Point quantique en alumine nouvellement conçu

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9505 (2022) Citer cet article

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Dans ce travail, un nanofluide à base de points quantiques d'alumine nouvellement conçu (α-AQD; D ~ 4 nm; solide amorphe) et un nanofluide commercial à base de nanoparticules d'alumine (γ-ANP; D ~ 20 nm; type cristallin) avec la capacité de forte dispersion colloïdale dans des conditions de réservoir, telles qu'une salinité élevée, des ions divalents (Ca2+) et une température élevée a été comparée. L'objectif principal de cette recherche était d'étudier les mécanismes de déplacement du pétrole brut des suspensions d'alumine en fonction de la variété de taille et de la morphologie des particules dans les roches carbonatées vieillies. Le fort potentiel d'interaction entre les particules a été atteint par l'acide citrique et une composition spéciale d'un polymère polyélectrolyte à base de carboxylate-sulfonate en tant que composé dispersant efficace sur la surface, conduisant à des charges de particules négatives et à une répulsion stérique et électrostatique supplémentaire. L'altération de la mouillabilité lors de l'exposition aux fluides à l'aide de l'angle de contact et de la cellule d'Amott a été effectuée sur des échantillons de bouchons de carbonate saturé et des tranches de roche. Tandis que des déplacements dynamiques du noyau ont été effectués pour tester le comportement d'écoulement d'eau/nanofluide/huile et de rétention de nanoparticules dans des gorges de pores typiques sous les conditions du réservoir. Les résultats de stabilité ont révélé que le PE-polymère était capable de créer un fluide colloïdal à long terme pendant 30 jours. Il a été constaté que la concentration massique de nanofluide augmentait avec la diminution de la taille des particules. La quantité optimale de particules en solution aqueuse a été obtenue à 0,05 % en poids pour les ANP, augmentée jusqu'à 0,1 % en poids pour les AQD. L'analyse des expériences a montré que l'altération de la mouillabilité était le principal mécanisme lors de l'injection de nanofluide. Les données d'inondation du cœur en laboratoire ont prouvé que la récupération améliorée du pétrole due à un état de concentration moindre par les ANP était cohérente avec les AQD à des concentrations plus élevées. De plus, l'étude perméabilité-altération-comportement a été discutée en termes de dépôt possible de tartre minéral et de libération d'alumine à la surface de la roche. Les résultats ont montré qu'une grande partie des dommages de perméabilité causés par le tartre minéral (55-59%). Les nanofluides à base de points quantiques d'alumine se sont avérés une déficience minimale (2 à 4%) et une réduction significative d'environ 10% de la perméabilité a été observée pour les nanofluides à base d'ANP.

La demande mondiale de pétrole a augmenté ces dernières années et la production primaire de pétrole ne peut plus répondre à cette demande. Presque, les deux tiers restants du pétrole en place des réservoirs sont sujets à la récupération assistée du pétrole (EOR). Parmi les nombreuses méthodes EOR, les méthodes chimiques ont été considérées comme les plus améliorées en raison de leur efficacité élevée et de leur faisabilité technique et économique. Les nanofluides, qui sont préparés en dispersant des nanoparticules d'une dimension comprise entre 1 et 100 nm dans un fluide hôte et peuvent être injectés dans les réservoirs pour stimuler la production de pétrole, ont été attirés par de nombreux chercheurs au cours des dernières décennies et principalement classés dans les méthodes EOR chimiques1, 2,3,4,5,6,7. En outre, certains chercheurs se sont intéressés au mélange des nanoparticules avec d'autres produits chimiques tels que des tensioactifs, des polymères, des mousses et des émulsions pour faire avancer à la fois la caractérisation et la récupération des champs pétrolifères8,9,10,11,12,13,14,15,16. Parmi les nombreux paramètres qui influencent l'efficacité de la récupération du pétrole, l'altération de la mouillabilité17,18,19 et les tensions interfaciales (IFT)20,21 sont les facteurs les plus importants affectant la récupération du pétrole. Lorsque de nouveaux matériaux, tels que des nanoparticules, ont été appliqués comme additif dans l'injection d'eau5,22,23,24,25,26,27,28, les mécanismes d'amélioration de la récupération du pétrole par eux ont été explorés dans diverses enquêtes. Certains de ces mécanismes comprennent : (1) un gradient de pression disjoint qui provoque la séparation des gouttelettes d'huile de la surface de la roche en créant un film en coin29,30 ; (2) taux de mobilité diminuant et augmentant la viscosité du fluide injecté31,32, (3) réduction de la tension interfaciale33,34,35 et (4) altération de la mouillabilité vers des conditions plus humides36,37,38,39,40. Cependant, l'un des principaux défis liés à l'utilisation de particules dans la récupération assistée du pétrole est qu'elles doivent être en dispersion colloïdale dans des conditions de réservoir telles que des températures élevées et une forte salinité contenant des ions divalents tels que Ca2+ et Mg2+. Les nanofluides avec un transport à faible stabilité dans les milieux réservoirs peuvent causer des dommages importants dans les milieux poreux33,41. La stabilité des nanofluides a été largement examinée dans les travaux de Ghadimi pour diverses conditions thermodynamiques progressivement dans les tours de refroidissement et autres supports de transfert de chaleur42. Ogolo et al.43 ont appliqué quelques types de nanoparticules, par exemple des oxydes d'aluminium, de zinc, de magnésium, de fer, de zirconium, de nickel et de silicium sur du sable mouillé d'huile. Ils ont montré que l'utilisation de nanofluides serait très efficace dans la récupération du pétrole. Ils ont considéré que les mécanismes efficaces d'amélioration de la récupération étaient l'altération de la mouillabilité, la réduction de la tension interfaciale, la viscosité de l'huile et le taux de mobilité. Ju et al.44 ont étudié les nanoparticules de polysilicium hydrophiles pour l'altération de la mouillabilité de la surface rocheuse. Ils ont révélé que la récupération du pétrole pouvait clairement être améliorée par l'injection de nanoparticules de polysilicium hydrophiles. Ce travail a recommandé qu'une concentration de nanoparticules comprise entre 0,02 et 0,03 % en poids était souhaitable pour une récupération améliorée du pétrole. En outre, les résultats de Maghzi et al.38 ont montré que les nanoparticules de silice provoquaient une amélioration de l'efficacité du balayage lors de l'inondation de l'eau. Ils ont utilisé un micromodèle avec du verre à cinq points qui était initialement saturé d'huile lourde et d'eau à différentes valeurs de pourcentage en poids. Giraldo et al.45 ont étudié l'ajustement de la mouillabilité des centres de grès avec la mouillabilité initiale de l'huile en présence de nanofluides à base d'alumine dans le réservoir. Khosravani et al.46 ont utilisé des nanoparticules γ-Al2O3 avec différentes surfaces spécifiques et ont produit des échantillons fluides par une technique simple et économique. Ils ont étudié la stabilité des nano-émulsions hybrides à différentes températures, puis ont développé une émulsion stable et l'ont appliquée dans des tests de récupération d'huile. Mohammadi et al.47 ont également rapporté les mêmes résultats pour la synthèse de nanoparticules γ-Al2O3. Ils ont étudié l'effet des nanoparticules γ-Al2O3 sur l'altération de la mouillabilité du réservoir de carbonate. Khezrnejad et al.48 ont étudié l'effet de différents facteurs tels que le type de nanoparticules (oxyde de silice et oxyde d'aluminium), la concentration de nanoparticules, la pression, la température et le taux d'injection sur la récupération assistée du pétrole. Ils ont montré que différents facteurs avaient un effet significatif sur la viscosité et la récupération d'huile que le type de nanoparticules. Cao et al.49 ont montré que les nanofluides d'alumine, de silice et de zirconium ont le plus grand impact sur la réduction de l'angle de contact de surface et l'altération de la mouillabilité. L'effet du type et de la concentration de chacune des nanoparticules a été déterminé. Lu et al.50 ont également montré que les méthodes et les conditions de synthèse avaient un effet important sur les propriétés et la stabilité des nanoparticules. Ils ont synthétisé la nanostructure γ-Al2O3 par méthode hydrothermale. Néanmoins, au cours des dernières décennies, de nouveaux nanofluides tels que les nanoparticules de polymères ont été largement utilisés dans le contrôle de la pollution et la médecine51 en raison de leur faible toxicité et de leur bonne biocompatibilité52 qui les rendaient adaptés aux réservoirs pétroliers. De plus, la surface des nanoparticules de polymère a pu être facilement modifiée notamment avec des groupements carboxyle53, ce qui leur a permis d'être stables à haute température et haute salinité. Par conséquent, les nanoparticules enrobées de polymère étaient de bons porteurs candidats. Bila et al.54 ont expliqué l'applicabilité des nanoparticules de silice enrobées de polymère en tant qu'additifs pour l'amélioration des inondations d'eau dans les réservoirs humides. Ils ont proposé que la réduction de l'IFT, l'altération de la rugosité de la surface de la roche et la mouillabilité vers une dérivation plus humide et microscopique de l'écoulement due au colmatage des pores soient les principaux mécanismes EOR dans l'application des nanoparticules. De plus, les nanoparticules ont mobilisé l'huile résiduelle et augmenté la récupération d'huile jusqu'à 9,2 % de l'OOIP54. Zhou et al.55 ont développé un nouveau nanofluide en enrobant des nanoparticules de polymère chargées négativement avec un tensioactif zwitterionique de type bétaïne par attraction électrostatique. Le nanofluide a amélioré la stabilité à des salinités élevées contenant des ions divalents (saumure stimulée à 15 %) et à des températures élevées (80 °C). La capacité du nanofluide à améliorer la récupération d'huile a révélé que la récupération totale d'huile par le nanofluide était supérieure de 9,32 % à celle de la saumure55. De plus, Omran et al.56 ont étudié les performances des NP de silice revêtues de polymère pour la récupération de pétrole à micro-échelle dans trois conditions de mouillabilité (humide à l'eau, humide intermédiaire et humide à l'huile) tandis que toutes les conditions de laboratoire telles que le débit, les pores la structure, la connectivité initiale du pétrole et la température ont été considérées comme les mêmes pour tous les états. L'efficacité de clusterisation des NP de silice enrobées de polymère, en raison d'une mobilisation plus élevée, de plus petits clusters d'huile restants et d'une connectivité plus faible de l'huile résiduelle, a été mieux obtenue. Sagala et al.57 ont synthétisé et étudié les performances de divers types de nanopyroxènes en tant que pyroxène neutre, pyroxène hydrophobe à moitié fonctionnalisé hydroxyle et entièrement fonctionnalisé hydroxyle. La concentration de ces nanofluides a été maintenue constante à 0,005 % en poids. L'efficacité des différents nanofluides à base de pyroxène a été examinée par l'angle de contact, les mesures IFT à différentes températures, l'imbibition spontanée (SI) et les tests d'inondation du cœur. La récupération de pétrole a été augmentée de 10,57 % supplémentaires après l'injection de saumure grâce à des tests d'injection de carottes57. Ali et al.58 ont préparé des nanofluides polymères intelligents en dispersant les TiO2/SiO2/PAMNC synthétisés dans de l'eau intelligente avec différents types et concentrations d'ions dissous. Les nanofluides polymères intelligents formulés ont été appliqués à la réduction de l'ITF et à l'altération de la mouillabilité des mesures de roches carbonatées. La plus forte augmentation de la récupération de pétrole a été obtenue de 36,0 à 46,5 % du pétrole original en place (OOIP)58. Dans cette étude, en tant que nanofluide à base d'oxyde métallique, nos sélections se sont limitées à l'oxyde d'aluminium (Al2O3) qui présente un intérêt dans diverses applications, notamment en tant qu'agent d'amélioration pour l'augmentation des réservoirs d'huile souterrains45,46,47,59,60,61 . Ainsi, dans le présent travail, nous avons synthétisé des boîtes quantiques d'alumine (AQD) dans le but de produire des nanostructures de très petite taille et aux propriétés quantiques. Ensuite, les performances EOR des nanofluides à base de points quantiques d'alumine (AQD; D ~ 4 nm) ont été étudiées et comparées aux nanoparticules commerciales (ANP; D ~ 20 nm) dans des conditions de réservoir, telles que l'effet simultané de la température, de la salinité et des ions divalents ( Ca2) en présence de roche carbonatée. En général, l'objectif principal de cette étude était de démontrer la réponse de la taille des particules et du type de morphologie de l'alumine dans les points quantiques et les nanoparticules solides sur la stabilité colloïdale, puis de mieux comprendre leur potentiel EOR sous-jacent, y compris l'altération de la mouillabilité par le contact. les mesures d'angle et les tests de la cellule d'Amott et les déplacements dynamiques du cœur. De plus, nous avons suivi une méthodologie parfaite comme dans la roche carbonatée pour considérer le comportement d'endommagement de la formation des particules. Nous avons synthétisé les AQD selon les travaux de Nemade62 et fourni les ANP commerciaux de la société Scharlau. Ensuite, nous avons renforcé les groupes carboxylés chargés négativement (COO-) sur la surface de l'alumine grâce à des revêtements d'acide citrique et de polymère polyélectrolyte (PE) pour garantir leur stabilité. Les résultats expérimentaux ont indiqué que 0,05 % en poids de poudre de cit-AQDs + 0,05 % en poids de PE dans SWP, 0,1 % en poids de poudre de cit-AQDs + 0,1 % en poids de PE dans SWP et 0,05 % en poids de poudre de cit-ANPs + 0,1 % en poids de PE dans SWP pourrait produire des fluides forts avec une stabilité à très long terme qui pourraient changer l'altération de la mouillabilité vers plus d'humidité de l'eau, augmenter la récupération d'huile supplémentaire d'environ 24 à 38% par rapport à la saumure. De plus, les expériences en laboratoire ont montré que les dommages de formation causés par l'injection de nanofluide PE-cit-ANPsswp, même avec une concentration plus faible, étaient graves. Les dommages à la formation ont été considérablement réduits lorsque PE-cit-AQDsswp a été ajouté à la saumure.

Tout d'abord, la poudre de points quantiques α-Al2O3 (AQD) a été synthétisée en mélangeant du nitrate d'aluminium 1 M et de l'hexaméthylènetétramine 1 M sous agitation magnétique à température ambiante pendant 20 min, puis le précipité centrifugé a été fritté à 200 ° C pendant 36 h selon le travail de Nemade62 . Les particules d'alumine, la poudre de nanoparticules γ-Al2O3 (ANP) (< 99,99 %, société Scharlau) et les points quantiques α-Al2O3 synthétisés (AQD) ont été caractérisés par DRX pour l'identification de la phase, la taille des cristallites et la détermination de la structure. (Fig. S1 informations complémentaires) montre les modèles XRD de particules d'alumine. Ils révèlent clairement la présence d'Al2O3 (α et γ) comme phase contenant de l'aluminium détectée dans les échantillons. (Fig. S1a, informations à l'appui), montre les diffractions des rayons X sur poudre des points quantiques α-Al2O3 (AQD) avec les plans 012, 104, 110, 113, 024, 116, 124 et 330 d'alumine. Le diagramme XRD des AQD montre que les pics s'élargissent très et cet élargissement reflète les diminutions de cristallite, ainsi les structures peuvent être considérées comme des particules amorphes ou très fines. Sur la base de l'équation Debye – Scherrer, la taille des cristallites des AQD à partir des pics de diffraction a été trouvée à environ ~ 4 nm. De plus, les réflexions à 37,31 °, 45,34 ° et 67,43 ° ont été trouvées dans des nanoparticules γ-Al2O3 (ANP) avec des plans (311), (400), (440) d'alumine avec une taille de cristallite d'environ ~ 20 nm à partir de l'équation Debye-Scherrer et la structure cristalline (Fig. S1b informations à l'appui). La figure 1a et b montre la morphologie sphérique des nanostructures d'alumine par des photographies TEM. La distribution granulométrique a été estimée en mesurant la taille des particules totales d'environ 100 particules dans l'image TEM à l'aide du programme de mesure de la microstructure de l'image et de l'analyseur de diffusion dynamique de la lumière. Comme on le voit sur les figures 1c et d, la distribution granulométrique des particules a révélé un diamètre moyen de 4 nm pour les points quantiques α-Al2O3 (AQD) et de 20 nm pour les nanoparticules γ-Al2O3 (ANP). Les résultats de l'analyse ASAP pour la surface BET totale et le volume des pores ont été résumés dans (tableau S3, informations à l'appui). Dans les deux échantillons, il y a des changements significatifs dans la surface et le volume des pores. Par exemple, par rapport à l'échantillon ANP, la surface BET totale de l'échantillon AQD a été augmentée, ce qui a entraîné une croissance de 19,7 % et 58,2 % pour la surface BET totale et le volume des pores, respectivement. Afin de détecter les propriétés des points quantiques dans l'échantillon AQD synthétisé, une mesure de fluorescence a été effectuée de 300 à 500 nm par l'analyseur PL et présentée dans (Fig. S2 informations complémentaires). La valeur maximale d'émission a été observée à ~ 387 nm, ce qui est attribué à la présence de défauts.

(a) Micrographie TEM pour les points quantiques α-Al2O3 (AQD), (b) Image TEM pour les nanoparticules γ-Al2O3 (ANP), (c) Distribution granulométrique par DLS pour les points quantiques α-Al2O3, (d) Distribution granulométrique par DLS pour les nanoparticules γ-Al2O3.

L'un des principaux défis liés à l'utilisation de particules dans la récupération assistée du pétrole est qu'elles doivent être en dispersion colloïdale dans des conditions de réservoir telles que des températures élevées et une forte salinité contenant des ions divalents tels que Ca2+. Dans cette section, le comportement global des suspensions de particules (AQD et ANP) dans les saumures (SWP, SB1, SB2, SB3 et SB4) à 25 et 90 °C a été examiné. Des concentrations de particules de 100 à 1200 ppm ont été choisies avec suffisamment de concentration sur l'ensemble des conditions de stabilité. D'après la thermodynamique et les résultats visuels expérimentaux, Al2O3 sans ajout de stabilisant est connu pour être insoluble dans les milieux de force ionique à température ambiante. Pour améliorer la dispersion en phase saline et à haute température simultanément, nous avons créé et amélioré des groupes carboxylés chargés négativement (COO-) à la surface d'Al2O3 par des revêtements d'acide citrique et de polymère polyélectrolyte (PE) pour s'assurer qu'ils restent en suspension qui aggravent les effets stériques, électrostatiques ou électrostriques. la stabilité. Les dispersants d'acide citrique et de polymère polyélectrolyte avec des chaînes à base carboxylée (acide acrylique amido-sulfonique/acide acrylique/acryl amido) ont été identifiés comme double candidat pour la stabilisation. Ils sont capables de s'adsorber sur la surface d'alumine et peuvent se dissocier et agir comme modificateurs de charge de surface. Le revêtement de nanoparticules à l'aide d'acide citrique et de polyélectrolytes (PE) a été bien établi chez de nombreux chercheurs63,64,65,66,67,68,69. Ces additifs provoquent une modification de la charge de surface entraînant une modification de la répulsion de la double couche par adsorption à la surface des particules68,70. Selon les travaux de Chapel66, une stabilité colloïdale à long terme peut se produire lorsque des nanoparticules sont recouvertes d'une couche organique telle que des polymères polyélectrolytes. Les raisons du comportement de stabilisation des nanoparticules par les polymères sont bien comprises66 : (i) les polymères peuvent agir comme une barrière stérique contre la floculation à travers un pinceau de chaînes étirées. (ii) Lorsque le polymère porte des charges le long de son squelette, comme dans les polyélectrolytes, la couche organique confère une répulsion électrostatique supplémentaire entre les NPs66. La répulsion stérique et électrostatique, souvent appelée interaction électrostrique, est créée par les polymères PE.

Dans cette étude, initialement, des Al2O3 recouverts de citrate (AQD et ANP, à pH 7,1) ont été préparés en utilisant la méthode décrite par Hidber68. Pour obtenir les courbes d'adsorption, des suspensions de 1,5 g d'Al2O3 dans 20 ml de solution d'acide citrique et d'électrolyte inerte KNO3 (0,1 N) ont été préparées avec différentes quantités d'acide citrique à un pH de 7,1. L'eau utilisée était de qualité déionisée et le pH a été ajusté avec une solution de KOH (1 N). Lors de l'ajout de Al2O3, le pH a été surveillé en permanence et ajusté. Le pH a été mesuré avec une électrode de verre contre une électrode d'argent/chlorure d'argent (appareil pH-mètre 86505 AZ). Les tubes expérimentaux ont été purgés avec du gaz N2 pour empêcher la formation de carbonates métalliques en solution. Ensuite, les tubes ont été scellés par sertissage et placés dans un agitateur mécanique pendant 72 h à 25 ° C, puis centrifugés. Après centrifugation, la concentration d'acide citrique dans le surnageant a été déterminée à l'aide d'un instrument de chromatographie liquide HPLC (modèle 600E) équipé d'un détecteur UV-Vis à barrette de diodes et comparée à la solution à blanc (moins l'adsorbant). La différence entre les concentrations initiale et finale d'acide citrique dans la phase aqueuse correspond à la quantité de dispersant adsorbée sur le solide de surface. Avant son utilisation, l'alumine a été nettoyée par extraction au soxhlet avec de l'eau distillée. Les isothermes de Langmuir à deux surfaces [Eq. (1)] a été utilisé dans l'interprétation des phénomènes d'adsorption63. Le modèle de Langmuir à deux surfaces suppose que l'adsorption se produit sur deux types de surface d'énergies de liaison contrastées. Le comportement d'adsorption de l'acide citrique sur la surface de l'alumine (AQD et ANP) a été montré dans (Fig. S3 informations complémentaires). La quantité maximale adsorbée d'acide citrique a été calculée à l'aide de l'équation. (1) à partir de ce modèle63 avec la boîte à outils d'ajustement de courbe du logiciel MATLAB.

où "citad" est la quantité d'acide citrique adsorbé, "cit" est la concentration d'équilibre d'acide citrique dans la solution, "(citad)max1 et (citad)max2" sont appelées les valeurs mesurées pour la quantité adsorbée maximale d'acide citrique et K1 et K2 sont des constantes d'équilibre d'adsorption/désorption. Les valeurs mesurées pour la quantité maximale adsorbée d'acide citrique ((citad)max1 + (citad)max2) ont été trouvées 1,22 et 0,79 µmol/m2 pour les AQD et les ANP, respectivement. En général, l'acide citrique est un acide tricarboxylique avec pKa = 3,13, pKa = 4,76, pKa = 6,40 qui peut former différentes espèces (H3Cit, H2Cit-, HCit2− et Cit3−) selon le pH de la solution. Molécule d'acide citrique avec trois groupes carboxyle (COO-) et un groupe hydroxyle, une fois déprotonés, les trois groupes carboxyle sont des porteurs de charge et lui permettent d'agir comme adsorbant et peuvent former un complexe fortement coordonnant sur le solide de surface. L'adsorption du citrate sur la surface d'alumine dépend de la valeur du pH de la suspension et de la concentration de l'acide citrique. La tendance générale de l'adsorption d'acide citrique sur la surface d'alumine est une diminution avec l'augmentation du pH de la solution, principalement parce que l'attraction électrostatique entre la surface d'alumine chargée positivement et l'anion citrate diminue68. La quantité maximale d'acide citrique adsorbée sur la surface de l'alumine se produit à pH 3 et diminue considérablement en milieu alcalin68. Les valeurs de la constante de dissociation acide (pKa) de l'acide citrique varient entre 3 et 6 à pH 3 à pH 871. Dans ce travail, nous avons modifié la surface de l'alumine avec de l'acide citrique à pH 7,1. A cette valeur de pH, l'acide citrique existe sous forme d'espèces protonées selon l'Eq. (2) avec une valeur de constante de dissociation acide (pKa) de 6,396 à la force ionique, I = 072.

Le complexe de surface citrate-alumine a également été étudié avec la technique FT-IR. La figure S4 (informations complémentaires) montre les spectres FT-IR de la poudre de citrate-alumine. En solution, l'acide citrique est entièrement déprotoné à pH 7,1. L'ion citrate entièrement déprotoné a des bandes d'absorption proéminentes autour de 1570 et 1391 cm-1 et une bande faible autour de 1280 cm-1. Les deux bandes proéminentes, 1570 et 1391 cm−1, sont attribuées aux mouvements d'étirement asymétrique et symétrique du groupe carboxylate, respectivement68,73,74,75. La bande la plus faible à 1280 cm-1 est liée aux étirements et courbures couplés du groupe carboxylate. Le spectre FT-IR dans (Fig. S4, informations à l'appui) montre que l'acide citrique a été adsorbé sur l'alumine dans les deux échantillons. La vibration d'étirement asymétrique va (COO−) et symétrique vs (COO−) des groupements carboxylates est observée vers 1572 et 1395 cm−1 pour des échantillons d'alumine en bon accord avec les travaux de Hidber68.

Le comportement de phase du citrate-alumine (100 à 1200 ppm) a été étudié en SWP à 25 et 90 °C. Des expériences de sédimentation ont été menées avec un spectromètre UV-Vis en fonction du temps. Dans un premier temps, une courbe d'étalonnage a dû être réalisée entre l'absorbance lumineuse et la concentration de la solution d'alumine. Une courbe d'étalonnage a été réalisée pour différentes concentrations de NP dans le SWP. Des suspensions de 200 ml d'Al2O3 ont été préparées avec différentes concentrations de poudre à saumure en maintenant une agitation mécanique et des ultrasons (Ultrasonic Cleanser, 100 W, Equipment Company, Italie) au moins pendant 30 min. Les suspensions préparées (1 ml) ont été placées immédiatement dans un instrument UV-Vis et la quantité de lumière transmise a été mesurée. Une relation linéaire entre la lumière diffusée et les concentrations d'alumine a été obtenue pour les parcelles d'étalonnage (Fig. S5, informations à l'appui). Ensuite, les échantillons ont été autorisés à rester pendant la nuit pour obtenir l'agrégation uniquement en raison des forces gravitationnelles et des milieux à l'état stable. Le surnageant a de nouveau été mesuré à l'aide d'un analyseur UV-Vis. Des parcelles de floculation de fluides ont été présentées dans (Fig. S6 informations complémentaires). Conformément aux données de (Fig. S6, informations à l'appui), les échantillons d'AQD recouverts de citrate étaient très stables dans le SWP uniquement à des concentrations de 100 à 200 ppm sans aucune floculation pour les particules à température ambiante. Mais, une transition significative de l'état dispersé à l'état floculé correspondant à une instabilité d'environ 6 à 40% a été observée pour des concentrations de 300 à 1200 ppm dans les mêmes conditions. Ce phénomène s'est répété autour de 12 à 90 % de sédimentation pour les ANP enrobées de citrate. Une forte instabilité a été observée à T = 90 °C pour les deux échantillons. Cependant, d'après les données décrites dans (Fig. S6, informations à l'appui), l'acide citrique seul présentait un mauvais dispersant dans une solution d'électrolyte concentrée et à une température élevée. Généralement, à de faibles salinités et à température ambiante, l'acide citrique seul en tant que petit ligand peut être utilisé pour améliorer la répulsion électrostatique71,76,77,78,79,80,81. Mais à forte force ionique, la répulsion électrostatique fournie par les petits ligands devient insuffisante pour vaincre les forces attractives de Vander Waals. À des salinités aussi élevées, des polymères polyélectrolytes sont souvent nécessaires pour empêcher la floculation82,83,84. Une combinaison de répulsion électrostatique et stérique se produit avec les polymères PE lorsqu'ils sont présents à la surface des particules. Par conséquent, pour améliorer encore la dispersion des nanostructures, nous avons sélectionné le polymère PE (acide acrylamido-sulfonique/acide acrylique/acryl amido) pour surmonter les problèmes d'agrégation dans la saumure à 90 °C.

Le polymère d'acide acrylamido-sulfonique/acide acrylique/acrylamido (poids moléculaire de 52 000 g/mol) avec de riches groupes carboxylate et sulfonate est très soluble dans les eaux injectées (SWP, SB1, SB2, SB3 et SB4) sans aucune modification de la valeur du pH . La teneur optimale en polymère requise pour obtenir une dispersion suffisante a été obtenue dans un test de stabilité. Pour préparer les fluides de base, le polymère polyélectrolyte en diverses quantités (optimal deux fois supérieur au poids de cit-ANP et poids égal de cit-AQD; tableau 1) a été dissous dans du SWP (200 ml), puis la poudre de citrate-alumine a été étalée à 25 ° C . La stabilité des suspensions de particules a été mesurée dans les mêmes conditions pour les particules de citrate. (Fig. S7, informations à l'appui) démontre clairement une tendance acceptable à l'adsorption du polymère sur la surface des particules, en particulier à température élevée. Ces observations (à 90 °C) montrent que les fluides cit-AQDs à différentes valeurs de particules ≤ 1000 ppm étaient des solutions entièrement colloïdales et saturées avec C/C0 approchant 1. Dans cette condition, les fluides cit-ANPs étaient atteints à ≤ 500 ppm. On pense que l'adsorption du polymère se produit plus fortement pour les composés de taille de particules inférieure, probablement en raison de l'augmentation des charges de surface grâce à leurs propriétés quantiques. En outre, les données présentées dans (Fig. S7, informations à l'appui) montrent que les polyélectrolytes à base sulfonique ont inversé la déstabilisation des fluides à 90 ° C et amélioré de manière significative la stabilité colloïdale par rapport à la température ambiante. Les particules se sont déposées hors du liquide après une nuit (~ 2 %) pour les cit-AQD ≥ 0,12 % en poids et (~ 2–12 %) pour les solutions cit-ANP ≥ 0,06 % en poids à 90 °C. De plus, nous avons effectué des tests de stabilité supplémentaires avec des solutions de 0,05 et 0,1 % en poids de cit-AQD et de 0,05 % en poids de cit-ANP dans des saumures de différentes salinités pour étudier l'effet de milieux ioniques extrêmement concentrés tels que la salinité élevée et les cations divalents tels que Ca2+ sur la stabilité des nanofluides. Nous avons préparé des solutions en répandant de la poudre de citrate-alumine (cit-AQDs, 0,05 et 0,1 % en poids ; cit-ANPs, 0,05 % en poids) dans des saumures riches en polymères. Par conséquent, toutes les saumures synthétiques (SB1, SB2, SB3 et SB4) avaient diverses formulations optimales qui différaient par la teneur en polymère (décrit dans le tableau 1). Des valeurs complémentaires de DH des particules enrobées en fonction du temps ont été mesurées avec un analyseur DLS à 90 ° C pendant jusqu'à 1 mois. Une évaluation quantitative du comportement de dispersion dépendant de la salinité de ces nanofluides a été répertoriée dans (Fig. S8 informations à l'appui) et dans le tableau 2. Une dispersion colloïdale profonde existait entre toutes les espèces colloïdales dans les saumures de (SWP ; 4,1 % en poids de salinité + 0,05 % en poids de Ca2+, SB1 ; 7,9 % en poids de salinité + 1,5 % en poids de Ca2+) et la valeur DH est restée pratiquement inchangée ≤ 100 nm sur la période mesurée de 30 jours. L'apparition d'agrégation a été observée (2 à 13 %) lorsque la salinité augmentait jusqu'à ≥ 12 % en poids, connue sous le nom de concentration saline critique (SB2 ; 12 % en poids de salinité + 2,5 % en poids de Ca2+, SB3 ; 16 % en poids de salinité + 3,5 % en poids % Ca2+) uniquement pour les fluides ANP. Cependant, les mesures DLS ont donné la plus grande distribution de taille de particules> 100 nm pour les suspensions de particules (1000-cit-AQD et 500-cit-ANP) dans la saumure synthétique SB4 (20 % en poids de salinité + 4,5 % en poids de Ca2+). Étant donné que les saumures synthétiques contiennent des quantités d'ions divalents, tels que Ca2+, la concentration critique en sel a été abaissée, ce qui a entraîné une augmentation de l'agrégation et de la sédimentation des particules à un stade plus précoce (tableau 2). Selon les travaux de Cesarano85, les polymères polyélectrolytes avec de riches sites d'acide carboxylique disponibles par molécule, en fonction de la valeur du pH et de la force ionique du solvant, peuvent être dissociés (c'est-à-dire COO-) ou non dissociés (c'est-à-dire COOH). Lorsque la fraction dissociée augmente d'environ 0 à 1, la charge du polymère varie de neutre à fortement négative. Cesarano85 a prouvé que l'augmentation du pH et de la concentration en sel entraînait une augmentation de la dissociation et de la charge négative du polymère. Étant donné que la dissociation acide (pKa) des groupes acide acrylique est de 4,686 à pH 7, le polymère acide acrylamido-sulfonique/acide acrylique/amido avec des sites acide carboxylique par molécule est adsorbé sur l'alumine à pH 7. Les groupes COO- sur le polymère sont capable de former de forts complexes de transfert de changement avec des cations Al sur la surface de l'alumine qui ne sont pas recouverts de citrates et d'améliorer les ligands de citrate87. Le mécanisme d'assemblage de l'adsorption d'un acide carboxylique à l'interface alumine-eau peut également être décrit comme un échange de ligand, où le groupe hydroxyle est échangé contre un groupe carboxylate88. Selon le modèle d'échange de ligand, lorsqu'un changement de la charge de surface peut se produire si des groupes carboxylate supplémentaires sont présents dans la molécule qui ne sont pas coordonnés à la surface ou un groupe -OH2+ qui est le meilleur groupe partant est échangé au lieu d'un Groupe OH−88. Par conséquent, les groupes COO− supplémentaires sur la surface de l'alumine via un revêtement polymère conduisent tous deux à une charge de particules plus négative, ce qui provoque les groupes acide carboxylique restant dans le fluide, entraînant une augmentation de la force ionique et forme un pont avec Ca2+ dans le fluide vers des particules stables. dans les médias durs. Cependant, on pourrait réaliser une bonne suspension résistante comprenant un enrobage en deux étapes des particules. La première étape, nous les avons fonctionnalisés avec du citrate comme petit ligand et poursuivi par adsorption de polymère. Par conséquent, les fluides formulés d'alumine revêtue de citrate de PE dans SWP (500-PE-cit-ANPsswp ; 0,05 % en poids de poudre de cit-ANPs + 0,1 % en poids de PE dans SWP, 500-PE-cit-AQDsswp ; 0,05 % en poids de poudre de cit-AQDs + 0,05 % en poids de PE dans SWP et 1000-PE-cit-AQDsswp ; 0,1 % en poids de poudre de cit-AQDs + 0,1 % en poids de PE dans SWP) a été sélectionné pour les tests EOR. Ces fluides avaient un bon comportement de dispersion dans les états statiques (expliqué dans la section précédente) sans formation significative de floculation dans la saumure à haute température. Dans tous les tests, les suspensions d'alumine ont été appelées 500-PE-cit-ANPsswp (0,05 % en poids de poudre de cit-ANPs + 0,1 % en poids de PE dans le SWP), 500-PE-cit-AQDsswp (0,05 % en poids de cit-ANPs). poudre AQDs + 0,05 % en poids de PE dans SWP) et 1000-PE-cit-AQDsswp (0,1 % en poids de poudre cit-AQDs + 0,1 % en poids de PE dans SWP).

Afin d'évaluer l'altération de la mouillabilité par la mesure de l'angle de contact en tant qu'évaluation qualitative des changements de mouillage, plusieurs tranches de roche nettoyées de 0,4 pouce de diamètre et de 0,15 pouce d'épaisseur ont été utilisées. Les plaques ont été vieillies pendant une semaine dans de l'huile brute à 90 ° C dans un récipient sous pression (750 psi) pour une base humide à l'huile. Leurs tendances initiales à l'huile ont été mesurées, puis immergées dans un fluide contenant 500-PE-cit-ANPsswp, 500-PE-cit-AQDsswp et 1000-PE-cit-AQDsswp dans un réacteur sous pression au temps de vieillissement d'exposition prévu ( 72 h), température (90 °C) et pression (750 psi). Le SWP a été sélectionné comme test de contrôle pour comparer tout changement d'angle. La méthode de la goutte sessile a été appliquée pour mesurer l'angle de contact pour l'altération de la mouillabilité dans les conditions ambiantes. Les résultats de ces tests ont été présentés à la Fig. 2. Les résultats montrent que la présence d'Al2O3 dans les points quantiques ou les nanoparticules a eu un effet crucial sur l'étendue humide de l'eau par rapport au SWP sans aucun solide. Lors de la comparaison de deux échantillons avec la même concentration de solides mais de taille et de morphologie différentes (500-PE-cit-AQDsswp et 500-PE-cit-ANPsswp), la mouillabilité de surface était plus sensible à la suspension 500-PE-cit-ANPsswp (~ 20°). La tendance à la mouillabilité vers une plus grande humidité de l'eau a également été observée en augmentant l'étendue solide dans les suspensions quantiques (de ~ 115° pour 500-PE-cit-AQDsswp à ~ 52° pour 1000-PE-cit-AQDsswp). Cependant, les mesures de l'angle de contact ont révélé que l'introduction des nanostructures à la fois sous forme quantique et sous forme de particules dans la suspension entraînait une altération du mouillage d'un état humide à un état plus humide à l'eau et des suspensions 500-PE-cit-ANPsswp et 1000-PE-cit-AQDsswp. avait le plus d'amélioration.

Mesures d'angle de contact sur la surface de la roche carbonatée dans les solutions (a), échantillon humide de référence, (b) SWP sans aucune particule, (c) nanofluide 500-PE-cit-AQDs, (d) 1000-PE-cit-AQDs nanofluide, (e) nanofluide 500-PE-cit-ANPs ; Temps de vieillissement = 72 h ; Température = 90 °C, Pression = 750 psi.

L'objectif ultime des essais d'imbibition spontanée est de fournir une évaluation quantitative de l'altération de la mouillabilité. Malgré la longévité de ces tests, ils constituent le mécanisme le plus utile dans le processus de récupération des réservoirs d'hydrocarbures, où le fluide mouillant déplace le fluide non mouillant hors de l'espace poreux et nécessaire pour confirmer les mesures d'angle de contact89. Afin d'approcher cet objectif, deux séries d'expériences ont été conçues pour donner une compréhension suffisante du processus d'imbibition spontanée. Quatre bouchons de noyau de carbonate sœurs (A, B, C et II) ont été sélectionnés avec une taille de 3,8 cm de diamètre et 6,3 cm de longueur (les propriétés initiales de la roche ont été présentées dans le tableau S2 à l'appui). Dans la première étape, les bouchons nettoyés ont été vieillis de manière similaire à la procédure mentionnée dans la section précédente "Complexe PE-citrate-alumine" (les bouchons initialement saturés d'huile à 90 ° C pendant 40 jours pour fournir des surfaces mouillées d'huile), puis , les expériences prévues ont été réalisées sur eux. Initialement, les bouchons saturés d'huile A (OOIP = 9,19 cc), B (OOIP = 7,95 cc), C (OOIP = 9,42 cc) et II (OOIP = 11,21 cc) ont été placés dans un appareil à noyau et traités avec injection de fluide pour modifier la propriété de mouillage d'un état humide à un état intermédiaire. Les carottes ont été injectées avec du SWP et trois différents nanofluides (500-PE-cit-ANPsswp, 500-PE-cit-AQDsswp et 1000-PE-cit-AQDsswp). Des expériences de déplacement d'inondation de noyau ont été réalisées pour étudier le comportement du fluide injecté en présence de pétrole brut sur quatre noyaux dans des conditions de réservoir (à 90 ° C; contre-pression de 750 psi). Nous avons effectué trois cycles, SWP ou inondation de nanofluide jusqu'à ce qu'aucune huile ne soit produite (Run # 1), un temps de repos particulier pour l'effet fluide (72 h) (Run # 2) et enfin l'injection de SWP jusqu'à ce qu'aucune huile ne soit produite (Run # 3). Dans tous les cycles d'injection, un débit constant de 0,2 cm3/min a été satisfait. Dans chaque cycle d'inondation, le volume de pétrole produit a été mesuré avec soin et le pétrole restant en place a été calculé. Enfin, nous avons à nouveau saturé les échantillons traités avec du pétrole brut à température ambiante. La différence entre le poids initial et final des carottes correspond à la quantité d'huile en place. Dans la deuxième étape, les noyaux saturés d'huile A (traités avec 500-PE-cit-ANPsswp), B (traités avec 500-PE-cit-AQDsswp), C (traités avec 1000-PE-cit-AQDsswp) et II (traités avec du SWP) ont été trempés dans des cellules d'Amott contenues également dans du SWP83. Les cellules d'Amott ont ensuite été amenées à la température du réservoir et la quantité d'huile produite spontanément a été enregistrée en fonction du temps pour chaque cellule jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de récupération d'huile. Dans cette étude, le noyau II traité par SWP a été sélectionné comme cas de base et toutes les variations des paramètres y ont été comparées. Les figures 3a à d comparent le comportement d'imbibition de SWP dans des bouchons de noyau. La quantité totale de production spontanée d'huile a été obtenue à partir de 4, 2% de l'OOIP pour le bouchon II traité par SWP pendant 25 jours (voir Fig. 3a). Comme il ressort de ces Figs. 3b–d, le SWP, cependant, imbibé davantage dans les bouchons de noyau, a entraîné une amélioration de la quantité d'huile produite spontanément de 6,42 à 12,42 % pour les échantillons traités aux particules pendant 25 jours. Ces résultats montrent que les nanosuspensions injectées dans les bouchons de carottes ont un impact positif sur le mouillage et peuvent altérer la mouillabilité de la surface de la roche pour qu'elle soit plus humide, ce qui peut améliorer l'imbibition spontanée. Un minimum d'huile produite de 6,42 % dans la carotte B (traitée avec 500-PE-cit-AQDsswp) et un maximum d'huile produite de 12,42 % dans la carotte A (traitée avec 500-PE-cit-ANPsswp) ont été observés. De plus, l'ajout de cit-AQD jusqu'à 0, 1% en poids à la suspension injectée dans le noyau C, provoqué par une tendance plus humide à l'eau, a suivi une imbibition plus spontanée de SWP dans celui-ci. La figure 3 montre que les résultats pour les noyaux A (traités avec 500-PE-cit-ANPsswp) et C (traités avec 1000-AQDsswp) étaient plus encourageants que ceux du noyau B (traités avec 500-PE-cit-AQDsswp). La comparaison des séries d'expériences montre que la récupération ultime due au cœur A (traité avec 500-PE-cit-ANPsswp) était d'environ 8,38 % supérieure à la récupération obtenue par le cœur II (cas de base) et ces valeurs ont atteint 2,22 % et 6,29 % pour les noyaux B (traité avec 500-PE-cit-AQDsswp) et C (traité avec 1000-PE-cit-AQDsswp) supérieur à celui-ci, respectivement, ce qui était conforme aux données d'angle de contact mesurées. Cependant, plus la réponse du système à l'imbibition de SWP dans les noyaux traités aux particules que le cas de base pourrait être liée à l'altération de la mouillabilité due aux nanofluides. Des tests d'imbibition spontanée ont montré que nous pouvions garantir que l'altération de la mouillabilité soit le mécanisme bien accepté dans la récupération du pétrole dans les expériences EOR à base de nanofluides. Étant donné que les nanofluides à ces concentrations ≤ 0,1 % en poids n'étaient pas sensibles à la tension interfaciale (IFT), il semble que l'inondation de particules dans des échantillons de bouchons humides d'huile sépare l'huile restante adhérant à la surface de la roche par altération de la mouillabilité en plus d'eau. ou mécanisme de pression disjoint90. L'un des problèmes importants basés sur ces résultats était que la présence d'Al2O3 sous forme cristalline, même avec une concentration plus faible, pouvait modifier les charges de surface du carbonate vers la plupart des conditions humides.

Production spontanée d'huile à partir de bouchons d'huile saturée de carbonate dans la cellule Amott à 90 ° C (a) noyau II; traité avec SWP (b) noyau A; traité avec le noyau B du nanofluide (c) 500-PE-cit-ANPs ; traité avec le noyau C du nanofluide (d) 500-PE-cit-AQDs ; traité avec le nanofluide 1000-PE-cit-AQDs.

Le but de ces expériences était de comparer la réduction de l'huile résiduelle avec et sans particules. Des expériences de déplacement du noyau par inondation ont étudié le comportement des nanofluides en présence de pétrole brut sur trois bouchons de noyau saturés d'huile avec une perméabilité absolue de 16,5 md (noyau D, 500-PE-cit-ANPsswp), 15,3 md (noyau E, 500-PE-cit-AQDsswp) et 18,16 md (noyau F, 1000-PE-cit-AQDsswp) par rapport à celle avec SWP à la pression et à la température du réservoir (à 90 °C, contre-pression de 750 psi). Les bouchons initialement saturés d'huile ont été réalisés à 90 °C pendant 40 jours pour fournir des surfaces humides d'huile. Les propriétés initiales de la roche ont été présentées dans (tableau S2, informations à l'appui). L'objectif de ces essais était d'étudier les propriétés mouillantes des nanofluides sur la récupération du pétrole dans les conditions du réservoir. Ces phénomènes ont été tracés sur la Fig. 4. Les expériences ont été menées dans le scénario SWP/nanofluide/temps de rétention/injection SWP dans des conditions de réservoir (contre-pression de 750 psi et 90 °C). Dans tous les cycles d'injection, un débit constant de 0,2 cm3/min a été satisfait. À partir de la Fig. 4, dans un premier temps, l'injection d'eau a été effectuée environ 25 PV jusqu'à ce qu'aucune huile ne soit produite. La récupération d'huile avant rinçage par inondation de saumure a été réalisée à 42,24 %, 51,41 % et 48,68 % de l'huile d'origine en place (OOIP) pour les noyaux D, E et F, respectivement. En raison de l'insensibilité des nanofluides à réduire la tension interfaciale, lors de l'injection de nanofluides, aucune huile significative n'a été enregistrée. L'efficacité de déplacement lors de l'injection de nanofluide a été obtenue très faible (environ 2 à 3%). Cependant, nous avons observé que l'efficacité du déplacement était plus élevée lorsque le temps de rétention était augmenté jusqu'à 72 h. Après cette période, avec l'inondation d'eau post-chasse, la saturation en huile résiduelle a diminué de manière significative. La réduction de la saturation en huile résiduelle a été obtenue d'environ 38,88 %, 24,94 % et 34,19 % pour les noyaux D, E et F, respectivement. La récupération d'huile de comparaison lors de la deuxième inondation de saumure avec l'injection d'eau initiale a montré une récupération d'huile supplémentaire d'environ 24 à 38 % en raison de l'effet du nanofluide après le temps de rétention serait significative et les résultats de l'inondation du noyau ont corroboré l'efficacité du nanofluide dans la récupération améliorée du pétrole. De plus, comme observé sur les figures 4a et c, la récupération améliorée de l'huile due à un état de concentration moindre par les 500-PE-cit-ANP était cohérente avec les 1000-PE-cit-AQD à des concentrations plus élevées. La pression différentielle pendant les bouchons de noyau a également été enregistrée par une jauge de précision Siemens DP avec une plage de 0 à 30 bar. La figure 5a montre la relation entre la chute de pression et les volumes de pores injectés. Lors de l'injection d'eau de pré-rinçage, un écoulement biphasique existait et la pression différentielle à travers le bouchon D a été augmentée de 2,13 à une valeur maximale de 2,34 psi au point de percée tout en chutant à une valeur de 1,5 psi et stabilisée à ce point. Il n'y a plus eu d'huile produite après 6 PV d'injection de saumure et l'injection a été arrêtée à 24 PV. Lors de l'injection de nanofluide (500-PE-cit-ANPs) pour environ 2 PV, la pression différentielle a augmenté de manière significative de 1,5 à 1,86 psi. Après le temps de rétention, l'injection de saumure en tant que post-rinçage a été relancée. Il a été observé que la pression différentielle à travers le noyau augmentait rapidement jusqu'à une valeur maximale d'environ 5,57 psi au début de cette étape, puis redescendait à 2,38 psi pendant l'injection et se stabilisait à ce stade. Cependant, il n'y a plus eu d'huile produite après 17 PV d'injection de saumure dans la troisième section et l'injection a été arrêtée à 19 PV. Ce phénomène s'est répété pour les noyaux E et F. Une percée a été observée à 2,23 et 2,38 psi pour les noyaux E et F, respectivement. Cependant, dans tous les tests, la chute de pression pendant l'injection de nanofluide et la période de saumure post-rinçage était juste légèrement supérieure à l'injection de saumure avant rinçage (0,88 psi pour le noyau D, 0,46 psi pour le noyau E et 0,49 psi pour le noyau F) (voir Fig. . 5). Après l'ensemble du processus d'injection, la perméabilité du bouchon (krw3 @ROS) a été réduite à 0,345, 0,386 et 0,380 md pour les noyaux D, E et F, respectivement à la fin de l'injection de saumure post-rinçage qui a été considérablement altérée pour rendre le noyau presque imperméable. Cette raison peut être due à l'agrégation et/ou à l'adsorption irréversible de nanoparticules pour bloquer les gorges des pores et la formation de dépôts minéraux en raison de l'incompatibilité de la SWP et de l'eau de formation.

Performance de récupération d'huile par rapport au PV injecté des bouchons de cœur à 90 °C, 750 psi et temps de rétention de 72 h (a) cœur D, SWP/500-PE-cit-ANPs nanofluide/temps de rétention/scénario d'injection SWP (b) noyau E, SWP/500-PE-cit-AQDs nanofluide/temps de rétention/scénario d'injection SWP (c) noyau F, SWP/1000-PE-cit-AQDs nanofluide/temps de rétention/scénario d'injection SWP.

Profil de pression différentielle pendant l'injection d'eau avant le rinçage, la nano inondation et l'injection d'eau après le rinçage à nouveau à travers les bouchons de noyau à 90 °C et 750 psi et un temps de rétention de 72 h (a) noyau D, SWP/500-PE-cit- ANPs nanofluide/temps de rétention/scénario d'injection SWP (b) cœur E, SWP/500-PE-cit-AQDs nanofluide/temps de rétention/scénario d'injection SWP (c) cœur F, SWP/1000-PE-cit-AQDs nanofluide/rétention temps/scénario d'injection SWP.

La mise en œuvre pragmatique de l'eau ou des nanofluides dans les conditions du réservoir nécessite une attention approfondie et significative à la formation de tartre associée principalement aux raisons suivantes :

Dépôt minéral dû à l'incompatibilité entre les fluides, en particulier dans les cas d'injection d'eau et les fluides du réservoir, ce qui conduit à la formation de tartre s'ils interagissent chimiquement lorsqu'ils sont mélangés.

Adsorption (réversible ou irréversible) et rétention des nanoparticules d'alumine dans le milieu poreux.

Le but ultime de cette section est d'étudier à la fois le potentiel de différents dommages de formation contenant du tartre minéral et/ou de la libération d'alumine par la mesure de la réduction de la perméabilité dans les conditions du réservoir. Deux approches ont été utilisées dans les expériences d'endommagement de la formation. Tout d'abord, enquête sur l'incompatibilité entre l'injection d'eau sans aucune particule et les fluides du réservoir (carottes D', E' et F', ces échantillons de bouchons étaient les mêmes carottes D, E et F qui ont été restaurées en appliquant des procédures de nettoyage). Deuxièmement, prise en compte du comportement d'adsorption/détachement et de déformation des nanoparticules dans les milieux poreux (deuxième étape) : (noyaux D", E" et F", ces roches étaient les mêmes noyaux D', E' et F' qui ont été restaurés en appliquant un nettoyage Des travaux expérimentaux ont été effectués sur trois longs bouchons de noyau de carbonate à chaque passage qui ont été classés en expériences d'inondation de noyau monophasé en l'absence d'huile. Pour assurer la constance du test et la fiabilité des résultats, trois noyaux de carbonate similaires humides d'eau ont été sélectionnés. En raison de restrictions sur l'approvisionnement du bouchon de carotte, nous avons restauré les échantillons de roche de D, E et F (utilisés dans les expériences d'inondation de carotte) en mettant en œuvre des procédures de nettoyage. Les échantillons de roche ont été nettoyés à travers l'appareil Soxhlet dans du toluène et du méthanol séquentiellement pendant 2 semaines, puis suivi d'un séchage à 100 ° C pendant la nuit et d'un vide pour en éliminer tout l'air.

En général, la formation de tartre dans les inondations d'eau résulte souvent d'une incompatibilité entre l'eau de mer, qui comprenait une grande quantité d'ions sulfate (SO4–2) et l'eau de formation avec une forte liaison des ions cationiques (Ca+2, Ba+2, Sr+2 ) ou en raison d'un changement de température, de pression et de la valeur du pH lorsque l'eau s'écoule d'un endroit à un autre91. Lorsque deux eaux incompatibles entrent en contact, les ions sulfate dans la composition de l'eau de mer provoquent la formation de tartre solide (CaSO4, BaSO4, SrSO4) lors du mélange avec l'eau de formation riche en cations, entraînant une baisse significative de la perméabilité92,93. De plus, la réduction de la solubilité des sels peut entraîner la précipitation de tartres de carbonate tels que CaCO394. Dans cette section, nous avons principalement évalué la réduction de la perméabilité des milieux poreux en raison de la tendance à la formation de tartre du SWP sans aucune particule en contact avec le FW dans les conditions du réservoir. En ce qui concerne les données d'analyse de l'eau (tableau S1, informations à l'appui), SWP avait une salinité totale de 41 780 ppm et contenait des quantités importantes de SO42. L'eau de formation a été utilisée pour la saturation de la roche et une perméabilité liquide absolue a été déterminée (tableau S1, informations à l'appui). Des scénarios d'inondation du noyau d'injection SWP/temps de rétention/SWP ont été utilisés pour les noyaux humides nettoyés D', E' et F' (à 90 °C ; contre-pression de 750 psi). Avant toute analyse, les noyaux ont été atteints à 100 % de saturation avec FW en utilisant une pompe à vide à température ambiante et la perméabilité absolue a été déterminée. Initialement, 9 PV de SWP ont été inondés dans le noyau saturé de FW et mélangés avec du FW à l'intérieur du milieu poreux jusqu'à ce qu'aucune pression différentielle à travers le noyau ne change. Ensuite, lorsque le temps de rétention a été augmenté jusqu'à 72 h, le SWP a été injecté en tant que post-rinçage pour étudier l'effet des dommages à la formation dus à des eaux incompatibles. Dans toutes les injections, un débit constant de 0,2 cm3/min, une température de 90 °C et une contre-pression de 750 psi ont été satisfaits. La pression différentielle à travers les carottes a été enregistrée en continu pendant tout le processus d'injection. À la fin de chaque essai, la perméabilité du noyau a été calculée avec l'équation de Darcy pour observer l'effet de la calamine sur la baisse de perméabilité. Enfin, les carottes ont été retirées, nettoyées avec du méthanol à travers un appareil d'extraction Soxhlet à 70°C et séchées dans une étuve à 100°C pendant une journée.

Le comportement en déformation des nanostructures a été étudié dans SWP dans des conditions de réservoir. Les mêmes séries d'expériences ont été réalisées pour les suspensions ayant différentes tailles et pourcentages de particules (500-PE-cit-AQDs, 1000-PE-cit-AQDs et 500-PE-cit-ANPs). Des scénarios d'inondation de noyau d'injection de nanofluide / temps de rétention / SWP ont été appliqués pour trois échantillons de noyau D ", E" et F "à 90 ° C. L'eau de formation a d'abord été injectée dans les bouchons de noyau humides et a continué assez longtemps pour assurer 100 % de saturation et de perméabilité absolue déterminées. Ensuite, environ 9 PV de nanofluides en tant que phase dispersante ont été injectés dans les bouchons de noyau saturés de FW pour étudier l'effet de l'adsorption et de la rétention des nanoparticules sur la réduction de la perméabilité. Le temps de séjour a été maintenu à 72 h. Par la suite ; un processus d'injection tertiaire a été appliqué pour rincer les nanoparticules retenues par injection SWP Par conséquent, 9 PV de SWP ont été inondés en tant que post-rinçage pour observer l'adsorption réversible / irréversible des particules La perméabilité résultante due à l'injection de nanofluide a également été calculée avec l'équation de Darcy.

Nous avons défini le pourcentage moyen d'altération de la perméabilité aux liquides due au tartre minéral et le pourcentage moyen total d'altération de la perméabilité aux liquides due à la rétention des minéraux et de l'alumine au point final de l'inondation et du temps de repos comme suit :

où, kabs est la perméabilité liquide absolue (md), ki est la perméabilité (md), K' est lié au pourcentage de dégradation de la perméabilité liquide due au dépôt de minéraux dans le scénario d'injection de saumure/saumure et K" est associé au pourcentage de dommages à la formation dû au total du tartre minéral et de la rétention d'alumine dans le scénario d'inondation de nanofluide/saumure.

La différence entre l'endommagement total de la formation (K"i) et l'altération due à l'incrustation minérale (K'i) correspond à la quantité d'endommagement créée par les particules d'alumine comme suit :

Les figures 6, 7 et 8a et b comparent la pression différentielle à travers les bouchons de noyau pendant les expériences de transport de fluide (SWP et nanofluides). Toutes les données connexes pour les calculs de dégradation de la perméabilité ont été présentées dans le tableau 3. C'est-à-dire qu'à partir de la Fig. 6a, la pression différentielle a augmenté de 1,25 psi à une valeur maximale de 1,58 psi pendant l'injection SWP (~ 9 PV) et s'est stabilisée à ce point. . Après un certain temps (72 h), il a été observé que le ΔP montait rapidement jusqu'à un point maximum de 2,15 psi au début du SWP post-flush dans la roche, puis diminuait légèrement jusqu'à une valeur finale de 2,06 psi. L'étendue de la perte de perméabilité causée par le tartre minéral a été clairement observée dans les pores de la roche et variait dans différentes situations. Une perte de perméabilité initiale d'environ 44,32 % a été obtenue en pré-rinçage (tableau 3 ; K'1 ; noyau D') mais plus que la perte de perméabilité (59,07 %) s'est produite au temps de repos (tableau 3 ; K'2 ; noyau D') , enfin; atteint une valeur de 57,29 % en inondation post-fluve (tableau 3 ; K'3, noyau D'). La comparaison des résultats de l'étude sur la formation de tartre (K'2 et K'3) a indiqué que les minéraux bloquant les gorges des pores ne pouvaient pas être chassés du noyau de manière significative par l'inondation post-chasse (environ 2 % ; tableau 3). La figure 6b montre le comportement de transport du nanofluide à base de SWP (500-PE-cit-ANP) dans la roche (noyau D"). Le nanofluide 500-ANP a présenté un comportement de pression différent plus élevé que le noyau D'. affleurant et stabilisé à une valeur de 2,31 psi, entraînant une baisse en pourcentage de la perméabilité de 60,19 % (K"1 ; noyau D » ; Fig. 6b). transport (81,15 %, K"2 et 67,52 %, K"3 ; noyau D"). L'injection post-rinçage a diminué la dégradation d'environ 13,63 % (K"2 moins K"3, noyau D"). Néanmoins, les nanoparticules adsorbées n'ont pas pu être complètement évacuées du noyau. Lors de l'inondation post-SWP, comme illustré à la Fig. 6b, l'altération de la perméabilité était plus élevée que dans le rinçage post-SWP, comme le montre la figure 6a, qui a été interprétée comme certaines nanoparticules avaient bloqué les réseaux de pores.En comparant les données pertinentes de l'étude d'altération du tableau 3 (K "3core D" et K'3core D ') indique que 57,29 % du blocage des pores était lié au dépôt minéral et le reste (10,23 %) était attribué à l'adsorption irréversible de l'alumine. En outre, les carottes E", F" ont donné des courbes de pression différentielle inférieures lorsqu'elles ont été inondées avec 0,05 % en poids et 0,1 % en poids des AQD. Comme le montre l'enregistrement ΔP sur les figures 7b et 8b, la pression a commencé à augmenter immédiatement lorsque les fluides à base quantique sont entrés en contact avec les noyaux (E", F"). Cependant, la pression différentielle était inférieure (moins de 5 à 20 %) que l'injection de fluides à base de nanoparticules (voir Fig. 6b, 7b et 8b). En ce qui concerne les données du tableau 3, il y a eu un grand bond dans l'amélioration de la perméabilité lors de l'injection post-flux dans les roches (E" et F"). En comparant les résultats de la formation totale de tartre pendant le temps de repos (tableau 3 ; K"2), (dépôt minéral + libération de particules) à l'intérieur des carottes E" et F" avec les carottes E' et F' (ayant uniquement des dommages minéraux, tableau 3 ; K'2), lorsqu'un nanofluide à base quantique était utilisé en injection, la dégradation de la perméabilité des carottes injectées avec des nanofluides était sensible, avec une dégradation minimale de 9,42 % dans la carotte E" et une dégradation maximale de 13,26 % dans l'échantillon de carotte F". Une amélioration jusqu'à 77 % de l'injection post-rinçage a été observée pour les inondations de carotte les plus réussies E" et F" dans le tableau 3, ce qui signifie que la dégradation de la perméabilité avec des nanofluides à base quantique encore plus grande concentration était Cependant, au temps de séjour, des phénomènes d'incompatibilité réduisent significativement la perméabilité dans tous les bouchons de cœur jusqu'à 61 % (cœur D', K'2, 59,07 % ; cœur E', K'2, 61,30 % ; cœur F', K '2, 58,81 %). des conditions apparemment similaires qui pourraient être attribuées à la dégradation des particules. Les minéraux bloquant les gorges des pores n'ont pas pu être éliminés des noyaux de manière significative, mais plus de 35 à 73% de l'alumine adsorbée pourrait être retirée des noyaux D", E" et F" pendant la période de post-rinçage. γ-Al2O3 a réduit la perméabilité jusqu'à 10,23 % même avec une concentration plus faible, lorsqu'il est inondé dans un milieu poreux. Aucune altération significative (2 à 4 %) n'a été observée pour les nanofluides à base quantique. La figure 8b montre que l'ajout d'AQD jusqu'à 0,1 % en poids a eu peu d'effet à la fois sur l'augmentation de pression et l'altération de la perméabilité. En général, lorsque les nanoparticules traversent les gorges profondes des pores, l'adsorption, la désorption, le blocage, le transport et l'agrégation des nanoparticules peuvent se produire. Le blocage aura lieu si le diamètre des particules est supérieur au col du pore. L'agrégation des nanoparticules se produit si le système d'équilibre précédent se brise et les nanoparticules forment des grappes 44. Lorsque la force totale de cinq forces telles que les forces attractives de van der Waals, les forces de répulsion à double couche, les forces de répulsion nées, les interactions acide-base et l'hydrodynamique est négative, l'attraction entre les nanoparticules et les pores parois est supérieure à la répulsion entre les nanoparticules, ce qui conduit à leur adsorption sur les gorges des pores95. Sinon, une désorption des nanoparticules des parois des pores se produira. L'adsorption et la désorption sont un processus d'équilibre dynamique contrôlé par la force totale entre les nanoparticules et les parois des pores96. Le comportement d'adsorption et de transport des nanoparticules à l'intérieur des milieux poreux joue un rôle très critique pour l'altération de la mouillabilité96,97. Zhang et al.96 ont décrit que l'adsorption réversible et irréversible des nanoparticules peut se produire lors de l'injection dans un milieu poreux. Li et al.98 ont étudié l'impact de l'adsorption des nanoparticules sur le transport et l'altération de la mouillabilité dans le grès de Bera humide. Leurs résultats ont montré que différents types de nanoparticules ont un comportement d'adsorption et de désorption différent et une capacité différente à altérer la perméabilité. Aussi, Arian et al. a expliqué l'adsorption réversible et irréversible de nanoparticules de silice nues et hybrides sur la surface du carbonate à l'état du réservoir99. Selon les travaux d'Al-Anssari, les nanoparticules sont pratiquées à la fois par adsorption réversible et irréversible sur la surface du carbonate100. Comme l'ont souligné wasan et al90, la mouillabilité des systèmes roche-huile-eau peut être altérée par les nanoparticules lorsqu'elles s'adsorbent sur le solide de surface qui crée une structure de film en coin dans la zone de contact triphasée, en mouillant le coin d'une goutte ou d'une bulle sur une surface solide se produit près du contact triphasé, ce qui favorise la propagation des liquides contenant des nanoparticules et rend le système plus humide à l'eau90. Dans cette étude, l'effet des nanostructures (AQD et ANP) sur l'altération de la mouillabilité a été étudié en mesurant la production d'huile résiduelle due à l'imbibition spontanée dans la cellule d'Amott et l'angle de contact. Ces tests typiques pourraient peut-être prouver que le mécanisme conduisant à une meilleure récupération du pétrole dans la roche carbonatée grâce à ces particules pourrait être associé à une altération de la mouillabilité. Cependant, en raison à la fois des phénomènes d'altération et d'amélioration des tests de réduction de la perméabilité, les mesures d'altération de la mouillabilité pourraient confirmer le comportement d'adsorption (réversible ou irréversible) de l'alumine dans les structures quantiques ou nanoparticulaires.

Courbes de pression différentielle pour l'expérience d'injection de fluide en l'absence d'huile pour (a) noyau D', SWP/temps de rétention/SWP (b) noyau D", nanofluide 500-PE-cit-ANPs/temps de rétention/SWP, temps de rétention = 72 h.

Courbes de pression différentielle pour l'expérience d'injection de fluide en l'absence d'huile pour (a) noyau E', SWP/temps de rétention/SWP (b) noyau E", nanofluide 500-PE-cit-AQDs/temps de rétention/SWP, temps de rétention = 72 h.

Courbes de pression différentielle pour l'expérience d'injection de fluide en l'absence d'huile pour (a) noyau F', SWP/temps de rétention/SWP (b) noyau F", nanofluide 1000-PE-cit-AQDs/temps de rétention/SWP, temps de rétention = 72 h.

L'altération de la mouillabilité par des mesures d'angle de contact, des tests d'imbibition spontanée et des expériences d'adsorption et de rétention de nanoparticules par diverses concentrations et types de nanostructures a révélé qu'il existait des comportements différents entre les nanofluides AQD et ANP. Lorsque les nanostructures étaient à la même concentration (500-PE-cit-AQDsswp et 500-PE-cit-ANPsswp), les ANP pouvaient modifier profondément la mouillabilité dans des conditions plus humides que les AQD (Fig. 2c, e). Alors qu'à une concentration supérieure à 0,05 % en poids pour les AQD (1000-PE-cit-AQD), les résultats expérimentaux ont montré que les 500-PE-cit-ANP pouvaient modifier légèrement la mouillabilité pour devenir à nouveau plus humides que les 1000-PE-cit-AQD ( Fig. 2d, e). La raison pourrait être liée à des différences fondamentales telles que la structure, l'énergie de surface et la valeur de taille entre les particules AQD et ANP. Comme expliqué précédemment, les échantillons étudiés dans cette étude semblent être synthétisés en laboratoire et fournis dans le commerce, de sorte que l'énergie de surface d'eux purs n'est pas une quantité bien définie dans cette étude. Les ANP existent car les particules plus grosses et la forme cristalline ont une adsorption et une rétention plus fortes à l'intérieur du noyau que les AQD. Étant donné que le mécanisme de base de l'altération de la mouillabilité due aux nanoparticules est l'adsorption et la rétention de celles-ci à l'intérieur du noyau, les ANP pourraient donc modifier considérablement la mouillabilité à une concentration inférieure à celle des AQD. De plus, les résultats de laboratoire sur le transport des nanoparticules ont montré que les AQD et les ANP avaient un comportement d'adsorption et de rétention différent à l'intérieur du noyau. Lorsque 500-PE-cit-ANPs ont été injectés dans le noyau, le nanofluide a présenté un comportement de pression différentielle plus élevé que le nanofluide 1000-PE-cit-AQDs (Figs. 6b, 8b). De plus, sur la base des données du tableau 3, seulement ~ 35% des ANP adsorbés pourraient s'évacuer du noyau, tandis que, augmenté jusqu'à 70% pour les particules AQD. On peut expliquer que l'adsorption des ANP s'accroît sur les parois des pores selon la multicouche. D'autre part, les ANP avec des particules plus grosses et une forme cristalline peuvent se développer sur les parois des pores et rendre la couche d'adsorption de plus en plus épaisse jusqu'au blocage des canaux des pores. Tavakoli et al.101 ont prouvé que l'énergie de surface inférieure de l'alumine amorphe par rapport au type cristallin fait de cette phase la phase la plus stable énergétiquement. Ainsi, ainsi, les ANP de forme cristalline ayant l'énergie de surface la plus élevée s'agrègent facilement à des particules plus grosses avec une agglomération dure, par conséquent, l'adsorption des ANP sur les parois des pores sera multicouche. L'adsorption des ANP est presque forte et la majeure partie de l'adsorption est irréversible. Alors que l'adsorption des AQD de type amorphe sur les parois des pores peut être proche de la monocouche en raison d'une taille plus petite, d'une énergie de surface plus faible et d'une chute de pression moindre. Cela indique que l'adsorption des AQD ne réduit pas la taille de la gorge du canal poreux ou que la plupart de l'adsorption des AQD est réversible. Ces résultats sont partiellement en accord avec ceux trouvés dans les travaux de Li'102. Li et al. ont étudié l'impact de l'adsorption et du transport de deux types de nanoparticules de silice (nano-structure de silice hydrophile et nanoparticules colloïdales de silice hydrophile) sur l'altération de la mouillabilité du grès humide intermédiaire de Bera. Les courbes de chute de pression ont montré que l'adsorption et la rétention des particules de nanostructure à l'intérieur du noyau étaient significatives, tandis que les nanoparticules colloïdales n'adsorbaient pas beaucoup. Leurs résultats ont montré que les nanoparticules subissent à la fois une adsorption et une désorption ainsi qu'une rétention lors de l'injection. Sur la base de nos découvertes dans cette étude, le nanofluide 500-PE-cit-ANPs avait une meilleure capacité d'adsorption que le nanofluide 1000-PE-cit-AQDs, mais l'adsorption 500-PE-cit-ANPs pouvait bloquer les canaux de pores, ce qui réduisait davantage la perméabilité, tandis que l'adsorption de 1000-PE-cit-AQD n'a pas altéré la perméabilité de manière significative.

Dans le présent travail, le potentiel d'utilisation de deux types de particules d'alumine enrobées (PE-cit-AQD et PE-cit-ANP) a été étudié comme moyen d'améliorer les techniques EOR traditionnelles afin d'augmenter davantage le pétrole et de réduire la dégradation du réservoir. Les conclusions suivantes ont été tirées de l'analyse des observations et des résultats des tests :

La stabilité à long terme des particules a été examinée dans SWP et à température élevée (90 ° C) pendant jusqu'à 1 mois. La dispersion colloïdale des particules d'alumine a été obtenue avec un ligand citrate et un niveau suffisant de polymère polyélectrolyte à base de carboxylate-sulfonate. La quantité optimale de particules d'alumine en suspension aqueuse a été obtenue à 0,05 % en poids pour les ANP, augmentée jusqu'à 0,1 % en poids pour les AQD.

Les résultats d'altération de la mouillabilité et les tests d'imbibition spontanée lors de l'exposition aux particules ont montré que les nanofluides 1000-PE-cit-AQDs et 500-PE-cit-ANPs étaient significativement efficaces que le nanofluide 500-PE-cit-AQDs pour modifier la mouillabilité de l'huile humide. surface carbonatée à un état plus humide.

Les suspensions à base quantique, en tant que nouveau nanofluide formulé, ont amélioré la récupération du pétrole de la roche réservoir à des concentrations plus élevées (0,1 % en poids). Une augmentation considérable de la production de pétrole a été observée pour les nanofluides 500-PE-cit-ANP et 1000-PE-cit-AQD (34 à 38%) à partir d'OOIP grâce à des expériences de déplacement d'inondation de noyau.

Les mesures d'altération de la perméabilité ont révélé qu'environ 55 à 57 % du blocage des pores était lié au dépôt minéral.

Il a été constaté que les nanofluides Al2O3 à base quantique présentaient la plus faible dégradation (~ 2 à 4%) et que les nanofluides à base de γ-alumine présentaient une dégradation plus élevée (~ 10%) sur les surfaces des grains de carbonate. "

Le nitrate d'aluminium nonahydraté, l'hexaméthylènetétramine, l'acide citrique, le nitrate de potassium, l'hydroxyde de potassium, le chlorure de calcium déshydraté et le chlorure de sodium ont été fournis par la société Merck. Dans ce travail, de la poudre commerciale de nanoparticules γ-Al2O3 (< 99,99%, fournie par la société Scharlau) et des points quantiques α-Al2O3 (synthétisés en interne selon les travaux de Nemade62) ont été utilisés comme nanoparticules d'alumine (PNA) et points quantiques ( nanofluides à base de AQDs). Un polymère polyélectrolyte à base de carboxylate-sulfonate (acide acrylamido-sulfonique/acide acrylique/acryl amido) a été conçu pour la stabilisation des particules d'alumine dans des conditions de réservoir élevé.

Le pétrole brut aromatique léger avec une gravité de 40˚ de l'American Petroleum Institute (API) et une teneur d'environ 0,2 % en asphaltène, ce qui en faisait un bon candidat pour les tests EOR expérimentaux, a été fourni à partir d'un réservoir de carbonate iranien. L'huile a été filtrée à travers un filtre de 0,5 µm pour éliminer tout contaminant solide.

L'eau de mer (eau de mer du golfe Persique) avec une valeur de pH de 7,1 a été utilisée comme milieu de force ionique à la fois comme fluide dispersant de base principal et comme eau injectée dans toutes les expériences EOR. Les différentes saumures synthétiques ont également été préparées pour étudier les effets de la salinité élevée et des milieux riches en cations (Ca2+) sur la stabilité des nanofluides. Ils ont été préparés à l'aide de produits chimiques purs tels que le chlorure de sodium, le chlorure de calcium et de l'eau déionisée avec une conductivité de 1,34 × 10–4 s/m. L'eau de formation, FW (provenant d'un réservoir de carbonate iranien) a été utilisée pour les tests de saturation et d'incompatibilité de la roche. Les compositions ioniques de ces eaux ont été incluses dans (tableau S1, informations à l'appui). Pour plus de commodité, SWP était l'eau de mer du golfe Persique; SB1, SB2, SB3 et SB4 étaient des saumures synthétiques.

Les tests EOR ont été étudiés pour étudier le rôle de la taille, de la morphologie des particules et de l'effet de concentration des particules d'alumine avec une attention suffisante sur la tendance des différents paramètres changeant les conditions du réservoir souterrain. Les mesures d'angle de contact et les tests de cellule d'Amott ont été utilisés pour évaluer l'ordre qualitatif et quantitatif des changements de mouillabilité des surfaces rocheuses, y compris les tranches de carbonate et les bouchons de noyau. Des déplacements dynamiques du noyau ont été effectués pour tester les comportements d'écoulement et d'endommagement de la formation eau-nanofluide-huile dans des milieux poreux dans des conditions de réservoir. Pour préparer des échantillons humides d'huile, les bouchons de carotte nettoyés (prélevés dans un réservoir de carbonate en Iran) ont été saturés d'eau de formation dans un système de vide sous pression pendant 24 h, puis inondés avec celle-ci pour calculer la perméabilité absolue du liquide, enfin, inondés à nouveau avec le pétrole brut pour atteindre une saturation en eau irréductible (Swi) et placé dans un récipient contenant du brut sous pression (750 psi) à 90 °C pendant 40 jours. Ces échantillons de roche étaient du carbonate, qui était généralement de la dolomie. Les propriétés physiques et la description des carottes ont été répertoriées dans (tableau S2, informations complémentaires).

Toutes les données d'importance générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié [et ses fichiers d'informations supplémentaires] et un nombre limité d'autres, si nécessaire disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Nanoparticules d'alumine

Points quantiques d'alumine

Surface accélérée et porosimétrie

Concentration relative des nanostructures restées en suspension

Diffusion de lumière dynamique

Perméabilité (md)

Nanoparticules

Huile d'origine en place

Polyélectrolyte

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Nosrat Izadi et Bahram Nasernejad

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Tous les auteurs ont révisé le manuscrit.

Correspondance à Bahram Nasernejad.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Reçu : 22 janvier 2022

Accepté : 25 avril 2022

Publié: 09 juin 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-12387-y

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