CA1106587A - Microemulsions utilisables pour la recuperation de petrole dans des gisements a temperature elevee contenant de l'eau de forte salinite - Google Patents
Microemulsions utilisables pour la recuperation de petrole dans des gisements a temperature elevee contenant de l'eau de forte saliniteInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
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Abstract
Microémulsions utilisables pour la récupération du pétrole dans les gisements à température élevée et dont l'eau contient plus de 60 g/litre de sels mono ou divalents caractérisées en ce qu'elles sont composées d'eau de gisement, d'un hydrocarbure, d'un tensio-actif amphotère et de cotensio-actifs. Le tensio-actif amphotère est une alkylbétaïne.
Description
6S~37 ~'invention a pour objet de nouvelles compositions de ~.
microémulsions ou solutions micellaires d'hydrocarbure et d'eau contenant des cations polyvalents, notamment mono et divalents, ~.
à des concentrations supérieures à 60 g/Litre de tensio-actifs et de cotensio-actifs.
Ces compositions nouvelles ont été mises au point et développées pour la récupération du pétrole dans des gise-ments à haute température et haute salinité à concentration élevée en ions tels que les ions : Sodium, Potassium, Calcium et Magnésium.
Il est connu d'utiliser, dans les procédés de récupération d'hydrocarbure par injection d'eau, des additifs permettant de réduire la tension interfaciale entre l'eau injectée et le pétrole de la formation. Il a déjà été proposé
maintes compositions de tensio-actifs, qui additionnées de quantités appropriées d'huile et d'eau donnent une solution homogène et stable d'huile et d'eau., dans laquelle l'eau ou l'huile est présente sous forme extrêmement divisée, c'est à
dire sous la forme de gouttelettes d'une taille comprise entre 100 et 1400 ~, - On sait fabriquer des microémulsions d'eau distillée .
et d'hydrocarbure comportant au moins un tensio-actif et des -cotensio-actifs. Ces mlcroémulsions se caractérisent:par leur limpidité quand elles sont constituées d'un hydrocarbure trans~
parent, une dimension de micelles de l'ordre de 100 à 1500 et une stabillté indéfinie dans le temps.
. Par contre, la formulation de microémulsions à partir d'eau contenant des ions mono et surtout di.valents est rendue difficile à partir de concentrations en sels supérieures à 30 . :~
g/Litre, comme c'est le cas, dans les eaux de gisement, qui `~ :
peuvent contenir 500 à 15.000 parties par million d'ions ;
Calcium et / ou magnésium. Dans ce cas, certains tensioactifs :
- 1 - ~
~6~i87 perdent de leur solubilité, les micelles grossissent, la microémulsion devient une émulsion classique et par~ois, même les tensioactifs précipitent. Cette précipitation est nuisible à la porosité et à la capillarité de la formation qui retient l'huile et empêche le déplacement de cette huile par injection d'eau.
Les microémulsions connues sont généralement composée d'au moins un tensio-actif anionique choisi dans le groupe des alkyl-ou alkylaryl - sulfates, sulfonates, sulfosuccinates, sulfosuccinamates tels que décrits dans la demande de brevet r~lbl;é~ sO~ ~
françai ~ . 2,273,328.
D'autres microémulsions comportent au moins un tensio-actif cationique. Ces tensio-actifs cationiques sont choisis dans le groupe des composés ammonium quaternaires, ou, dérivcs d'amines grasses.
Mais ces deux types de tensio-actifs ioniques réagis-sent en milieu fortement salé, risquent de précipiter, et, d'être adsorbés fortement sur la matrice minérale constituant la roche réservoir.
D'autres tensio-actifs, du type non ionique à groupe hydrophile polyéthylène oxyde, sont solubles en présence de fortes concentrations de sels mais ne résitent pas à la chaleur, même melangés aux tensio-actifs décrits prCcedemment.
C'est pourquoi les microémulsions objet de l'invention sont formulées à partir:
- d'eau contenant des ions mono ou divalents à une -concentration supérieure à 60 g/Litre.
- d'un hydrocarbure : pétrole brut - coupe pétrolière -Gas-oil - Kérosène, ou des fractions raffinées de pétrole brut, ou du gaz de pétrole liquéfié
- d'au moins un tensio-actif ~mphotère - de cotensio-actifs constitues d'alcools.
)"~ :' - ~ ' ' , '~"
;: ! .. . .
Les tensio-actifs amphotères peuvent ëtre représentés par la formule générale :
R~
Cn H2n+l- 1 -(CH2) m X
Dans laquelle m est un nombre entier allant de 1 a 5 inclusivement.
Rl et R2 sont des groupes h~drocarbonés contenant de 1 à 22 atomes de carbone.
n est un nombre entier allant de 1 à 22 inclusivement.
X peut être un groupe COO ou SO3 .
Parmi ces tensio-actifs on peut citer les familles "
des béta'ines, des taurines et celles des dérivés aminopropioni-ques~
Les tensio-actifs amphotères appartenant à la famille ~' des béta`ines, et notamment aux alkyl-bétaines sont représentés par la formule générale suivante~
1~3 D ~ ~
Rl - N CH2-C
Dans laquelle Rl, R2, R3 sont des radicaux hydro-carbonés comprenant de 1 ~ 22 atomes de Carbone.
Les cotensio-actifs sont choisis dans le groupe des alcools ayant de 1 à 10 atomes de Carbone, en fonction de leur coefficient de partag'e entre l'eau et l'huile. Les exemples et les diagrammes suivants, donnés à titre indicatif mais non ''~' ' limitatif, permettent d'illustrer l'invention et d'en apprécier ~ ' les avantages.
~ Sur les figures 1 à 4 correspondant à chacune des' formulations des exemples, on a representé un diagramme ternaire:
C) Tensio-actif/Cotensio-actif, E) Eau de gisement, (P) Hydro-carbure.
On -fait apparaître pour chaque formula-tion la courbe _ 3 _ , 6~
séparant le domaine des solutions homogènes ou microémulsions situé au-dessus de ladite courbe, du domaine des compositions polyphasiques situé au-dessous de ladite courbe~
Le tensio-actif utilisé de préférence dans les exemples est le chlorure d'acetyl diméthyldodécylammonium sous forme de sel sodique, en solution à 35 %. Il appartient à la famille des alkylbétaines vendu sous la marque AM2~IOSOL*par les Indus-tries chimiques de Voreppc, et correspond à la formule suivan-te :
\CH Cl CH2-COONa _ _ -~ :
R est une chaîne alcoyle correspondant à la répartition carbonée des acides gras de coprah, acides en C10 à C14 EXEMPLE I
- L'eau de gisement contient 200 g/Litre de Na Cl.
- L'huile est le dodécane - Le tensio-actif est du type al~ylbétalne dont R
: est un radical Coprah en solution aqueuse contenant 25% de matière active et 18% d'isopropanol.
. ~ .
- Les cotensio-actifs sont le N-hexanol et le N-octanol associés dans un mélange 50 - 50 en volume. Le rapport en volume tensio-actif / Cotensio-actif varie de 0,1 à 1,5 ~t il est de préférence compris entre 0,5 et 1,0. :
La microémulsion est préparée par simple méLan~e. : .
- D'eau de gisement ~:.
- De dodécane en tant qu'hydrocarbure - De mélange tensio-actif-cotensio-actifs.
La courbe du diagramme 1 montre qu'on peut obtenir une vaste gamme de microémulsions avec une eau de gisement à 200 g * marque de ccmmerce.
~ ,.
~, ~
~6~
Na Cl/litre et du dodécane, stables dans le temps et à 80C.
EXEMPLE I I Di a~ramme N2 Le diagramme ternaire N2 définit le domaine d'exis-tence ~des microémulsions formulées avec de l'eau a 100 g/l de Ca2Cl, du dodécane en tant qu'huile et les mêmes systemes tensio-actif et alcools que ceux décrits dans l'exemple I.
La résistance dans le temps et à la chaleur est la même que dans l'exemple I.
EXE~PLE III
Le diagramme N3 définit le domaine d'existence des microémulsions formulées avec : une eau d'un gisement moyenne-ment salé contenant : -:
- 60 g/litre de Na Cl et - 15 g/litre de Ca C12 - du dodécane - un mélange de :
Amphosol*en solution aqueuse à 35%, avec de l'iso-propanol et de l'hexanol, associés dans une proportion respec-tive en volume de 1/3 - 2/3. ~
Le rapport tensio-actif / alcools pouvant varier ~:
de 0,25 à 4,5~
La stabilité des microémulsions obtenues est aussi bonne que dans les cas précédents.
EXEMPLE IV
Le diagramme N 4 définit le domaine d'existence des microémulsions stables et résistant à la chaleur que l'on peut obtenlr avec :
- Une eau de gisement fortement salée contenant :
. 100 g/litre NaCl . 20 g/litre CaC12 - Du dodécane - Le système tensio-actif - cotensio-actifs de * marque de c~rce.
.J_ .
6~
l'exemple III.
Le rapport en volume tensio-actif / alcools étant de 0,30 à 4,50~
. . ~.
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microémulsions ou solutions micellaires d'hydrocarbure et d'eau contenant des cations polyvalents, notamment mono et divalents, ~.
à des concentrations supérieures à 60 g/Litre de tensio-actifs et de cotensio-actifs.
Ces compositions nouvelles ont été mises au point et développées pour la récupération du pétrole dans des gise-ments à haute température et haute salinité à concentration élevée en ions tels que les ions : Sodium, Potassium, Calcium et Magnésium.
Il est connu d'utiliser, dans les procédés de récupération d'hydrocarbure par injection d'eau, des additifs permettant de réduire la tension interfaciale entre l'eau injectée et le pétrole de la formation. Il a déjà été proposé
maintes compositions de tensio-actifs, qui additionnées de quantités appropriées d'huile et d'eau donnent une solution homogène et stable d'huile et d'eau., dans laquelle l'eau ou l'huile est présente sous forme extrêmement divisée, c'est à
dire sous la forme de gouttelettes d'une taille comprise entre 100 et 1400 ~, - On sait fabriquer des microémulsions d'eau distillée .
et d'hydrocarbure comportant au moins un tensio-actif et des -cotensio-actifs. Ces mlcroémulsions se caractérisent:par leur limpidité quand elles sont constituées d'un hydrocarbure trans~
parent, une dimension de micelles de l'ordre de 100 à 1500 et une stabillté indéfinie dans le temps.
. Par contre, la formulation de microémulsions à partir d'eau contenant des ions mono et surtout di.valents est rendue difficile à partir de concentrations en sels supérieures à 30 . :~
g/Litre, comme c'est le cas, dans les eaux de gisement, qui `~ :
peuvent contenir 500 à 15.000 parties par million d'ions ;
Calcium et / ou magnésium. Dans ce cas, certains tensioactifs :
- 1 - ~
~6~i87 perdent de leur solubilité, les micelles grossissent, la microémulsion devient une émulsion classique et par~ois, même les tensioactifs précipitent. Cette précipitation est nuisible à la porosité et à la capillarité de la formation qui retient l'huile et empêche le déplacement de cette huile par injection d'eau.
Les microémulsions connues sont généralement composée d'au moins un tensio-actif anionique choisi dans le groupe des alkyl-ou alkylaryl - sulfates, sulfonates, sulfosuccinates, sulfosuccinamates tels que décrits dans la demande de brevet r~lbl;é~ sO~ ~
françai ~ . 2,273,328.
D'autres microémulsions comportent au moins un tensio-actif cationique. Ces tensio-actifs cationiques sont choisis dans le groupe des composés ammonium quaternaires, ou, dérivcs d'amines grasses.
Mais ces deux types de tensio-actifs ioniques réagis-sent en milieu fortement salé, risquent de précipiter, et, d'être adsorbés fortement sur la matrice minérale constituant la roche réservoir.
D'autres tensio-actifs, du type non ionique à groupe hydrophile polyéthylène oxyde, sont solubles en présence de fortes concentrations de sels mais ne résitent pas à la chaleur, même melangés aux tensio-actifs décrits prCcedemment.
C'est pourquoi les microémulsions objet de l'invention sont formulées à partir:
- d'eau contenant des ions mono ou divalents à une -concentration supérieure à 60 g/Litre.
- d'un hydrocarbure : pétrole brut - coupe pétrolière -Gas-oil - Kérosène, ou des fractions raffinées de pétrole brut, ou du gaz de pétrole liquéfié
- d'au moins un tensio-actif ~mphotère - de cotensio-actifs constitues d'alcools.
)"~ :' - ~ ' ' , '~"
;: ! .. . .
Les tensio-actifs amphotères peuvent ëtre représentés par la formule générale :
R~
Cn H2n+l- 1 -(CH2) m X
Dans laquelle m est un nombre entier allant de 1 a 5 inclusivement.
Rl et R2 sont des groupes h~drocarbonés contenant de 1 à 22 atomes de carbone.
n est un nombre entier allant de 1 à 22 inclusivement.
X peut être un groupe COO ou SO3 .
Parmi ces tensio-actifs on peut citer les familles "
des béta'ines, des taurines et celles des dérivés aminopropioni-ques~
Les tensio-actifs amphotères appartenant à la famille ~' des béta`ines, et notamment aux alkyl-bétaines sont représentés par la formule générale suivante~
1~3 D ~ ~
Rl - N CH2-C
Dans laquelle Rl, R2, R3 sont des radicaux hydro-carbonés comprenant de 1 ~ 22 atomes de Carbone.
Les cotensio-actifs sont choisis dans le groupe des alcools ayant de 1 à 10 atomes de Carbone, en fonction de leur coefficient de partag'e entre l'eau et l'huile. Les exemples et les diagrammes suivants, donnés à titre indicatif mais non ''~' ' limitatif, permettent d'illustrer l'invention et d'en apprécier ~ ' les avantages.
~ Sur les figures 1 à 4 correspondant à chacune des' formulations des exemples, on a representé un diagramme ternaire:
C) Tensio-actif/Cotensio-actif, E) Eau de gisement, (P) Hydro-carbure.
On -fait apparaître pour chaque formula-tion la courbe _ 3 _ , 6~
séparant le domaine des solutions homogènes ou microémulsions situé au-dessus de ladite courbe, du domaine des compositions polyphasiques situé au-dessous de ladite courbe~
Le tensio-actif utilisé de préférence dans les exemples est le chlorure d'acetyl diméthyldodécylammonium sous forme de sel sodique, en solution à 35 %. Il appartient à la famille des alkylbétaines vendu sous la marque AM2~IOSOL*par les Indus-tries chimiques de Voreppc, et correspond à la formule suivan-te :
\CH Cl CH2-COONa _ _ -~ :
R est une chaîne alcoyle correspondant à la répartition carbonée des acides gras de coprah, acides en C10 à C14 EXEMPLE I
- L'eau de gisement contient 200 g/Litre de Na Cl.
- L'huile est le dodécane - Le tensio-actif est du type al~ylbétalne dont R
: est un radical Coprah en solution aqueuse contenant 25% de matière active et 18% d'isopropanol.
. ~ .
- Les cotensio-actifs sont le N-hexanol et le N-octanol associés dans un mélange 50 - 50 en volume. Le rapport en volume tensio-actif / Cotensio-actif varie de 0,1 à 1,5 ~t il est de préférence compris entre 0,5 et 1,0. :
La microémulsion est préparée par simple méLan~e. : .
- D'eau de gisement ~:.
- De dodécane en tant qu'hydrocarbure - De mélange tensio-actif-cotensio-actifs.
La courbe du diagramme 1 montre qu'on peut obtenir une vaste gamme de microémulsions avec une eau de gisement à 200 g * marque de ccmmerce.
~ ,.
~, ~
~6~
Na Cl/litre et du dodécane, stables dans le temps et à 80C.
EXEMPLE I I Di a~ramme N2 Le diagramme ternaire N2 définit le domaine d'exis-tence ~des microémulsions formulées avec de l'eau a 100 g/l de Ca2Cl, du dodécane en tant qu'huile et les mêmes systemes tensio-actif et alcools que ceux décrits dans l'exemple I.
La résistance dans le temps et à la chaleur est la même que dans l'exemple I.
EXE~PLE III
Le diagramme N3 définit le domaine d'existence des microémulsions formulées avec : une eau d'un gisement moyenne-ment salé contenant : -:
- 60 g/litre de Na Cl et - 15 g/litre de Ca C12 - du dodécane - un mélange de :
Amphosol*en solution aqueuse à 35%, avec de l'iso-propanol et de l'hexanol, associés dans une proportion respec-tive en volume de 1/3 - 2/3. ~
Le rapport tensio-actif / alcools pouvant varier ~:
de 0,25 à 4,5~
La stabilité des microémulsions obtenues est aussi bonne que dans les cas précédents.
EXEMPLE IV
Le diagramme N 4 définit le domaine d'existence des microémulsions stables et résistant à la chaleur que l'on peut obtenlr avec :
- Une eau de gisement fortement salée contenant :
. 100 g/litre NaCl . 20 g/litre CaC12 - Du dodécane - Le système tensio-actif - cotensio-actifs de * marque de c~rce.
.J_ .
6~
l'exemple III.
Le rapport en volume tensio-actif / alcools étant de 0,30 à 4,50~
. . ~.
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Claims (6)
1. Microémulsions utilisables pour la récupération du pétrole dans des gisements à température élevée contenant de l'eau de forte salinité, caractérisées en ce qu'elles sont obtenues par simple mélange - d'une eau contenant plus de 60 g/l en sels d'ions mono et divalents;
- d'un hydrocarbure;
- d'un tensio-actif amphotère de formule :
dans laquelle R1 et R2 sont des groupes hydrocarbonés contenant de 1 à 22 atomes de carbone,n est un nombre entier allant de 1 à 22 inclusivement, m est un nombre entier allant de 1 à 5 inclusivement, et X? est choisi dans le groupe que constituent C O O- et S O3-; et - de cotensio-actifs.
- d'un hydrocarbure;
- d'un tensio-actif amphotère de formule :
dans laquelle R1 et R2 sont des groupes hydrocarbonés contenant de 1 à 22 atomes de carbone,n est un nombre entier allant de 1 à 22 inclusivement, m est un nombre entier allant de 1 à 5 inclusivement, et X? est choisi dans le groupe que constituent C O O- et S O3-; et - de cotensio-actifs.
2. Microémulsions selon la revendication 1, caractéri-sées en ce que le tensio-actif est choisi dans la famille des alkylbétaïnes de formule:
dans laquelle R est une chaîne alcoyle correspondant à la répar-tition carbonée des acides gras de Coprah, acides en C10 à C14.
dans laquelle R est une chaîne alcoyle correspondant à la répar-tition carbonée des acides gras de Coprah, acides en C10 à C14.
3. Microémulsions selon la revendication 1, caracté-risée en ce que le tensio-actif est un sel sodique du chlorure d'acétyldiméthyldodécylammonium.
4. Microémulsions selon la revendication 1, caracté-risées en ce que les cotensio-actifs sont choisis dans le groupe des alcools en C à C 10 et sont utilisés en mélange deux à deux.
5. Microémulsions selon la revendication 4, caracté-risées en ce que les cotensio-actifs sont choisis dans le groupe que constituent le n-héxanol, le n-octanol et l'isopropanol.
6. Microémulsions selon les revendications 1, 3 ou 5, caractérisées en ce que le rapport tensioactif / cotensio-actifs varie de 0,1 à 4,5 en volume selon la concentration et la composition des eaux de gisement.
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