thumb|right|Puits d'injection utilisé pour la récupération assistée du pétrole.

La récupération assistée du pétrole ou RAP (en anglais, enhanced oil recovery ou EOR) consiste en la mise en œuvre de diverses techniques pour augmenter la quantité de pétrole brut qui peut être extraite à partir d'un gisement de pétrole. La récupération assistée du pétrole est aussi appelée la récupération améliorée du pétrole ou récupération tertiaire, par opposition à la récupération primaire et secondaire.

Objectifs Les techniques de RAP permettent d'extraire de 30 à 60 %., voire plus, du pétrole présent à l'origine dans le réservoir., alors que ce ratio atteint 20 à 40 % en n'utilisant que la récupération primaire et secondaireElectric Power Research Institute, Palo Alto, CA (1999). "Enhanced Oil Recovery Scoping Study." Final Report, No. TR-113836Clean Air Task Force (2009). "About EOR".

Techniques Selon le département américain de l'Énergie, il existe trois techniques principales de RAP : injection de gaz, injection de chaleur, et injection de produits chimiques. L'injection de gaz, qui utilise des gaz comme le gaz naturel, l'azote ou le dioxyde de carbone (), représente près de 60 % de la production issue de la RAP aux États-Unis. L'« injection thermique », qui consiste à injecter de la chaleur, représente 40 % de la production issue de la RAP aux États-Unis, la plupart en Californie. L'injection chimique, qui met en œuvre des molécules à longue chaîne appelées polymères pour augmenter l'efficacité de l'injection d'eau, représente environ 1 % de la production issue de la RAP aux États-Unis. En 2013, une technique appelée technologie à plasma pulsé a été introduite aux États-Unis, en provenance de Russie. Cette technique peut entraîner 50 % d'amélioration dans les puits en production..

Parfois, le terme récupération quaternaire est utilisé pour se référer à des techniques plus avancées et spéculatives de RAP.

Injection de gaz

L'injection de gaz ou l'injection de gaz miscible est actuellement la méthode la plus couramment utilisée dans la récupération du pétrole. L'injection miscible est un terme général pour les procédés d'injection qui introduisent des gaz miscibles dans le réservoir. Les procédés de déplacement à base de gaz miscibles maintiennent la pression et le réservoir d'huile améliore le déplacement du pétrole car la tension superficielle entre le pétrole et l'eau est réduite. Cela permet de supprimer les tensions à l'interface entre les deux fluides en interaction, permettant d'augmenter l'efficacité du déplacement de l'ensemble.. Les gaz utilisés sont le , le gaz naturel ou l'azote. Le fluide le plus couramment utilisé est le dioxyde de carbone car il réduit la viscosité du pétrole et est moins coûteux que le gaz de pétrole liquéfié. Le déplacement du pétrole par injection de dioxyde de carbone s'appuie sur le comportement de la phase du mélange de ce gaz avec le pétrole brut, qui est fortement dépendante de la température du réservoir, de la pression et de la composition du pétrole brut.

Injection de chaleur

thumb|La technique de l'injection de vapeur

Dans cette approche, différents procédés sont utilisés pour chauffer le pétrole brut dans la formation, pour réduire sa viscosité et/ou vaporiser une partie du pétrole et ainsi augmenter sa mobilité. L'augmentation de la température réduit la tension de surface. Le pétrole chauffé peut aussi être vaporisé/craqué puis se recondenser, formant un pétrole ayant une meilleure composition. Ces méthodes comprennent l'injection cyclique de vapeur, injection de vapeur et la combustion. Elles améliorent l'efficacité du balayage et le déplacement du pétrole. L'injection de vapeur est utilisée industriellement depuis les années 1960 dans les champs pétroliers californiens.

Injection de vapeur Les injections de vapeur sont un moyen d'introduire de la chaleur dans le réservoir par pompage de la vapeur dans le puits avec des moyens similaires à l'injection d'eau. Elles sont utilisées pour des pétroles très visqueux.. La vapeur se condense en eau chaude dans la zone en contact avec le pétrole. Le pétrole se dilate dans la zone avec l'eau chaude. Ainsi, la viscosité du pétrole chute et la perméabilité du réservoir augmente. Pour fonctionner le processus doit être cyclique. Ceci est la méthode la plus utilisée actuellement pour la récupération assistée du pétrole. thumb|right|Site de récupération assistée du pétrole solaire

La récupération assistée du pétrole solaire consiste à injecter de la vapeur obtenue grâce à des concentrateurs solaires. Ils concentrent l'énergie du soleil pour chauffer l'eau et produire de la vapeur. La production de vapeur grâce à l'énergie solaire s'avère une alternative viable à la production de vapeur obtenue par la combustion du gaz. En 2011, les projets solaires thermiques d'amélioration de récupération de pétrole débutent en Californie et à Oman.

Incendie in situ La combustion in situ fonctionne mieux lorsque la saturation en pétrole et la porosité sont élevées. La combustion produit de la chaleur dans le réservoir lui-même. L'injection en continu d'air ou d'un autre mélange gazeux à haute teneur en oxygène va maintenir le front de flamme. Comme le feu brûle, il se déplace à travers le réservoir vers les puits de production. La chaleur du feu réduit la viscosité du pétrole et aide à vaporiser l'eau du réservoir. La vapeur, l'eau chaude, les gaz de combustion et un certain nombre de solvants distillés agissent tous pour conduire le pétrole vers les puits de production..

Il existe trois méthodes de combustion: la combustion sèche vers l'avant, la combustion sèche inverse et la combustion dite humide. La combustion sèche vers l'avant utilise un initiateur pour mettre le feu au pétrole. Comme le feu progresse le pétrole poussé loin du feu, vers le puits de production. La combustion sèche inverse, l'injection de l'air et l'allumage se font à partir de directions opposées. Dans combustion humide, de l'eau est injectée juste derrière le front de flamme. Elle est transformée en vapeur par la roche chaude, éteignant ainsi le feu et répartissant la chaleur de manière plus uniforme.

Injection chimique L'injection de différents produits chimiques, habituellement des solutions diluées, a été utilisée pour faciliter la mobilité et réduire la tension superficielle. L'injection de solutions alcalines ou caustiques dans des réservoirs pétroliers, qui contiennent des acides organiques d'origine naturelle dans le pétrole, se traduira par la production de savon, qui peut abaisser la tension interfaciale suffisamment pour augmenter la production. L'injection d'une solution diluée d'un polymère soluble dans l'eau pour augmenter la viscosité de l'eau injectée peut augmenter la quantité de pétrole récupérée dans certaines formations. Des solutions diluées d'agents tensioactifs tels que des sulfonates de pétrole ou des biosurfactants (tensioactif d'origine biologique) tels que les ) peuvent être injectées pour abaisser la tension superficielle ou pression capillaire qui empêche les gouttelettes de pétrole de se déplacer à travers le réservoir. Des formulations spéciales de pétrole, d'eau et de tensioactif, en microémulsions, peuvent être particulièrement efficaces. L'application de ces méthodes est généralement limitée par le coût des produits chimiques, leur adsorption et la perte dans la roche contenant le pétrole. Dans tous ces procédés, les produits chimiques sont injectés dans plusieurs puits et la production se produit dans d'autres puits voisins.

Injection de polymères L'injection de polymères consiste à mélanger des molécules de polymères à longue chaîne (comme le polyacrylamide ou le xanthane) avec l'eau injectée en vue d'accroître sa viscosité. Cette méthode permet d'améliorer le rendement du balayage vertical et horizontal et par conséquent d'améliorer le rapport de mobilité eau/pétrole.

Des agents tensioactifs peuvent être utilisés en association avec les polymères. Ils diminuent la tension superficielle entre le pétrole et l'eau. Cela réduit la saturation résiduelle en pétrole et améliore l'efficacité macroscopique du processus.

Les tensioactifs primaires ont habituellement des co-tensioactifs, des renforçateurs d'activité, et des co-solvants sont ajoutés pour améliorer la stabilité de la formulation.

Injection de micro-organismes L'injection de micro-organismes est rarement utilisée en raison de son coût plus élevé et parce que ses développements ne sont pas unanimement acceptés. Ces micro-organismes digèrent partiellement les molécules hydrocarbonées longues, soit génèrent des biotensioactifs (tels des rhamnolipides), ou en émettant du dioxyde de carbone, qui agit alors comme décrit dans l'injection de gaz.

Trois approches ont été utilisées pour réaliser l'injection microbienne. Dans la première approche, les cultures bactériennes mélangées avec une source d'alimentation (un hydrate de carbone tel que de la mélasse est couramment utilisé) sont injectées dans le gisement de pétrole. Dans la seconde approche, utilisée depuis 1985, des nutriments sont injectés dans le sol pour nourrir les organismes microbiens existants; ces nutriments augmentent la production par les bactéries des tensioactifs naturels qu'ils utilisent normalement pour métaboliser le pétrole brut souterrain.. Après que les nutriments injectés ont été consommés, les microbes se mettent en sommeil, leurs extérieurs devenant hydrophile, et ils migrent vers la zone de l'interface pétrole-eau, où ils créent des gouttelettes de pétrole à partir de masses de pétrole plus importantes, ce qui rend les gouttelettes plus susceptibles de migrer vers la tête du puits. Cette approche a été utilisée dans les champs pétrolifères près de Four Corners et dans le champ pétrolier de Beverly Hills à Beverly Hills, en Californie.

La troisième approche est utilisée pour résoudre le problème de la paraffine du pétrole brut, qui tend à précipiter lorsque le pétrole brut remonte à la surface, car la température de la surface de la Terre est considérablement plus froide que celles des gisements de pétrole (une chute de température de 9-10 pour de profondeur est habituelle).

Injection de dioxyde de carbone supercritique

Le dioxyde de carbone est particulièrement efficace dans les réservoirs d'une profondeur supérieure à , où le sera dans un état supercritique. À haute pression avec des pétroles légers, le est miscible avec le pétrole, avec pour résultat un gonflement du pétrole, et la réduction de sa viscosité, ainsi qu'une réduction de la tension superficielle avec la roche réservoir. Dans le cas des réservoirs à basse pression ou de pétrole lourds, le forme un fluide non miscible, ou est seulement partiellement mélangé avec le pétrole. Une certaine dilatation du pétrole peut se produire, et la viscosité du pétrole peut être considérablement réduite..

Dans ces applications, entre la moitié et les deux tiers du injecté ressort avec le pétrole produit et est généralement réinjecté dans le réservoir pour minimiser les coûts d'exploitation. Le reste est piégé dans le réservoir de pétrole par divers mécanismes. Le dioxyde de carbone, en tant que solvant, a l'avantage d'être plus économique que d'autres liquides miscibles similaire tels que le propane et le butanehttp://www.netl.doe.gov/technologies/oil-gas/publications/EP/small_CO2_eor_primer.pdf .

Plasma pulsé