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This study has been undertaken to get a better understanding of the interactions between Enhanced Oil Recovery (EOR) surfactants used in chemical flooding and in situ surfactants present in an heavy oil. We report an experimental study of dynamic Interfacial Tension (IFT) behaviour of diluted heavy oil/surfactant enhanced-alkaline systems. The dynamic IFT was measured using pendant drop and spinning drop tensiometers. The dynamic IFT between diluted heavy oil and alkaline solution (pH 11) with no added surfactant increased sharply with time, which was attributed to the transfer of the in situ surfactant (produced by saponification of the acids groups present in the crude oil) across the oil/water interface. The addition of Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS) above the Critical Micellar Concentration (CMC ~ 0.002%), changed completely the dynamic IFT behaviour of the diluted heavy oil as the IFT strongly decreased and finally reached a plateau, of about 1.5 × 10-3 mN/m at a concentration of only 0.02%. We attributed the efficiency of SDBS to a synergistic effect between the in situ surfactant and the added surfactant that form a mixed interfacial monolayer, which is very efficient in decreasing the IFT to ultra low values and in resisting mass transfer across the oil/water interface. Cette étude a été réalisée pour mieux comprendre les interactions entre les tensioactifs utilisés pour la récupération assistée de pétrole et les tensioactifs in situ présents dans le brut. Nous expérimentons le comportement dynamique des tensions interfaciales (mesurées par les méthodes de goutte pendante et goutte tournante) entre le brut lourd dilué et les solutions alcalines avec ajout de tensioactif. La tension interfaciale dynamique entre le brut dilué et une solution alcaline (pH 11) sans ajout de tensioactif croît fortement au cours du temps, cette augmentation est attribuée au transfert des tensioactifs in situ (produits par saponification des fonctions acides présent dans le brut) au travers de l’interface brut/eau. L’ajout de sulfonate de sodium dodécyl benzène (SDBS), à une concentration supérieure à la concentration micellaire critique (CMC ~ 0,002 %) change complètement le comportement dynamique de la tension interfaciale, elle diminue fortement pour atteindre finalement une valeur plateau de 1,5 × 10-3 mN/m. L’efficacité du SDBS est attribuée à l’interaction entre les tensioactifs in situ et les tensioactifs ajoutés qui forment une couche interfaciale mixte qui permet d’obtenir des tensions interfaciales ultra basses et de s’opposer au transfert de masse à l’interface brut/eau.

Although there are many studies of association of polymers and surfactants in solution, much less is known about their association at surfaces. In this paper, several examples will be presented : water insoluble polymers spread at the surface of surfactant aqueous solutions, water soluble polymers adsorbed with the surfactant at the surface of the solution. Examples of the first case will be given with PDMS (polydimethylsiloxane) spread onto monolayers of surfactants of different chain lengths. The penetration of the polymer into the surfactant layer has been studied with different techniques (surface tension, ellipsometry, neutron reflectivity). Examples of the second case will be given with two different polyelectrolytes (polystyrene sulfonate PSS and polyacrylamide sulfonate PAMPS) and various surfactants (ionic and nonionic). Surface tension measurements of the dilute solutions with a nonionic surfactant (C10E5) show that there is a strong interaction with PSS and no interaction with PAMPS. This is probably due to the larger hydrophobicity of the polymer backbone. X-Ray scattering and electron microscopy experiments on lamellar phases with PSS show that the polymer chains are embedded into the surfactant bilayers. The interaction of PSS and PAMPS with a cationic surfactant (DTAB, opposite charge) has also been studied by surface tension and ellipsometry. An extended polymer-surfactant surface complex is formed at the surface of the solutions. Malgré de nombreux travaux sur les associations entre polymères et tensioactifs en solution, les associations localisées sur des surfaces ont été beaucoup moins étudiées. Dans cette présentation différents exemples seront présentés : des polymères non solubles dans l'eau étalés à la surface de solutions aqueuses de tensioactifs, des polymères hydrosolubles adsorbés avec des molécules de tensioactifs à la surface de la solution. La première situation sera illustrée par du PDMS (polydiméthylsiloxane) étalé sur des monocouches de tensioactifs de différentes longueurs de chaînes. La pénétration des chaînes de polymères dans la couche de tensioactifs a été étudiée à l'aide de différentes techniques (tension superficielle, ellipsométrie, réflectivité de neutrons). Des exemples de la deuxième situation seront donnés à l'aide de deux polyélectrolytes (polystyrène sulfonate PSS and polyacrylamide sulfonate PAMPS) et différents tensioactifs (ioniques et non-ioniques). Les mesures de tension superficielles de solutions diluées de tensioactif non ionique (C10E5) montrent qu'il existe une forte interaction avec le PSS et pas d'interaction avec le PAMPS. Cet effet est probablement dû au caractère hydrophobe plus important du squelette de la chaîne de PSS. Des expériences de diffraction des rayons X et de microscopie électronique sur des phases lamellaires en présence de PSS montrent que les chaînes de polymères sont imbriquées à l'intérieur de la bicouche de tensioactifs. Les interactions entre PSS et PAMPS avec des tensioactifs cationiques (DTAB) de charges opposées ont aussi été étudiées par tension superficielle, ellipsométrie et appareil de force de film mince. Un complexe de surface étendu polymère/tensioactif se forme et un phénomène de stratification est observé dans les films minces formés à partir des solutions.

The objective of this work is to study polymer/surfactant interactions in aqueous solution and at the air/water interface. These interations are involved in many physicochemical phenomena, such as colloidal stabilization and wettability which are of major importance in oil application as for exemple drilling muds. More precisely, we have attempted to characterize interactions between a non surface active anionic copolymer (acrylamide/acrylamide sulfonate) and an oppositely charged cationic surfactant (C12 TAB). Our results show a synergestic surface tension lowering (coadsorption) at extremely low surfactant concentrations (10 to the power of (-3) to 10 to the power of (-1) CMC). At higher concentrations, namely above the so called Critical Aggregation Concentration (CAC), polymer-surfactant complexes form in the bulk and the macromolecules precipitate out of the solution. Foam films made from these mixed solutions are stable while C12TAB films are unstable. Disjoining pressure measurements on mixed films with surfactant concentration two orders of magnitude below the CAC show the existence of long range repulsive forces and a discrete film thickness transition. At the CAC, we obtain mixed films with gel-like networks that are strongly affected by the film thinning rate. L'objectif de cette étude est d'étudier les interactions polymère/tensioactif en solution aqueuse et à l'interface eau/air. Ces interactions interviennent dans de nombreux phénomènes physico-chimiques tels que la stabilisation de suspensions colloïdales et la mouillabilité qui sont d'une importance majeure dans les applications pétrolières comme, par exemple, les boues de forage. Plus précisément, nous avons essayé de caractériser les interactions entre un copolymère anionique n'ayant pas d'activité de surface (acrylamide/acrylamide sulfoné) avec un tensioactif de charge opposée cationique (C12TAB). Nos résultats montrent une diminution synergique de la tension superficielle (coadsorption) à des concentrations en tensioactifs très faibles (10 puissance (-3) à 10 puissance (-1) CMC). À plus fortes concentrations, en particulier supérieures à la concentration critique d'agrégation (CAC), des complexes polymères/tensioactifs se forment en solution et les macromolécules précipitent. Les films minces réalisés à partir de ces solutions sont stables, alors que les films C12TAB sont instables. Les mesures de pression de disjonction sur des films mixtes avec des concentrations en tensioactifs de deux ordres de grandeur en dessous de la CAC montrent l'existence de forces de répulsion à longue portée et une transition discrète d'épaisseur du film. À la valeur de la CAC, nous obtenons des films mixtes avec des réseaux similaires à un gel qui sont fortement affectés par la vitesse d'amincissement du film.

The properties of surfactant systems can be related to those of the monolayers formed by the surfactant, and in particular to its elasticity. In this paper, we give some examples relevant to oil industry : relationship between monolayer compression elasticity and two-phase flows, monolayer bending elasticity and rheology of motor oils containing worm-like micelles, bending elasticity and dispersion sizes in microemulsions investigated for tertiary oil recovery. Les propriétés des systèmes tensio-actifs peuvent être rattachées à celles des couches monomoléculaires formées par l'agent tensio-actif, et en particulier à leur élasticité. Cet article fournit quelques exemples qui se rattachent à l'industrie pétrolière : relation entre l'élasticité de compression de la couche monomoléculaire et l'écoulement diphasique, entre l'élasticité de flexion de la couche monomoléculaire et la rhéologie des huiles moteur contenant des micelles vermiculaires, entre l'élasticité de flexion et la granulométrie de dispersion dans les microémulsions étudiées pour la récupération tertiaire du pétrole.

The analysis of the sorption kinetics of a nonoriented polymer network in which cholesteric order was topologically frozen by cross-linking a nematic polymer in the presence of a cholesteric dopant is reported.