IFP sur une solution chimique pour augmenter l’efficacité des techniques d’injection.

L’injection est couramment utilisée durant l’extraction du pétrole. Au début de l’exploitation d’un gisement, les pétroliers s’en passent en exploitant la pression interne des gisements. Elle ne permet toutefois de n’extraire que 10 % à 20 % de l’huile de roche. Une fois cette pression consommée, les foreurs percent un autre puits pour injecter de l’eau ou du gaz carbonique. Ces fluides repoussent une partie du pétrole vers le puits de production, mais moins d’une dizaine de pourcents seulement.

« Le pétrole est difficile à extraire, car il est généralement emprisonné dans la porosité des roches du gisement, qui atteint des échelles micrométriques », explique Michel Morvan, responsable du projet chez Rhodia. Or l’eau est peu efficace, car sa grande fluidité la pousse à rechercher le chemin le plus court du puits d’injection au puits d’extraction. Les chimistes savent depuis longtemps que l’addition de polymères dans l’eau augmente la viscosité d’un mélange, une propriété intéressante pour pousser le pétrole. Les Chinois sont les premiers à expérimenter cette technologie à l’échelle industrielle. Ils auraient déjà injecté 50.000 tonnes par an d’une molécule appelée polyacrylamide. Dans l’eau, elle forme de longs spaghettis qui piègent les chaînes d’hydrocarbures. Les chercheurs de Rhodia misent sur des formulations plus complexes à base de tensioactifs et de polymères. « Les polymères ont prouvé leur efficacité en dessous de 80°C et pour une salinité équivalente à l’eau de mer. Il nous faut de nouvelles solutions pour les gisements plus extrêmes. »

Tensioactifs

Les chimistes veulent ainsi diminuer l’injection d’eau classique. Les molécules d’eau sont effectivement non miscibles avec le pétrole. Comme l’eau et l’huile, les tensions de surface entre les deux liquides empêchent leur mélange. Or les tensioactifs ont précisément le pouvoir de diminuer cette tension superficielle. Leurs molécules sont pour cela dotées de deux pôles, l’un hydrophile, l’autre qui attire les corps graisseux. C’est ce phénomène qui permet au savon de chasser les graisses. En cuisine, ce sont les tensioactifs du jaune d’oeuf qui permettent de « faire monter la mayonnaise ».

Or Rhodia possède une longue expérience dans les tensioactifs. Fournisseur des lessiviers comme Procter & Gamble ou des fabricants de cosmétiques, il peut exploiter son catalogue de molécules. Ses équipes ont dû toutefois adapter leurs méthodes d’essais aux applications pétrolières. Le projet a été confié à son laboratoire de Pessac, en Gironde, partagé avec le CNRS et l’université Bordeaux-I. Les chercheurs testent leurs candidats dans des micropuces, une méthode de recherche novatrice pour l’industrie chimique. Chaque formulation est injectée dans un réseau de microcanaux gravés sur une puce de type microélectronique. Ces conduits du diamètre d’un cheveu se veulent représentatifs du milieu poreux des roches. A chaque expérimentation, ils sont remplis de pétrole, puis une formulation d’eau et d’adjuvant est injectée sous pression. Les réseaux de la puce sont modifiés pour simuler différentes natures de roche. Les conditions de salinité ou de température, les types de pétrole varient également. Durant une heure, les chercheurs observent la propagation des deux liquides. Les mauvais produits « connectent » rapidement avec le circuit de sortie. Les meilleurs poussent longtemps le pétrole dans chaque canal de la puce et n’en laissent que 20 % dans la puce. Un millier de formulations seront ainsi testées, mais une dizaine de solutions ont déjà convaincu les chercheurs. Elles entameront prochainement des essais dans des carottes réelles de roches, une plus grande et plus réaliste échelle. Ces expérimentations dureront alors plusieurs semaines. Les partenaires industriels discutent d’une phase ultérieure pour tester cette technologie dans un gisement réel. « Chaque pourcent supplémentaire que les pétroliers peuvent extraire de leurs puits correspond à deux ans de consommation mondiale. Ce projet peut déboucher sur des milliards d’euros s’il aboutit », se prend à rêver un conseiller de la direction de Rhodia.