L’industrie pétrolière et gazière est connue pour sa forte dépendance aux matériaux synthétiques, mais un mouvement croissant change la façon dont nous abordons cette industrie.

Aujourd'hui, parlons des polymères naturels pour les applications de l'industrie pétrolière et gazière. Ils gagnent rapidement du terrain. Qu’est-ce qui motive ce changement et pourquoi devriez-vous y prêter attention ?

J'ai passé des années dans ce domaine et ce que j'ai vu est passionnant. Les polymères naturels ne se contentent pas d’être « éco-responsables », ils offrent de réels avantages pratiques qui bousculent la donne.

Dans cet article, j'expliquerai pourquoi la transition vers les polymères naturels pour les opérations de l'industrie pétrolière et gazière se produit, le potentiel passionnant qu'ils recèlent et à quoi pourrait ressembler l'avenir pour ce domaine important.

Sommaire :

• L’essor des matériaux polymères naturels
  • Que sont exactement les matériaux polymères naturels ?
  • Polymères naturels et polymères synthétiques dans l’industrie pétrolière et gazière
  • Applications des polymères naturels dans l’industrie pétrolière et gazière
  • Formulation de fluide de forage à l'aide de matériaux bio-dérivés
  • Forage suréquilibré ou sous-équilibré
  • Polymères naturels pour la récupération chimique assistée du pétrole (cEOR)
  • Contrôle de conformité dans le secteur pétrolier et gazier à l'aide de polymères naturels
• Conclusion

L’essor des matériaux polymères naturels

Pourquoi y a-t-il un buzz autour des matériaux polymères naturels ?  

Parce qu’il est de plus en plus reconnu que l’industrie pétrolière et gazière doit devenir plus durable.

Il ne s’agit pas seulement d’une question d’image publique ; il s'agit d'un véritable avantage commercial. De quoi ai-je été témoin direct ?

Les entreprises cherchant à réduire leur empreinte environnementale découvrent une mine d’or dans ces matériaux naturels.

De plus, les polymères naturels sont souvent aussi performants, voire meilleurs, que leurs homologues synthétiques.

Que sont exactement les matériaux polymères naturels ?

Nous pouvons obtenir ces polymères naturels à partir de plusieurs sources, comme la matière végétale ou animale, plutôt que d’être produits à partir de combustibles fossiles comme la plupart des polymères synthétiques.

De nombreux experts s'accordent sur le fait que l'utilisation de polymères naturels pour les applications de l'industrie pétrolière et gazière jouera un rôle important dans la réalisation des objectifs de développement durable de l'industrie.

Ils constituent d'excellents substituts dans les applications qui utilisent actuellement des polymères synthétiques.

Cela inclut des activités telles que les fluides de forage, la récupération assistée du pétrole, le contrôle de conformité et le traitement de l'eau produite,

Polymères naturels et polymères synthétiques dans l’industrie pétrolière et gazière

L'industrie pétrolière et gazière utilise des polymères dans plusieurs applications.

L'une de ces applications est la séparation des matières en suspension, des traces d'hydrocarbures et d'autres contaminants de l'eau produite dans les opérations des champs pétrolifères.

Vous les connaissez peut-être sous le nom de floculants ou de coagulants. Ils rassemblent ces contaminants pour faciliter leur élimination de l'eau.

Il existe deux principaux types de polymères : naturels et synthétiques.

Les polymères synthétiques sont fabriqués à partir de produits pétroliers. Les polymères naturels proviennent de la nature. Pensez à des choses comme les plantes ou la vie marine.

Cependant, il existe certains problèmes avec les polymères synthétiques classiques et les sels métalliques tels que le polyacrylamide, le polydadmac.

Ils peuvent être nocifs pour l’environnement et, dans de nombreux cas, ils ne se décomposent pas dans la nature.

 C’est une question importante car nous voulons protéger les écosystèmes dans lesquels nous vivons.

Les polymères naturels sont cependant différents. Ils sont meilleurs pour l’environnement car ils proviennent de la nature et se décomposent généralement naturellement avec le temps.

Un polymère naturel qui suscite beaucoup d'attention s'appelle Zeoturb. Il s’agit d’un floculant bio-organique liquide durable. Il est dérivé de la vie marine et est très efficace pour lier les traces d’huile et d’autres contaminants que les exploitants pétroliers/gaziers ne veulent pas voir dans leur eau.

Il contribue, dans le cadre d'un processus de traitement en plusieurs étapes, à assainir l'eau en vue d'une réutilisation ou d'un rejet durable.

Applications des polymères naturels dans l’industrie pétrolière/gazière

Les polymères naturels suscitent une attention considérable dans l’industrie pétrolière et gazière en raison de leurs propriétés respectueuses de l’environnement et de leurs applications polyvalentes.

Au stade de la production, ces polymères sont utilisés comme additifs pour les fluides de forage, aidant à contrôler la viscosité, à réduire les pertes de fluide et à améliorer la stabilité des puits de forage. Ils servent également de lubrifiants efficaces, réduisant la friction pendant les opérations de forage et minimisant l’usure des équipements.

De plus, des polymères naturels sont utilisés dans les techniques de récupération assistée du pétrole (EOR), où ils agissent comme agents épaississants pour améliorer l’efficacité du balayage et augmenter la production de pétrole des champs matures.

Lors des opérations de transformation, les polymères naturels jouent un rôle crucial dans divers processus de séparation.

Ils sont utilisés comme désémulsifiants pour décomposer les émulsions huile-eau, facilitant ainsi la séparation de l’huile et de l’eau dans les fluides de production.

Ces polymères trouvent également des applications dans le traitement des gaz, où ils agissent comme inhibiteurs d'hydrates, empêchant la formation d'hydrates de gaz susceptibles de bloquer les pipelines et les équipements.

De plus, des polymères naturels sont utilisés dans le transport par pipeline, servant de réducteurs de traînée pour améliorer l’efficacité du débit et réduire les coûts de pompage.

Dans le traitement de l'eau produite, des polymères naturels comme Zeoturb sont apparus comme des floculants et des coagulants efficaces. Ils aident à éliminer les matières en suspension, les gouttelettes d’huile et autres contaminants de l’eau produite, permettant ainsi un traitement et un recyclage plus efficaces de l’eau.

Ces polymères peuvent également agir comme inhibiteurs de tartre et de corrosion, empêchant la formation de dépôts minéraux dans les équipements de traitement et les pipelines.

L'utilisation de polymères naturels dans le traitement de l'eau produite améliore non seulement la qualité de l'eau pour sa réutilisation ou son élimination, mais aide également les sociétés pétrolières et gazières à respecter des réglementations environnementales et des objectifs de développement durable de plus en plus stricts.

Formulation de fluide de forage à l'aide de matériaux bio-dérivés

Dans les opérations sur les champs pétroliers, le fluide de forage joue un rôle essentiel, mais cette « boue » (comme nous l'appelons souvent sur site) présente un défi : les produits chimiques nécessaires à une boue de forage efficace présentent souvent des risques environnementaux.

Or, les fluides de forage sont complexes et contiennent beaucoup de choses ; ils ne servent pas seulement à lubrifier et à refroidir le foret, mais également à retirer les débris des puits, à maintenir le contrôle de la pression et à stabiliser le trou de forage.

Pendant des années, nous avons utilisé une multitude de produits chimiques synthétiques pour faire tout cela, ce qui coûte cher.

Quel est le plus gros problème que j’ai rencontré ? Lorsque vous avez un projet dans une zone écologique sensible, l’utilisation de ces fluides conventionnels n’est tout simplement pas réalisable.

La solution? Une classe de fluides de forage à base d'eau appelée boues à base d'eau (WBM). Même si certains utilisent encore des additifs comme le polyacrylamide partiellement hydrolysé, les polymères naturels offrent une meilleure option dans ces cas, que j'aborderai dans la section suivante.

Forage suréquilibré ou sous-équilibré

Un facteur important à prendre en compte lors du choix de vos fluides de forage est la technique de forage spécifique utilisée : Forage suréquilibré (OBD) versus forage sous-équilibré (UBD).

Un forage suréquilibré signifie que vous forez avec plus de pression que celle émise par le réservoir. Il est considéré comme le choix le plus sûr en ce qui concerne la stabilité du puits de forage et la gestion de la pression.

Cependant, avec un forage sous-équilibré, le fluide dans le puits a moins de pression que ce que la formation pousse.

Cette technique peut vraiment aider à améliorer les taux de production des puits, car vous obtenez moins de blocages dans le puits dus à des éléments tels que les fluides de forage.

Un forage sous-équilibré nécessite cependant un contrôle très précis, il est difficile d'y parvenir. J'ai travaillé sur des projets qui ont choisi l'UBD en raison des conditions sensibles du réservoir.

Ce que j'ai vu est le suivant : le choix des fluides appropriés, souvent en fonction de l'emplacement du puits et de réglementations environnementales spécifiques, fait ou défait un projet de forage sous-équilibré.

Exemples de polymères naturels pour la formulation de fluides de forage

De nombreuses études pointent vers diverses applications dans lesquelles les polymères naturels offrent des solutions viables, notamment les suivantes :

• Protéine de soja:

Cette protéine abondante peut être transformée en isolat de protéine de soja (SPI) et ajouté efficacement au fluide de forage.

Qu’y a-t-il d’unique à ce sujet ? À faible concentration, la protéine de soja présente dans le fluide de forage forme une couche épaisse et poreuse appelée gâteau de filtration, idéale dans les cas où le maintien d'une pression stable est vital.

Bien que cela puisse sembler problématique, dans les semis déséquilibrés, où une perméabilité élevée et un débit plus rapide sont nécessaires, la protéine de soja entre en jeu.

Des concentrations plus élevées produiront cependant un gâteau de filtration plus fin et moins poreux, parfait lorsqu’un contrôle plus strict et moins de perte de liquide sont importants.

• Balle de riz :

Ce matériau surprenant s’avère également très utile. La balle de riz est unique car elle contient des polymères naturels qui résistent à l'eau et qui sont assez difficiles à décomposer.

Cela se traduit par un ingrédient respectueux de l’environnement pour améliorer la stabilité et l’efficacité de vos fluides de forage.

• Fosse aux dattes :

Ce sous-produit du traitement des dattes est une superstar.

La composition chimique des noyaux de dattes les rend exceptionnellement utiles.

Pensez au contrôle de la viscosité, à la gestion de la densité des fluides et même à l'amélioration des propriétés thermiques.

J'ai eu la chance d'utiliser les fosses de dattes comme additif et ce qui est étonnant, c'est que vous pouvez littéralement ajuster les caractéristiques du fluide de forage en faisant varier la taille et la concentration des particules des fosses de dattes.

Notre expérience dans la concentration peut générer d’excellentes performances pour vos opérations pétrolières/gazières.

• Graines de palmier dattier broyées :

J'ai vu des situations sur des plates-formes pétrolières où vous rencontrez des vides et des lacunes inattendus dans la formation pendant que vous forez, c'est ce qu'on appelle la perte de circulation.

Cela provoque une chute soudaine de la pression du fluide et peut faire des ravages sur un projet.

Mais les graines de palmier dattier écrasées fonctionnent incroyablement bien pour boucher ces ouvertures embêtantes et vous assurer que vous pouvez continuer à forer en douceur.

Ces graines sont incroyablement robustes et peuvent même être utilisées à des températures plus élevées.

• Amidon de manioc :

Le choix de la variété de manioc a un impact profond. Plus précisément, le manioc qui contient des niveaux élevés d’amylose crée un liquide à viscosité plus élevée et permet un contrôle indispensable de la perte de liquide.

Je me souviens d'une situation où l'un de nos clients était aux prises avec des argiles de formation gênantes qui voulaient constamment gonfler et obstruer le puits de forage.

Vous devez vous assurer que le fluide circule pour que l'opération de forage se déroule sans problème, mais avec autant de diluants chimiques agressifs, la situation peut être délicate.

Mais des poudres spécifiques d’amidon de manioc ont fait l’affaire.

• Carboxyméthylcellulose (CMC), gomme de guar et amidon :

La combinaison de carboxyméthylcellulose, de gomme de guar et d'amidons spécifiques donne une excellente solution à plusieurs volets qui vérifie toutes les cases en matière de performances de la boue de forage pétrolier/gazier.

Polymères naturels pour la récupération chimique assistée du pétrole (cEOR)

Lorsque nous parlons de production pétrolière, il existe des méthodes de récupération primaire, secondaire et tertiaire.

Mais celui sur lequel nous nous concentrerons ici est la récupération chimique assistée du pétrole (cEOR), souvent abrégée en EOR.

Une fois que vous avez exploité le débit initial d'un réservoir, vous avez besoin de stratégies supplémentaires, c'est là que cette technique tertiaire est utilisée.

L’une de ces techniques d’EOR chimique est l’inondation de polymères, qui est devenue largement utilisée ces dernières années par des géants de l’industrie tels que Saudi Aramco et Exxonmobil.

Il s’agit essentiellement d’injecter des fluides spéciaux dans un puits pour récupérer le pétrole brut restant que les méthodes de récupération initiales n’ont pas pu obtenir, comme indiqué ci-dessous :

Défis de l'EOR et des alternatives durables

Bien que le principe soit assez simple, l’EOR chimique présente des obstacles pratiques.

Le grand? Coût. Cela nécessite beaucoup de ressources. De plus, les prix du pétrole fluctuent énormément, parfois ces polymères conventionnels sont tout simplement hors budget.

Bien que ces polymères synthétiques traditionnels aient leurs atouts, ils ont du mal lorsque vous obtenez des réservoirs salés ou chauds.

Ces environnements difficiles ne font que les détruire.

C'est ici que cela devient intéressant : pendant des décennies, les entreprises ont dépensé des milliards de dollars pour perfectionner la chimie des polymères et des tensioactifs. Mais maintenant, les scientifiques se penchent en profondeur sur les matériaux naturels.

Leurs avantages ?

Durables, moins polluants, ils fonctionnent souvent à merveille dans ces conditions difficiles.

Et sont souvent beaucoup moins chers. Cela semble fou, n'est-ce pas ?

Ce changement ne fait que commencer. Examinons de plus près comment se déroule la recherche :

• Gomme de coton :

Je suis fasciné par le fait que des études menées dans des pays comme le Moyen-Orient, où le climat et les conditions sont incroyablement exigeants, proposent de nouvelles approches utilisant des ressources naturelles facilement disponibles.

Gomme de coton de la plante Gossypium herbacée trouvés dans des endroits comme le Pakistan et ailleurs offrent des avantages similaires à ceux d’autres polymères cellulosiques. Cependant, ils possèdent également des qualités uniques supplémentaires et sont plus résistants à ces réservoirs salés.

• Noix de lavage :

Les noix de l’arbre à savon nous fournissent des saponines naturelles qui peuvent agir comme tensioactifs.

La recherche montre que cet extrait de plante facilement disponible, combiné à la gomme de guar, peut stimuler la récupération du pétrole.

Vous obtenez moins de déchets à gérer, un impact environnemental moindre et potentiellement moins de risques d’endommager le réservoir par rapport aux alternatives synthétiques.

• Fosse aux dattes :

Non seulement la fosse Date est fantastique pour la formulation de fluides de forage, mais elle brille également en tant qu'« agent de contrôle de la mobilité ».

Il a la propriété unique d’épaissir l’eau utilisée dans le processus d’extraction.

Tu sais ce que j'aime là-dedans ?

Il vous suffit de broyer ces noyaux de dattes, de les mélanger avec de l'hydroxyde de sodium (NaOH) dans de l'eau, et hop, vous disposez d'une solution peu coûteuse qui peut améliorer la récupération du pétrole en réduisant la tendance de l'eau injectée à contourner les zones riches en gisements de pétrole.

• Bio tensioactifs de Dattes :

Nous ne sommes pas limités au gouffre en ce qui concerne les dattes.

Et si je vous disais que nous pouvons créer des « composés de biotensioactifs en utilisant des déchets de mélasse ?

Le monde fascinant des micro-organismes peut transformer des flux de déchets courants, que nous pensions totalement sans valeur, en produits précieux comme les « biosurfactants ».

Ceux-ci agissent de manière très similaire aux tensioactifs chimiques conventionnels, réduisant la tension superficielle dans un réservoir, ce qui permet au pétrole de s'évacuer beaucoup plus efficacement.

Je trouve les recherches récentes menées sur le « Bacillus subtilis », une espèce de bactérie inoffensive, incroyablement fascinantes car elles donnent des rendements très élevés à un coût optimisé.

C’est quelque chose auquel il faut prêter une attention particulière. Cela souligne vraiment à quel point les choses sont interconnectées.

Vous ne considérez pas ces réactions chimiques comme des choses complètement distinctes.

Contrôle de conformité dans le secteur pétrolier et gazier à l'aide de polymères naturels

Vous avez consacré une tonne de travail à un puits, pour découvrir que vous obtenez beaucoup trop d'eau.

C'est bien plus qu'un simple défi de production. Le traitement chimique de l'excès d'eau n'est pas toujours viable ou rentable, c'est pourquoi nous utilisons le contrôle de conformité.

Qu'est-ce qui est encore pire ?

L’excès d’eau peut créer un cauchemar de problèmes de corrosion. Cela peut détruire votre infrastructure – pipelines, boîtiers, etc. – sans compter que cela crée des problèmes de formation de tartre qui peuvent paralyser les taux de production.

Dans le passé, les entreprises se résignaient à construire de grandes usines de traitement d’eau, ce qui pouvait s’avérer coûteux.

Mais voici ce qui est ressorti d'années de recherche universitaire : les matériaux d'origine naturelle peuvent améliorer nos mesures de contrôle de conformité pour résoudre ces problèmes et améliorer la durabilité de l'industrie pétrolière. Examinons-y de plus près :

• Gels polymères :

L’une des principales méthodes utilisées pour couper l’eau et le gaz fait appel à des « gels » spéciaux.

Considérez-les comme un matériau de colmatage que nous injectons stratégiquement.

Ces gels comblent ces vides et ces voies indésirables pour empêcher l’eau ou le gaz de prendre un raccourci vers votre puits de forage, les forçant à emprunter la voie de production souhaitée dans votre réservoir.

• Hydrogels améliorés par les graines de datte :

Si je vous disais que nous pouvons demander aux Date Pits de « régler » la façon dont notre matériau de bouchage prend, que diriez-vous ?

Il s’avère que mélanger de la poudre naturelle de dattes à des polymères couramment utilisés (souvent sous forme d’hydrogels) améliore considérablement les performances.

Coupure de gaz :

Il est passionnant de constater que ces recherches ne se limitent pas à l'eau ; certains chercheurs adoptent une nouvelle approche pour lutter contre l'excès de gaz dans la production.

Comment faisons-nous ça? Les opérateurs pétroliers/gaziers peuvent utiliser des composites Date Pit/Polysulfone pour contrôler le débit de gaz. Le polysulfone est connu pour fabriquer d’excellents filtres – solides, robustes, résistants à ces températures et pressions extrêmes.

Le mélange de cette poudre de dattes finement moulue avec du polysulfone nous donne non seulement un filtre anti-gaz durable, mais il améliore considérablement son efficacité par rapport aux matériaux standards.

Cela nous aide à être de meilleurs gestionnaires de l’environnement en réduisant notre dépendance aux produits chimiques synthétiques.

Cela a vraiment attiré mon attention : il existe là un énorme potentiel pour une industrie pétrolière et gazière capable d'optimiser ses opérations de la manière la plus durable possible grâce à la nature.

Conclusion

Ce qui est fascinant, c’est que pendant des années, les polymères naturels destinés aux applications de l’industrie pétrolière et gazière semblaient être une approche « alternative ».

Ayant constaté les inconvénients des méthodes conventionnelles traditionnelles dans un large éventail de conditions d'exploitation, je pense qu'elles deviennent plus qu'un simple accessoire.

Ils deviendront essentiels au succès et à la durabilité à long terme de l’industrie pétrolière.

Pourquoi ai-je si confiance dans cette prédiction ?

En termes simples, il ne s'agit pas seulement de préserver l'environnement et de devenir plus durable : ces matériaux polymères naturels surpassent souvent les options synthétiques standard dans de nombreux cas.

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