CA1314205C - Recuperation assistee du petrole utilisant une solution micellaire en solubilite progressive d'agents tensio-actifs - Google Patents
Recuperation assistee du petrole utilisant une solution micellaire en solubilite progressive d'agents tensio-actifsInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé de récupération assistée du pétrole dans des réservoirs d'huile présentant une capacité d'échange d'ions significative, on injecte dans un puits d'injection un bouchon de déplacement constitue de plusieurs zones successives caractérisé en ce que la solubilité dans l'eau d'injection du tensio-actif anionique qu'il contient est ajustée de façon à augmenter, pour compenser les interactions roche-solution micellaire, d'une zone du bouchon à la suivante si l'on considère d'ordre d'introduction des différentes zones du bouchon.
Description
1 31 4-2()5 PROCEDE DE RECUPERATION ASSISTEE DU PETROLE PAR INJECTION D'UNE
SOLUTION MICELLAIRE D'AGENTS TENSIO-ACTIFS PRESENTANT UN GRADIENT DE
SOLUBILITE DANS L'EAU
La présente invention concerne un procédé de récupération assistée du pétrole par un bouchon de déplacement comprenan-t un agent tensio-ac~tif anionique et des agents auxiliaires dans des réservoirs d'huile pré-sentant une capacité d'échange d'ions significative.
De très nombreux types d'agents tensio-actifs ont été proposés pour la récupération assistée du pétrole. Les agents tensio-actifs les plus couramment utilisés sont du type sulfonate, plus précisément des sul-fonates de pétrole, présentés sous la forme de sols de métaux alcalins ou d'ammonium.
L'agent tensio-actif est habituellement utilisé à une concentration su-périeure à sa concentra-tion micellaire critique. Les solutions micel-laires injectées sont soit des solutions aqueuses contenant des quanti-15 tés variables d'agents tensio-actifs et, éventuellement d'autres addi-tifs, tels que cotensio-actif, cosolvant, électrolytes, etc., soit des mélanges, dans des proportions variables, d'eau, d'électrolytes, d'hy-drocarbures et, éventuellement de cotensio-actif et/ou de cosolvant.
Dans ce dernier cas, la présence de molécules polaires-apolaires, en concentration suffisante, conduit à la formation de mélanges transpa-rents, généralement dénommés microémulsions.
) 1 Mais il est connu que l'efficacité de ce-t-te technique de récupération par de tels agents -tensio-actifs es-t sensiblement réduite lorsque la roche eontient des argiles à forte capaeité d'échange de cations di-valen-ts. En effet, la réaction, par exemple, des ions calcium et magné-sium avec les sulfonates augmente la consomma-tion en agent tensio-aetif et done peut rendre inopérant le proeédé, par suite d'une rétention ex-eessive dûe :
- à la précipitation de l'agent tensio-actif, - à son transfert dans la phase hydrocarbure et son piégage si celle-ei est immobilisée, - à son adsorption sur la roche.
Les eations trivalents exereent un effet eneore plus important, mais pour simplifier, dans ee qui suit, on ne mentionne que les eations divalents.
Dans la mise en oeuvre elassique du proeédé, la solution d'agents ten-sio-actifs injeetée est adaptée aux fluides et à la température du ré-servoir. L'effieacité optimale est reeherehée par la séleetion de la masse moléeulaire de l'agent tensio-ae-tif, sa distribution en masse moléeulaire et sa eoneentration dans la solution mieellaire à la suite d'essais utilisant l'huile et l'eau du réservoir, à la température de ee réservoir.
Cependant, après que la eomposition de la solution micellaire ait été
optimisée du point de vue de l'abaissement des tensions interfaciales, dans des conditions données, les équilibres physico-chimiques initiaux entre la roche et les fluides en place sont modifiés par l'injection de la solution mieellaire dans le réservoir. Ces modifieations tendent à
éearter la solution micellaire de son efficacité optimale. Elles affec-tent la salini-té de l'eau par suite de l'augmentation de la concentra-tion en cations divalents due aux échanges d'ions et à l'aceroissement _ 3 ~ 4 2 i 3 j de la solubilité de la roche dans l'eau en présence d'agent tensio-actif. De plus, la composition et la concentration de l'agen-t tensio-actif sont modifiées par la dilution due aux fluides en place et au fluide pousseur et par l'adsorption sélective de certaines molécules (en effet chromatographique). Ces changements, imposés par le milieu poreux, exercent un effet dominant qui peut réduire considérablement l'efficacité attendue du procédé.
De nombreuses formules ont été proposées pour préserver l'efficacité de la solution micellaire et/ou réduire la rétention de l'agent tensio-actif.
Le brevet US 4.232.737 décrit une méthode de récupération d'huile par agents tensio-actifs dans les réservoirs contenant une eau de forte salinité. Le fluide injecté contient au moins deux agents tensio-actifs :
un composé anionique, tel qu'un sulfonate de pétrole, et un agent co-tensio-actif, tel qu'un sulfate ou sulfonate d'alcool ou d'alkylphénol polyoxyéthyléné, pour obtenir la solubilité du sulfonate dans l'eau du réservoir. Selon ce procédé, plusieurs bouchons de solution micellaire sont injectés successivement, suivis d'une solution aqueuse de faible . .
salinité et contenant un agent viscosifiant (polymère hydrosoluble). La concentration en sel et en agent cotensio-actif décroit graduellement depuis sa valeur maximale dans le premier bouchon jusqu'à sa valeur minimale dans le dernier bouchon.
Selon le brevet US 4.074.755, pendant l'injection du système tensio-actif-polymère, le rapport de la concentration en cation monovalent prédominant à la racine carrée de la concentration en cation divalent prédominant est maintenu à une valeur constante égale à celle rencon-trée dans le réservoir. Il est revendiqué qu'en procédant ainsi, les échanges ioniques dans les réservoirs à forte capacité d'échange d'ions sont évités.
_ 4 _ l 3 1 T 2 0 5 Malgré tout, les essais pilo-tes réalisés selon les procédés évoqués ci-dessus et selon des méthodes similaires ont souvent conduit à des échecs. Les causes suivantes, entre autres, peuvent être invoquées :
- le fluide déplaçant homogène optimisé pour des conditions de gisement données ne peut pas conserver son efficacité d'origine si les condi-tions changent par suite des phénomènes indiqués précédemment.
- l'élimination de l'eau de formation, quand sa composition est ju~ée défavorable, par des injections préalables, est difficile à réaliser du fait de l'hétérogénéité des réservoirs.
Par ailleurs, l'utilisation d'un agent tensio-actif non ionique seul, moins sensible aux changements de salinité peut rendre le procédé iné-conomique du fait de son prix élevé et ne constitue donc pas toujoursune solution de rechange acceptable.
Lorsque les sulfonates de pétrole sont utilisés dans le procédé de ré-cupération, il peut s'agir de sulfonates dits acajou et qui sont pour l'essentieldes monosulonatespréférentiellement solubles dans les hy-drocarbures. -Du fait de leur caractère anionique et de leur masse moléculaire relativement élevée,ces agents tensio-actifs sont beaucoup plus sensibles aux changements de concentration dans l'eau des ions divalents qu'à ceux des cations monovalents. Or ces change-ments sont considérables, par exemple, lorsque la roche réservoir a une forte capacité d'échange de cations ou que du carbonate de calcium par exemple a été dissous à la suite d'une injection de gaz carbonique.
Dans certaines limites de concentration en cations divalents, qui dé-pendent de la masse moléculaire moyenne du sulfonate et de sa distri-bution, la solution micellaire tolère ccs changements bien que graduel-lement l'~ffinite du sulfonate pour l'huile augmente. Au-del~ de la li-mite supérieure, un ch~ngementqualitatif se produit qui provoque la for-mation d'émulsions inverses (eau dans huile) visqueuses. Il s'ensuit . .. ..
:' ~ - 5 - 1 Jl 1 2 0 5 un accroissement de la saturation résiduelle en huile et de la rétention du sulfonate, entraînant la décomposition de la solution micellaire.
La présente invention remédie à ces inconvénients.
Selon la présente invention, il est donc prévu un procédé
pour améliorer la récupération assistée d'huile brute à
partir d'une formation géologique constituant un réservoir d'huile, à capacité d'échange d'ions significative, dans lequel on injecte un fluide aqueux pousseur dans la formation, par l'intermédiaire d'au moins un puits d'injection, après avoir introduit dans le puits d'injection un bouchon de déplacement adapté à pousser l'huile vers au moins un puits de production, ce bouchon renfermant une solution micellaire d'un agent tensio-actif anionique dans une eau d'injection, adaptée à échanger des ions avec la formation, caractérisé en ce que:
- ledit bouchon comprend plusieurs zones injectées successivement, dont certaines au moins contiennent au moins un agent tensio-actif anionique dont la solubilité dans l'eau d'injection est ajustée de facon à augmenter d'une zone du bonchon à la suivante, si l'on considère l'ordre d'introduction de ces différentes zones du bouchon dans le puits;
- on injecte un bouchon de déplacement dont la partie introduite en premier dans le puits d'injection comprend une zone contenant des agents auxiliaires qui réduisent la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif;
et - on injecte un bouchon dont la partie introduite en dernier dans le puits d'injection comprend une zone contenant des agents auxiliaires qui renforcent la sol.ubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique apporté à la ~a ~, - 5a - 1 3 1 L~ 2 0 5 formation par les zones du bouchon précédemment injectées, pour maintenir le bouchon à une valeur optimale à travers desdites différentes zones de bouchon.
S L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaîtront clairement lors de la description qui suit, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles:
- la figure lA montre la saturation en huile résiduelle et la rétention du sulfonate après injection d'un sulfonate de type acajou soluble dans l'huile et de composition optimisee, - la figure lB représente la saturation en huile résiduelle et la rétention du sulfonate après injection d'un sulfonate soluble dans l'eau, - la figure lC illustre la saturation en huile résiduelle et la rétention du sulfonate après injection d'un bouchon de déplacement selon l'invention, - la figure 2D montre les saturations en huile résiduelle d'une part après injection d'eau, d'autre part après injection de gaz carbonique, - la figure 2E illustre la saturation en huile résiduelle et la retention du sulfonate après injection de gaz carbonique puis d'un s~lfonate soluble dans l'eau, - la figure 2F représente la saturation en huile résiduelle et la rétention du sulfonate après injection de gaz carbonique et d'un bouchon de déplacement selon l'invention, et - la figure 3 montre la concentration du sulfonate, du calcium et du fer dans la phase organique de l'effluent relatif à l'essai lc, selon l'invention, ainsi que le volume d'huile récupérée.
.~ ~
1, 1 4 2 () j La figure lA présente la saturation résiduelle en huile S~IR exprimée en fraction du volume de pores Vp et la rétention A du sulfonate, en milligramme par gramme de roche, dans un milieu poreux de longueur L(cm) après 1'injection d'une solution micellaire contenant un sulfo-nate de type acajou, donc modérément tolérant vis à vis des ions diva-lents. On voit que la rapide augmentation de saturation résiduelle en huile s'accompagne d'une forte rétention de sulfonate.
On peut aussi utiliser des sulfonates moins coûteux pour la préparation des solutions micellaires.
Ces sulfonates contiennent, en plus des sulfonates aca-jou, des monosulfonatesde masse moléculaire plus faible, ainsi que des di- et polysulfonates et des sels minéraux (Na 2S04 notamment) qui se forment au cours de leur préparation. La teneur en sels minéraux des sulfonates de ce type joue aussi un rôle important dans les phénomè-nes d'échanges d'ions.
Dans la présente invention, nous avons observé que, lorsqu'une solution micellaire préparée à partir de tels sulfonates est injectée dans une roche réservoir ayant une capacité d'échange d'ions significative, son efficacité à déplacer l'huile augmente in situ par suite des interac-tions avec les ions divalents de la roche qui passent en solution. Ce pncsage en solution provoqué par la solution de sulfonates est mis en évidence dans les exemples décrits plus loin.
Cependant, la gamme des concentrations favorables en cations divalents dépend du rapport de la concentration de ces cations, le calcium par exemple, ~ celle du sulfonate et de la concentration du sulfonate dans la solution micellaireO Ce sulfonate, bien que plus soluble dans l'eau que le sulfonate acajou, peut également être piégé, comme dans l'exem-ple la, lorsque le rapport des concentracions de Ca et de sulfonate augmente. Il semble cependant que la formation d'emulsions visqueuses risquant de colmater le milieu poreux soit moins à craindre. La figure lB montre la saturation en huile résiduelle S}IR exprimée en fraction du volume de pores Vp et la rétention A du sulfonate, en milligramme ~, - 7 - ~ 2 :3, `:
par gramme de roche,dans le cas de l'injection d'un sulfonate de ce type. On constate que l'utilisation de ce sulfonate, trop hydrophile par rapport à l'optimum, conduit aux limitations suivantes :
- 5 - le système micellaire n'atteint pas le rapport optimal des concentra-tions Ca / Sulfonate au voisinage du puits dlinjection. Il n'est donc pas suffisamment efficace, et la saturation en huile résiduelle demeure relativement élevée.
- pour compenser la formation d'émulsions et leur piégeage au-delà des conditions optimales de déplacement, des volumes de solution micel-laire plus grands doivent être injectés, mais ceci nuit à l'économie du procédé.
Des difficultés analogues se présentent lorsque la concentration en ca-tions divalents de l'eau de formation est élevée ou qu'elle augmente après une injection de gaz carbonique dans une roche réservoir conte-nant des carbonates.
"
La figure 2E montre la saturation en huile résiduelle SHR expri-née en fraction du volume de pores Vp et la rétention A du sulfonate, en mil-ligralmme par gramme de roche, en fonction de la longueur L(cm) du mi-lieu poreux, après une injection de gaz carbonique, suivie d'une in-jection de sulfonate de pétrole soluble dans l'eau. Dans ce cas, la solution de sulfonate rencontre la quantité adéquate de calcium au dé-but de l'injection et déplace l'huile efficacementO Néanmoins, après une distance relativement courte, le milieu poreux retient la plus grande partie de l'agent tensio-actif et alors la capacité de la so-lution micellaire à déplacer l'huile diminue.
Ainsi, à cause des phénomènes qui se produisent au cours du déplacement (mise en solution de cations polyvalents, échange d'ions, adsorption préférentielle de certains molécules tensio-actives), il est difficile d'adapter la solution micellaire aux conditions, qui vont s'établir progressivement, lorsqu'un fluide déplaçant de composition homogène est injecté.
4 2 ~
Le but de la présente invention concerne un procédé pour l'amélioration de la récupération assistée d'huile brute à partir d'une formation géo-logique constituant un réservoir d'huile pénétrée par au moins un puits d'injection et par au moins un puits de production, à capacité d'échan-ge d'ions significative. On introduit dans un puits d'injection un bou-chon de déplacement renfermant un agent tensio-actif anionique adapté
à pousser l'huile vers au moins un puits de production et comprenant plusieurs zones injectées successivement, dont certaines au moins contiennent au moins un agent tensio-actif anionique. Sa solubilité
est ajustée de façon à augmenter d'une ~one du bouchon à la suivante, si l'on considère l'ordre d'introduction de ces différentes 70nes du bouchon dans le puits.
On injecte ensuite un fluide aqueux pousseur dans la formation par l'in-termédiaire d'un puits d'injection, qui pousse le bouchon de déplace-ment, lequel pousse l'huile vers un puits de production.
Le système constituant le bouchon de déplacement contient notamment des agents tensio-actifs choisis de manière à prendre en compte les phénomènes physiques et chimiques qui se produisent dans les roches réservoirs carbonatées et/ou gréseuses contenant des argiles et présen-tant une capacité dléchange d'ions significative.
Le procédé a tout son intérêt lorsque la valeur de l'échange ionique se situe entre 0,1 et 10 milli-équivalents (méq) d'ions échangeables par lOOg de roche, et de préférence entre 1 et 3 méq. En conséquence, la méthode garantit une récupération d'huile élevée bien qu'elle uti-lise une quantité modérée~d'agents tensio-actifs.
Pour atteindre ce but, on utilise une solution contenant, en plus de l'agent tensio-actif anionique, divers agents auxiliaires en concen-tration variableO
L'agent tensio-actif anionique peut etre, à titre non limitatif, un sulfonate, un carboxylate, un phosphate, un phtalate, un sulfate, ou un mélange de ces divers produitsO Il peut avoir la formule suivante :
1 J 1 4 2 j J
où Rl est un radicalaliphatique de 8 à 24 atomes de carbone, ou un ra-dical alkylaromatique de 14 à 36 atomeS de carbone, Xl est un radical polaire du type sulfonate, sulfate, carboxylate, phosphate, phtalate, etc. et M est généralement Ull cation monovalent tel que l'ammonium ou un métal alcalin. L'agent tensio-actif anionique peut être également un sulfonate de pétrole dérivant du traitement de pétrole brut, ou d'une coupe de pétrole brut, par un oléum ou l'anhydride sulfurique.
Par commodité et par référence aux exemples cités ci-dessous, on assi-milera cet agent tensio-actif anionique à un sulfonate de pétrole.
Les agents auxiliaires, qui modifient la solubilité initiale de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection de telle sorte qu'elle augmente graduellement au cours de la progression de la solution dans le milieu poreux, peuvent être à titre non limitatif :
- un monoalcool aliphatique ayant de 4 à 18 atomes de carbone, tel que l'éthyl-2 hexanol par exemple, ou toute autre substance polaire telle que amines, cétones, éthers, esters ayant un nombre d'atomes de car-bone suffisant pour réduire la solubilité de l'agent tensio-actif anio-nique dans l'eau d'injection, l'huile de fusel par exemple.
- un agent tensio-actif du type alkyl- ou alkylarylpolyglycol éther, ou du type alkyl- ou alkylarylpolyglycol éther sulEate ou phosphate ou phtalate ou carboxylate ou sulfonate d'ammonium ou de métal alca-linO Il peut avoir la formule suivante :
R2 ~ (C~l2 Cll2 )n où R2 est un radicnl aliphatique de 8 i 24 atornes d~ carbone, ou un radicalalkylaromatique de 14 à 36 atomes de carbone et n a la valeur 1 à 50, ou bien 3 ~12 Cll2 ~)m-l Ci12 C112 X2 `f 131~205 où R3 et m ont la même définition que R2 et n,respectivement, X2 a la mcme définition que Xl et ~l est géneralement un cation monova-lent tel que l'ammonium ou un métal alcalin.
Cet agent tensio-actif auxiliaire est utilisé dans le but d'accroître la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau dlinjec-tion.
- un monoalcool aliphatique ayant de l à 5 atomes de carbone, tel que l'alcool isopropyliquepar exemple, ou toute autre substance telle que les amines, c~tones, éthers, esters ayant un nombre d'atomes de carbone suffisamment peu élevé pour augmenter la solubilité de l'a-gent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection.
En outre, la solution micellaire peut contenir des agents de contrôle de mobilité couramment utilisés en récupération assistée du pétrole, tels qu'un polyacrylamide, partiellement hydrolysé ou non, de masse moléculaire moyenne comprise entre 4xlO et lOxlO daltons, ou un po-lysaccharide de masse moléculaire moyenne comprise entre lxlO5 et 5xlO6 daltons. Elle peut également contenir un hydrocarbure constitué
par du pétrole brut, ou une coupe de pétrole brut, ou une coupe de pé-trole brut raffinée, ou hydrocarbure pur, aliphatique ou cyclique, ou un mélange de ces divers produits.
, Les conditions qui assurent une efficacité régulière de déplacement s'établissent par suite des transferts ioniques (échanges d'ions, dis-solution) et des effets chromatographiques. Les agents auxiliaires protègent l'agent tensio-actif anionique contre les risques de réten-tion due aux modifications de composition. Ils sont choisis de telle façon que, non seulement ils évitent les risques de prccipitation de l'agent tensio-actif anionique, mais conduisent à des systèmes pré-sentant les tensions interfaciales très basses qui résultent d'un ef-fet synergique entre la solution micellairc et les c~tions divalents qui proviennent de la roche.
;
1.J l ~2() L'invention, qui tire profit des interactions previsibles dans un ré~
servoir, consiste à ajuster le gradient de solubilité de l'agent ten-sio-actif anionique dans l'eau d'injection. La valeur maximale de cette solubilité dans l'eau doit être adaptée à la nature clu réservoir (roche, 5 eau, huile, température) et de l'agent tensio-actif anionique, ainsi qulà
la cinétique des phénomènes. Le gradient de solubilité est mis en oeuvre au moyen d'un bouchon comprenant plusieurs zones et de la facon suivante :
- la première partie du bouchon de déplacement injecte est une solutionmicellaire d'un agent tensio-actif anionique dont la composition est optimisée par rapport aux conditions prévisibles dans le voisinage du puits d'injection, c'est-à-dire avant toute modification des condi-tions. Celles-ci étant variables selon les réservoirs, elles requiè-rent divers modes d'optimisation : par exemple, lorsque l'eau de for-mation est faiblement salée et que l'agent tensio-actif disponible est préférentiellement soluble dans l'eau, l'équilibre entre les tendances hydrophiles et lipophiles de l'agent tensio-actif, c'est-à-dire la réduction de sa solubilité dans l'eau d'injection, est atteinte par :
agent . l'addition d'un~tensio-actif préférentiellement soluble dans l'huile, , et/ou l'addition d'un alcool à longue chaine, . et/ou l'augmentation de la concentration en electrolytes.
- la seconde partie du bouchon est constituée par une solution aqueuse d'agent tensio-actif anionique sans agents auxiliaires ou contenant des faibles quantités de ces agents auxiliaires, selon les conditions d'application. Cette solution atteint son efficacité maximale après un trajet plus long dans le milieu poreux, par suite des échanges d'ions qulelle provoque avec la roche.
- la troisième partie du bouchon est une solution aqueuse qui contient avec ou sans agent tensio-actif anionique, un ou plusi~urs agen~s au-xiliaires dont la fonction est de réduire la retention du ;ulfon;lte :
il peut s'agir d'un agent tensio-actif non ionique ou aniollique et/
ou d'un alcool de faible mrlsse moléculaire. L~s agents au:iiliaires
SOLUTION MICELLAIRE D'AGENTS TENSIO-ACTIFS PRESENTANT UN GRADIENT DE
SOLUBILITE DANS L'EAU
La présente invention concerne un procédé de récupération assistée du pétrole par un bouchon de déplacement comprenan-t un agent tensio-ac~tif anionique et des agents auxiliaires dans des réservoirs d'huile pré-sentant une capacité d'échange d'ions significative.
De très nombreux types d'agents tensio-actifs ont été proposés pour la récupération assistée du pétrole. Les agents tensio-actifs les plus couramment utilisés sont du type sulfonate, plus précisément des sul-fonates de pétrole, présentés sous la forme de sols de métaux alcalins ou d'ammonium.
L'agent tensio-actif est habituellement utilisé à une concentration su-périeure à sa concentra-tion micellaire critique. Les solutions micel-laires injectées sont soit des solutions aqueuses contenant des quanti-15 tés variables d'agents tensio-actifs et, éventuellement d'autres addi-tifs, tels que cotensio-actif, cosolvant, électrolytes, etc., soit des mélanges, dans des proportions variables, d'eau, d'électrolytes, d'hy-drocarbures et, éventuellement de cotensio-actif et/ou de cosolvant.
Dans ce dernier cas, la présence de molécules polaires-apolaires, en concentration suffisante, conduit à la formation de mélanges transpa-rents, généralement dénommés microémulsions.
) 1 Mais il est connu que l'efficacité de ce-t-te technique de récupération par de tels agents -tensio-actifs es-t sensiblement réduite lorsque la roche eontient des argiles à forte capaeité d'échange de cations di-valen-ts. En effet, la réaction, par exemple, des ions calcium et magné-sium avec les sulfonates augmente la consomma-tion en agent tensio-aetif et done peut rendre inopérant le proeédé, par suite d'une rétention ex-eessive dûe :
- à la précipitation de l'agent tensio-actif, - à son transfert dans la phase hydrocarbure et son piégage si celle-ei est immobilisée, - à son adsorption sur la roche.
Les eations trivalents exereent un effet eneore plus important, mais pour simplifier, dans ee qui suit, on ne mentionne que les eations divalents.
Dans la mise en oeuvre elassique du proeédé, la solution d'agents ten-sio-actifs injeetée est adaptée aux fluides et à la température du ré-servoir. L'effieacité optimale est reeherehée par la séleetion de la masse moléeulaire de l'agent tensio-ae-tif, sa distribution en masse moléeulaire et sa eoneentration dans la solution mieellaire à la suite d'essais utilisant l'huile et l'eau du réservoir, à la température de ee réservoir.
Cependant, après que la eomposition de la solution micellaire ait été
optimisée du point de vue de l'abaissement des tensions interfaciales, dans des conditions données, les équilibres physico-chimiques initiaux entre la roche et les fluides en place sont modifiés par l'injection de la solution mieellaire dans le réservoir. Ces modifieations tendent à
éearter la solution micellaire de son efficacité optimale. Elles affec-tent la salini-té de l'eau par suite de l'augmentation de la concentra-tion en cations divalents due aux échanges d'ions et à l'aceroissement _ 3 ~ 4 2 i 3 j de la solubilité de la roche dans l'eau en présence d'agent tensio-actif. De plus, la composition et la concentration de l'agen-t tensio-actif sont modifiées par la dilution due aux fluides en place et au fluide pousseur et par l'adsorption sélective de certaines molécules (en effet chromatographique). Ces changements, imposés par le milieu poreux, exercent un effet dominant qui peut réduire considérablement l'efficacité attendue du procédé.
De nombreuses formules ont été proposées pour préserver l'efficacité de la solution micellaire et/ou réduire la rétention de l'agent tensio-actif.
Le brevet US 4.232.737 décrit une méthode de récupération d'huile par agents tensio-actifs dans les réservoirs contenant une eau de forte salinité. Le fluide injecté contient au moins deux agents tensio-actifs :
un composé anionique, tel qu'un sulfonate de pétrole, et un agent co-tensio-actif, tel qu'un sulfate ou sulfonate d'alcool ou d'alkylphénol polyoxyéthyléné, pour obtenir la solubilité du sulfonate dans l'eau du réservoir. Selon ce procédé, plusieurs bouchons de solution micellaire sont injectés successivement, suivis d'une solution aqueuse de faible . .
salinité et contenant un agent viscosifiant (polymère hydrosoluble). La concentration en sel et en agent cotensio-actif décroit graduellement depuis sa valeur maximale dans le premier bouchon jusqu'à sa valeur minimale dans le dernier bouchon.
Selon le brevet US 4.074.755, pendant l'injection du système tensio-actif-polymère, le rapport de la concentration en cation monovalent prédominant à la racine carrée de la concentration en cation divalent prédominant est maintenu à une valeur constante égale à celle rencon-trée dans le réservoir. Il est revendiqué qu'en procédant ainsi, les échanges ioniques dans les réservoirs à forte capacité d'échange d'ions sont évités.
_ 4 _ l 3 1 T 2 0 5 Malgré tout, les essais pilo-tes réalisés selon les procédés évoqués ci-dessus et selon des méthodes similaires ont souvent conduit à des échecs. Les causes suivantes, entre autres, peuvent être invoquées :
- le fluide déplaçant homogène optimisé pour des conditions de gisement données ne peut pas conserver son efficacité d'origine si les condi-tions changent par suite des phénomènes indiqués précédemment.
- l'élimination de l'eau de formation, quand sa composition est ju~ée défavorable, par des injections préalables, est difficile à réaliser du fait de l'hétérogénéité des réservoirs.
Par ailleurs, l'utilisation d'un agent tensio-actif non ionique seul, moins sensible aux changements de salinité peut rendre le procédé iné-conomique du fait de son prix élevé et ne constitue donc pas toujoursune solution de rechange acceptable.
Lorsque les sulfonates de pétrole sont utilisés dans le procédé de ré-cupération, il peut s'agir de sulfonates dits acajou et qui sont pour l'essentieldes monosulonatespréférentiellement solubles dans les hy-drocarbures. -Du fait de leur caractère anionique et de leur masse moléculaire relativement élevée,ces agents tensio-actifs sont beaucoup plus sensibles aux changements de concentration dans l'eau des ions divalents qu'à ceux des cations monovalents. Or ces change-ments sont considérables, par exemple, lorsque la roche réservoir a une forte capacité d'échange de cations ou que du carbonate de calcium par exemple a été dissous à la suite d'une injection de gaz carbonique.
Dans certaines limites de concentration en cations divalents, qui dé-pendent de la masse moléculaire moyenne du sulfonate et de sa distri-bution, la solution micellaire tolère ccs changements bien que graduel-lement l'~ffinite du sulfonate pour l'huile augmente. Au-del~ de la li-mite supérieure, un ch~ngementqualitatif se produit qui provoque la for-mation d'émulsions inverses (eau dans huile) visqueuses. Il s'ensuit . .. ..
:' ~ - 5 - 1 Jl 1 2 0 5 un accroissement de la saturation résiduelle en huile et de la rétention du sulfonate, entraînant la décomposition de la solution micellaire.
La présente invention remédie à ces inconvénients.
Selon la présente invention, il est donc prévu un procédé
pour améliorer la récupération assistée d'huile brute à
partir d'une formation géologique constituant un réservoir d'huile, à capacité d'échange d'ions significative, dans lequel on injecte un fluide aqueux pousseur dans la formation, par l'intermédiaire d'au moins un puits d'injection, après avoir introduit dans le puits d'injection un bouchon de déplacement adapté à pousser l'huile vers au moins un puits de production, ce bouchon renfermant une solution micellaire d'un agent tensio-actif anionique dans une eau d'injection, adaptée à échanger des ions avec la formation, caractérisé en ce que:
- ledit bouchon comprend plusieurs zones injectées successivement, dont certaines au moins contiennent au moins un agent tensio-actif anionique dont la solubilité dans l'eau d'injection est ajustée de facon à augmenter d'une zone du bonchon à la suivante, si l'on considère l'ordre d'introduction de ces différentes zones du bouchon dans le puits;
- on injecte un bouchon de déplacement dont la partie introduite en premier dans le puits d'injection comprend une zone contenant des agents auxiliaires qui réduisent la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif;
et - on injecte un bouchon dont la partie introduite en dernier dans le puits d'injection comprend une zone contenant des agents auxiliaires qui renforcent la sol.ubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique apporté à la ~a ~, - 5a - 1 3 1 L~ 2 0 5 formation par les zones du bouchon précédemment injectées, pour maintenir le bouchon à une valeur optimale à travers desdites différentes zones de bouchon.
S L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaîtront clairement lors de la description qui suit, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles:
- la figure lA montre la saturation en huile résiduelle et la rétention du sulfonate après injection d'un sulfonate de type acajou soluble dans l'huile et de composition optimisee, - la figure lB représente la saturation en huile résiduelle et la rétention du sulfonate après injection d'un sulfonate soluble dans l'eau, - la figure lC illustre la saturation en huile résiduelle et la rétention du sulfonate après injection d'un bouchon de déplacement selon l'invention, - la figure 2D montre les saturations en huile résiduelle d'une part après injection d'eau, d'autre part après injection de gaz carbonique, - la figure 2E illustre la saturation en huile résiduelle et la retention du sulfonate après injection de gaz carbonique puis d'un s~lfonate soluble dans l'eau, - la figure 2F représente la saturation en huile résiduelle et la rétention du sulfonate après injection de gaz carbonique et d'un bouchon de déplacement selon l'invention, et - la figure 3 montre la concentration du sulfonate, du calcium et du fer dans la phase organique de l'effluent relatif à l'essai lc, selon l'invention, ainsi que le volume d'huile récupérée.
.~ ~
1, 1 4 2 () j La figure lA présente la saturation résiduelle en huile S~IR exprimée en fraction du volume de pores Vp et la rétention A du sulfonate, en milligramme par gramme de roche, dans un milieu poreux de longueur L(cm) après 1'injection d'une solution micellaire contenant un sulfo-nate de type acajou, donc modérément tolérant vis à vis des ions diva-lents. On voit que la rapide augmentation de saturation résiduelle en huile s'accompagne d'une forte rétention de sulfonate.
On peut aussi utiliser des sulfonates moins coûteux pour la préparation des solutions micellaires.
Ces sulfonates contiennent, en plus des sulfonates aca-jou, des monosulfonatesde masse moléculaire plus faible, ainsi que des di- et polysulfonates et des sels minéraux (Na 2S04 notamment) qui se forment au cours de leur préparation. La teneur en sels minéraux des sulfonates de ce type joue aussi un rôle important dans les phénomè-nes d'échanges d'ions.
Dans la présente invention, nous avons observé que, lorsqu'une solution micellaire préparée à partir de tels sulfonates est injectée dans une roche réservoir ayant une capacité d'échange d'ions significative, son efficacité à déplacer l'huile augmente in situ par suite des interac-tions avec les ions divalents de la roche qui passent en solution. Ce pncsage en solution provoqué par la solution de sulfonates est mis en évidence dans les exemples décrits plus loin.
Cependant, la gamme des concentrations favorables en cations divalents dépend du rapport de la concentration de ces cations, le calcium par exemple, ~ celle du sulfonate et de la concentration du sulfonate dans la solution micellaireO Ce sulfonate, bien que plus soluble dans l'eau que le sulfonate acajou, peut également être piégé, comme dans l'exem-ple la, lorsque le rapport des concentracions de Ca et de sulfonate augmente. Il semble cependant que la formation d'emulsions visqueuses risquant de colmater le milieu poreux soit moins à craindre. La figure lB montre la saturation en huile résiduelle S}IR exprimée en fraction du volume de pores Vp et la rétention A du sulfonate, en milligramme ~, - 7 - ~ 2 :3, `:
par gramme de roche,dans le cas de l'injection d'un sulfonate de ce type. On constate que l'utilisation de ce sulfonate, trop hydrophile par rapport à l'optimum, conduit aux limitations suivantes :
- 5 - le système micellaire n'atteint pas le rapport optimal des concentra-tions Ca / Sulfonate au voisinage du puits dlinjection. Il n'est donc pas suffisamment efficace, et la saturation en huile résiduelle demeure relativement élevée.
- pour compenser la formation d'émulsions et leur piégeage au-delà des conditions optimales de déplacement, des volumes de solution micel-laire plus grands doivent être injectés, mais ceci nuit à l'économie du procédé.
Des difficultés analogues se présentent lorsque la concentration en ca-tions divalents de l'eau de formation est élevée ou qu'elle augmente après une injection de gaz carbonique dans une roche réservoir conte-nant des carbonates.
"
La figure 2E montre la saturation en huile résiduelle SHR expri-née en fraction du volume de pores Vp et la rétention A du sulfonate, en mil-ligralmme par gramme de roche, en fonction de la longueur L(cm) du mi-lieu poreux, après une injection de gaz carbonique, suivie d'une in-jection de sulfonate de pétrole soluble dans l'eau. Dans ce cas, la solution de sulfonate rencontre la quantité adéquate de calcium au dé-but de l'injection et déplace l'huile efficacementO Néanmoins, après une distance relativement courte, le milieu poreux retient la plus grande partie de l'agent tensio-actif et alors la capacité de la so-lution micellaire à déplacer l'huile diminue.
Ainsi, à cause des phénomènes qui se produisent au cours du déplacement (mise en solution de cations polyvalents, échange d'ions, adsorption préférentielle de certains molécules tensio-actives), il est difficile d'adapter la solution micellaire aux conditions, qui vont s'établir progressivement, lorsqu'un fluide déplaçant de composition homogène est injecté.
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Le but de la présente invention concerne un procédé pour l'amélioration de la récupération assistée d'huile brute à partir d'une formation géo-logique constituant un réservoir d'huile pénétrée par au moins un puits d'injection et par au moins un puits de production, à capacité d'échan-ge d'ions significative. On introduit dans un puits d'injection un bou-chon de déplacement renfermant un agent tensio-actif anionique adapté
à pousser l'huile vers au moins un puits de production et comprenant plusieurs zones injectées successivement, dont certaines au moins contiennent au moins un agent tensio-actif anionique. Sa solubilité
est ajustée de façon à augmenter d'une ~one du bouchon à la suivante, si l'on considère l'ordre d'introduction de ces différentes 70nes du bouchon dans le puits.
On injecte ensuite un fluide aqueux pousseur dans la formation par l'in-termédiaire d'un puits d'injection, qui pousse le bouchon de déplace-ment, lequel pousse l'huile vers un puits de production.
Le système constituant le bouchon de déplacement contient notamment des agents tensio-actifs choisis de manière à prendre en compte les phénomènes physiques et chimiques qui se produisent dans les roches réservoirs carbonatées et/ou gréseuses contenant des argiles et présen-tant une capacité dléchange d'ions significative.
Le procédé a tout son intérêt lorsque la valeur de l'échange ionique se situe entre 0,1 et 10 milli-équivalents (méq) d'ions échangeables par lOOg de roche, et de préférence entre 1 et 3 méq. En conséquence, la méthode garantit une récupération d'huile élevée bien qu'elle uti-lise une quantité modérée~d'agents tensio-actifs.
Pour atteindre ce but, on utilise une solution contenant, en plus de l'agent tensio-actif anionique, divers agents auxiliaires en concen-tration variableO
L'agent tensio-actif anionique peut etre, à titre non limitatif, un sulfonate, un carboxylate, un phosphate, un phtalate, un sulfate, ou un mélange de ces divers produitsO Il peut avoir la formule suivante :
1 J 1 4 2 j J
où Rl est un radicalaliphatique de 8 à 24 atomes de carbone, ou un ra-dical alkylaromatique de 14 à 36 atomeS de carbone, Xl est un radical polaire du type sulfonate, sulfate, carboxylate, phosphate, phtalate, etc. et M est généralement Ull cation monovalent tel que l'ammonium ou un métal alcalin. L'agent tensio-actif anionique peut être également un sulfonate de pétrole dérivant du traitement de pétrole brut, ou d'une coupe de pétrole brut, par un oléum ou l'anhydride sulfurique.
Par commodité et par référence aux exemples cités ci-dessous, on assi-milera cet agent tensio-actif anionique à un sulfonate de pétrole.
Les agents auxiliaires, qui modifient la solubilité initiale de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection de telle sorte qu'elle augmente graduellement au cours de la progression de la solution dans le milieu poreux, peuvent être à titre non limitatif :
- un monoalcool aliphatique ayant de 4 à 18 atomes de carbone, tel que l'éthyl-2 hexanol par exemple, ou toute autre substance polaire telle que amines, cétones, éthers, esters ayant un nombre d'atomes de car-bone suffisant pour réduire la solubilité de l'agent tensio-actif anio-nique dans l'eau d'injection, l'huile de fusel par exemple.
- un agent tensio-actif du type alkyl- ou alkylarylpolyglycol éther, ou du type alkyl- ou alkylarylpolyglycol éther sulEate ou phosphate ou phtalate ou carboxylate ou sulfonate d'ammonium ou de métal alca-linO Il peut avoir la formule suivante :
R2 ~ (C~l2 Cll2 )n où R2 est un radicnl aliphatique de 8 i 24 atornes d~ carbone, ou un radicalalkylaromatique de 14 à 36 atomes de carbone et n a la valeur 1 à 50, ou bien 3 ~12 Cll2 ~)m-l Ci12 C112 X2 `f 131~205 où R3 et m ont la même définition que R2 et n,respectivement, X2 a la mcme définition que Xl et ~l est géneralement un cation monova-lent tel que l'ammonium ou un métal alcalin.
Cet agent tensio-actif auxiliaire est utilisé dans le but d'accroître la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau dlinjec-tion.
- un monoalcool aliphatique ayant de l à 5 atomes de carbone, tel que l'alcool isopropyliquepar exemple, ou toute autre substance telle que les amines, c~tones, éthers, esters ayant un nombre d'atomes de carbone suffisamment peu élevé pour augmenter la solubilité de l'a-gent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection.
En outre, la solution micellaire peut contenir des agents de contrôle de mobilité couramment utilisés en récupération assistée du pétrole, tels qu'un polyacrylamide, partiellement hydrolysé ou non, de masse moléculaire moyenne comprise entre 4xlO et lOxlO daltons, ou un po-lysaccharide de masse moléculaire moyenne comprise entre lxlO5 et 5xlO6 daltons. Elle peut également contenir un hydrocarbure constitué
par du pétrole brut, ou une coupe de pétrole brut, ou une coupe de pé-trole brut raffinée, ou hydrocarbure pur, aliphatique ou cyclique, ou un mélange de ces divers produits.
, Les conditions qui assurent une efficacité régulière de déplacement s'établissent par suite des transferts ioniques (échanges d'ions, dis-solution) et des effets chromatographiques. Les agents auxiliaires protègent l'agent tensio-actif anionique contre les risques de réten-tion due aux modifications de composition. Ils sont choisis de telle façon que, non seulement ils évitent les risques de prccipitation de l'agent tensio-actif anionique, mais conduisent à des systèmes pré-sentant les tensions interfaciales très basses qui résultent d'un ef-fet synergique entre la solution micellairc et les c~tions divalents qui proviennent de la roche.
;
1.J l ~2() L'invention, qui tire profit des interactions previsibles dans un ré~
servoir, consiste à ajuster le gradient de solubilité de l'agent ten-sio-actif anionique dans l'eau d'injection. La valeur maximale de cette solubilité dans l'eau doit être adaptée à la nature clu réservoir (roche, 5 eau, huile, température) et de l'agent tensio-actif anionique, ainsi qulà
la cinétique des phénomènes. Le gradient de solubilité est mis en oeuvre au moyen d'un bouchon comprenant plusieurs zones et de la facon suivante :
- la première partie du bouchon de déplacement injecte est une solutionmicellaire d'un agent tensio-actif anionique dont la composition est optimisée par rapport aux conditions prévisibles dans le voisinage du puits d'injection, c'est-à-dire avant toute modification des condi-tions. Celles-ci étant variables selon les réservoirs, elles requiè-rent divers modes d'optimisation : par exemple, lorsque l'eau de for-mation est faiblement salée et que l'agent tensio-actif disponible est préférentiellement soluble dans l'eau, l'équilibre entre les tendances hydrophiles et lipophiles de l'agent tensio-actif, c'est-à-dire la réduction de sa solubilité dans l'eau d'injection, est atteinte par :
agent . l'addition d'un~tensio-actif préférentiellement soluble dans l'huile, , et/ou l'addition d'un alcool à longue chaine, . et/ou l'augmentation de la concentration en electrolytes.
- la seconde partie du bouchon est constituée par une solution aqueuse d'agent tensio-actif anionique sans agents auxiliaires ou contenant des faibles quantités de ces agents auxiliaires, selon les conditions d'application. Cette solution atteint son efficacité maximale après un trajet plus long dans le milieu poreux, par suite des échanges d'ions qulelle provoque avec la roche.
- la troisième partie du bouchon est une solution aqueuse qui contient avec ou sans agent tensio-actif anionique, un ou plusi~urs agen~s au-xiliaires dont la fonction est de réduire la retention du ;ulfon;lte :
il peut s'agir d'un agent tensio-actif non ionique ou aniollique et/
ou d'un alcool de faible mrlsse moléculaire. L~s agents au:iiliaires
2 ~
- 12 _ présentent une rétention faible et maintiennent ainsi les proprietés de la solution a leur optimum. De plus, ils diminuent la sensibilité
de la solution micellaire aux ions divalents. Enfin, par leur aptitu-de à rompre les émulsions et à désorber les molécules tensio-actives, ils permettent de rc-mobiliser l'agent tensio-actif anionique retenu.
- la quatrième partie du bouchon est un fluide aqueux qui peut contenir des agents de contrôle de mobilité et/ou des agents auxiliaires, en concentration adéquate, capables de réduire la rétention de l'agent tensio-actif anionique dans la mesure où ils renforcent sa solubili-té dans l'eau d'injection.
La composition de ce bouchon doit être concue de facon souple de manière à prendre en conpte les diverses conditions d'application possibles. Par exemple, il`est envisageable que le bouchon de déplacement soit consti-tué par plus de quatre zones.
Si la salinité de l'eau d'injection est suffisamment élevée ou si une injection de ga~ carbonique a été effectuée dans une roche réservoir contenant des carbonates de métaux alcalino-terreux, augmentant ainsi sensiblement la concentration des cations divalents en solution, ou si l'agent tensio-actif anionique utilisé est préférentiellement soluble dans l'huile, l'injection doit commencer directement par la seconde partie du boùchon (voir, à titre d'exemple, l'essai 2f). L'optimisation de cette seconde partie s'effectue alors en tenant compte de la nature de l'agent tensio-actif anionique et des conditions de réservoir.
, Dans ce qui suit, les pourcentages sont exprimés en poids de matière active. La salinité de l'eau présente dans la formation et/ou utilisée pour deplacer l'huile, est exprimée en équivalent chlorure de sodium.
Il est avantageux que cette salinité n'excede pas sensiblement 3 ~ dans les différentes ~ones du bouchon.
Les auteurs de la présente invention ont obtenu des rtsultat5 très satisfaisants avec des eaux dont la salinité ésait voisine de 1,5 %.
~.
- 13 - l J l ~r205 Selon l'invention, la première partie du bouchon a une concentration totale en agent tensio-actif anionique de 1 à lO % dans l'eau d'injec~
tion, dont 0 à 5 % d'agent tensio-actif préférentiellcment soluble dans l'huile, le reste étant constitué par un agent tensio-actif anionique préférentiellement soluble dans l'eau. De plus, l'eau d'injection con-tient de 0 à 5 % d'un alcool à nombre de carbone élev~, tels que l'éthyl-2 hexanol ou l'huile de fusel, de 0 ~ 0,05 mole par litre de sels de cations mono et/ou divalents, tels que Ca et ~g , de 0 à 0,2 % d'un polymère hydrosoluble et de 0 à 10 % d'hydrocarbures. La taille de cette première partie du bouchon représente de 5 à 20 % du volume de poresO
I,a seconde partie du bouchon est l'eau d'injection qui contient de 1 à
10 % d'agent tensio-actif anionique préférentiellement soluble dans l'eau, de 0 à 2 % d'agent tensio-actif auxiliaire, de 0 à 5 % d'un al-cool de faible masse moléculaire, tel que l'alcool isopropylique, de 0à 0,2 % d'un polymère hydrosoluble et de 0 à 10 % d'hydrocarbures. La taille de cette seconde partie du bouchon représente de 5 à 30 % du vo-lume de pores.
La troisième partie du bouchon est l'eau d'injection qui contient de 0 à 5 % d'agent tensio-actif anionique préférentiellement soluble dans .
l'eau, de 0,1 à 5 % d'agent tensio-actif auxiliaire, de 0,5 à 10 % d'un alcool de faible masse moléculaire, tel que l'alcool isopropylique, de 0 à 0,2 % d'un polymère hydrosoluble et de 0 à 10 % d'hydrocarbures.
La taille de cette troisième partie du bouchon représente de 5 à 30 %
du volume de pores.
La quatrième partie du bouchon est l'eau d'injection qui contient de 0 à 3 % d'agent tensio-actif auxiliaire, de 0 à 3 % d'un alcool de faible masse moléculaire, tel que l'alcool isopropylique et de 0 à 0,Z % d'un polymère hydrosoluble. La taille de cette quatrième partic du bouchon représente de 5 .i 50 ~O du volume de pores.
.
Le bouchon de déplacement prcccdemment dccrit est pou~ssé vers les puits de production par l'eau d'injection qui conti~nt ~ 0 .i 0,2 ~O d'un po-lymère hydrosolublc.
~.
:
.
2 ') 5 Les figures lC et 2~, correspondan-t à des essais de déplacement effec-tués selon l'invention, montrent la saturation en huile résiduelle SHR
exprimée en fonc-tion du volume de pores Vp et la rétention A, en milli-gramme par gramme de roche, de l'agen-t tensio-actif anionique en fonc-tion de la longueur L(cm) du milieu poreux.
On constate que l'allure des courbes est beaucoup plus favorable que dans les essais illustrés par les figures lA, lB et 2E, bien que la quantité d'agents tensio-actifs utilisés soit pratiquement la même dans tous les cas, comme on le verra plus loin. La description des exemples est donnée ci-dessous.
EXEMPLE 1 (Essais la, lb, lc) Une série d'essais de déplacement a été réalisée à 95C et sous une pression de 100 bars, dans des milieux poreux reconstitués à partir de carottes de grès provenant d'un gisement de pétrole.
La procédure suivante a été appliquée : les carottes sont broyées, puis fortement tassées dans un tube en acier inoxydable. Les caractéristiques du milieu poreux sont indiquées dans le tableau I. La différence obser-vée entre la perméabilité mesurée au gaz et celle mesurée à l'eau de for-mation résulte du gonflement des argiles au cours de la circulation de l'eau.
TABLEAU I ' -25 ~ E~E~IPLE 1 EXEMPLE 2 EXE~IPLE (Essais a, b, c)(~ssais d, e, f) _ quartz ~%) 70 64 Composition calcite (%) 20 33 30argiles (%) 10 3 . longueur (cm) 100 100 Dlmensions diamètre (cm) 2,5 5 Porosite 0,34 - 0,01 0,38 - 0,0l _ 35Perméabilité ( ~m2) + -3 + -3 au gaz 200 - 10x10 150 - loxlo à l'eau de formation 50 - I0xl0 47 -+ l0xl0 _ _ Capacité d'échange cationique (miiliéquivalent d~ions échan- 2,4 1,4geables par l00g de roche) __ .
15 1 .J 1 4 ~
1. Mise en place des fluides Le milieu poreux est d'abord saturé par l'eau de formation du gisement dont la salinité totale est 0,46%. Cette eau est ensuite déplacée par injection de l'huile du réservoir dégazée (à 20C, masse volumique de 0,809 g/l viscosité de
- 12 _ présentent une rétention faible et maintiennent ainsi les proprietés de la solution a leur optimum. De plus, ils diminuent la sensibilité
de la solution micellaire aux ions divalents. Enfin, par leur aptitu-de à rompre les émulsions et à désorber les molécules tensio-actives, ils permettent de rc-mobiliser l'agent tensio-actif anionique retenu.
- la quatrième partie du bouchon est un fluide aqueux qui peut contenir des agents de contrôle de mobilité et/ou des agents auxiliaires, en concentration adéquate, capables de réduire la rétention de l'agent tensio-actif anionique dans la mesure où ils renforcent sa solubili-té dans l'eau d'injection.
La composition de ce bouchon doit être concue de facon souple de manière à prendre en conpte les diverses conditions d'application possibles. Par exemple, il`est envisageable que le bouchon de déplacement soit consti-tué par plus de quatre zones.
Si la salinité de l'eau d'injection est suffisamment élevée ou si une injection de ga~ carbonique a été effectuée dans une roche réservoir contenant des carbonates de métaux alcalino-terreux, augmentant ainsi sensiblement la concentration des cations divalents en solution, ou si l'agent tensio-actif anionique utilisé est préférentiellement soluble dans l'huile, l'injection doit commencer directement par la seconde partie du boùchon (voir, à titre d'exemple, l'essai 2f). L'optimisation de cette seconde partie s'effectue alors en tenant compte de la nature de l'agent tensio-actif anionique et des conditions de réservoir.
, Dans ce qui suit, les pourcentages sont exprimés en poids de matière active. La salinité de l'eau présente dans la formation et/ou utilisée pour deplacer l'huile, est exprimée en équivalent chlorure de sodium.
Il est avantageux que cette salinité n'excede pas sensiblement 3 ~ dans les différentes ~ones du bouchon.
Les auteurs de la présente invention ont obtenu des rtsultat5 très satisfaisants avec des eaux dont la salinité ésait voisine de 1,5 %.
~.
- 13 - l J l ~r205 Selon l'invention, la première partie du bouchon a une concentration totale en agent tensio-actif anionique de 1 à lO % dans l'eau d'injec~
tion, dont 0 à 5 % d'agent tensio-actif préférentiellcment soluble dans l'huile, le reste étant constitué par un agent tensio-actif anionique préférentiellement soluble dans l'eau. De plus, l'eau d'injection con-tient de 0 à 5 % d'un alcool à nombre de carbone élev~, tels que l'éthyl-2 hexanol ou l'huile de fusel, de 0 ~ 0,05 mole par litre de sels de cations mono et/ou divalents, tels que Ca et ~g , de 0 à 0,2 % d'un polymère hydrosoluble et de 0 à 10 % d'hydrocarbures. La taille de cette première partie du bouchon représente de 5 à 20 % du volume de poresO
I,a seconde partie du bouchon est l'eau d'injection qui contient de 1 à
10 % d'agent tensio-actif anionique préférentiellement soluble dans l'eau, de 0 à 2 % d'agent tensio-actif auxiliaire, de 0 à 5 % d'un al-cool de faible masse moléculaire, tel que l'alcool isopropylique, de 0à 0,2 % d'un polymère hydrosoluble et de 0 à 10 % d'hydrocarbures. La taille de cette seconde partie du bouchon représente de 5 à 30 % du vo-lume de pores.
La troisième partie du bouchon est l'eau d'injection qui contient de 0 à 5 % d'agent tensio-actif anionique préférentiellement soluble dans .
l'eau, de 0,1 à 5 % d'agent tensio-actif auxiliaire, de 0,5 à 10 % d'un alcool de faible masse moléculaire, tel que l'alcool isopropylique, de 0 à 0,2 % d'un polymère hydrosoluble et de 0 à 10 % d'hydrocarbures.
La taille de cette troisième partie du bouchon représente de 5 à 30 %
du volume de pores.
La quatrième partie du bouchon est l'eau d'injection qui contient de 0 à 3 % d'agent tensio-actif auxiliaire, de 0 à 3 % d'un alcool de faible masse moléculaire, tel que l'alcool isopropylique et de 0 à 0,Z % d'un polymère hydrosoluble. La taille de cette quatrième partic du bouchon représente de 5 .i 50 ~O du volume de pores.
.
Le bouchon de déplacement prcccdemment dccrit est pou~ssé vers les puits de production par l'eau d'injection qui conti~nt ~ 0 .i 0,2 ~O d'un po-lymère hydrosolublc.
~.
:
.
2 ') 5 Les figures lC et 2~, correspondan-t à des essais de déplacement effec-tués selon l'invention, montrent la saturation en huile résiduelle SHR
exprimée en fonc-tion du volume de pores Vp et la rétention A, en milli-gramme par gramme de roche, de l'agen-t tensio-actif anionique en fonc-tion de la longueur L(cm) du milieu poreux.
On constate que l'allure des courbes est beaucoup plus favorable que dans les essais illustrés par les figures lA, lB et 2E, bien que la quantité d'agents tensio-actifs utilisés soit pratiquement la même dans tous les cas, comme on le verra plus loin. La description des exemples est donnée ci-dessous.
EXEMPLE 1 (Essais la, lb, lc) Une série d'essais de déplacement a été réalisée à 95C et sous une pression de 100 bars, dans des milieux poreux reconstitués à partir de carottes de grès provenant d'un gisement de pétrole.
La procédure suivante a été appliquée : les carottes sont broyées, puis fortement tassées dans un tube en acier inoxydable. Les caractéristiques du milieu poreux sont indiquées dans le tableau I. La différence obser-vée entre la perméabilité mesurée au gaz et celle mesurée à l'eau de for-mation résulte du gonflement des argiles au cours de la circulation de l'eau.
TABLEAU I ' -25 ~ E~E~IPLE 1 EXEMPLE 2 EXE~IPLE (Essais a, b, c)(~ssais d, e, f) _ quartz ~%) 70 64 Composition calcite (%) 20 33 30argiles (%) 10 3 . longueur (cm) 100 100 Dlmensions diamètre (cm) 2,5 5 Porosite 0,34 - 0,01 0,38 - 0,0l _ 35Perméabilité ( ~m2) + -3 + -3 au gaz 200 - 10x10 150 - loxlo à l'eau de formation 50 - I0xl0 47 -+ l0xl0 _ _ Capacité d'échange cationique (miiliéquivalent d~ions échan- 2,4 1,4geables par l00g de roche) __ .
15 1 .J 1 4 ~
1. Mise en place des fluides Le milieu poreux est d'abord saturé par l'eau de formation du gisement dont la salinité totale est 0,46%. Cette eau est ensuite déplacée par injection de l'huile du réservoir dégazée (à 20C, masse volumique de 0,809 g/l viscosité de
3,2 mPa.s). La saturation en eau irréductible est 0,37 ~
o,o1. Puis l'huile dégazée est remplacée par l'huile saturée par le gaz du réservoir à 100 bars et 95C. Le - 10 rapport gaz/huile est de 54m3/m3. Enfin, le déplacement de l'huile par l'eau d'injection, de salinité 0,40%, est effectué à une vitesse de filtration de 1 mètre par jour.
La saturation en huile résiduelle obtenue est o,34 + o,o1, soit une récupération d'huile de 46%.
2. Iniection d'aqents tensio-actifs Trois formulations ont été utilisées:
Essai la : après l'injection d'eau, une solution aqueuse ~; représentant 30% du volume de pores et constituée par l'eau d'injection contenant 3% d'un sulfonate de pétrole, de type acajou et de masse moléculaire moyenne équivalente de 460, est injectée, puis poussée par un volume d'eau d'injection représentant 100% du volume de pores. La valeur moyenne de la saturation en huile résiduelle décroît de o,34 à 0,23, soit une récupération totale d'huile de 63%.
\ Essai lb : après l'injection d'eau, une solution aqueuse i 30 représentant 30% du volume de pores et constituée par l'eau ~ d'injection contenant 3% d'un sulfonate de pétrole ; renfermant, en plus des molécules de type acajou, 20%
environ de molécules di- et polysulfon~es (la masse ~ " moléculaire moyenne équivalente du melange étant de l'ordre .': `
~, ~
1 7~ n 15a de 400), est injectee, puis poussPe par un volume d'eau d'injection représentant 100% du volume de pores. La valeur moyenne de la saturation en huile résiduelle décro~t de 0,34 ~ O ,19, soit une récupération totale d'huile de 70%.
1 3 1 42~i , Essai lc : après l'injection d'eau, et selon la méthode décrite dans l'invention, les fluides déplaçants suivants sont injectés successive-ment :
1) une solution aqueuse, représentant 5 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 3 % du sulfonate de pétrole décrit dans l'essai lb et 0,5 % d'huile de fusel.
2) une solution aqueuse, représentant 10 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 3 % du sulfonate de pétrole décrit dans l'essai lb.
3) une solution aqueuse, représentant 15 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 2,45 % du sulfonate de pé-trole décrit dans l'essai lb et 0,27 % d'un alcool éthoxylé, de formule R - 0 (CH2 CH2 0)nH, où R est un radical aliphatique de 15 atomes de carbone en moyenne et n a la valeur moyenne de 15.
o,o1. Puis l'huile dégazée est remplacée par l'huile saturée par le gaz du réservoir à 100 bars et 95C. Le - 10 rapport gaz/huile est de 54m3/m3. Enfin, le déplacement de l'huile par l'eau d'injection, de salinité 0,40%, est effectué à une vitesse de filtration de 1 mètre par jour.
La saturation en huile résiduelle obtenue est o,34 + o,o1, soit une récupération d'huile de 46%.
2. Iniection d'aqents tensio-actifs Trois formulations ont été utilisées:
Essai la : après l'injection d'eau, une solution aqueuse ~; représentant 30% du volume de pores et constituée par l'eau d'injection contenant 3% d'un sulfonate de pétrole, de type acajou et de masse moléculaire moyenne équivalente de 460, est injectée, puis poussée par un volume d'eau d'injection représentant 100% du volume de pores. La valeur moyenne de la saturation en huile résiduelle décroît de o,34 à 0,23, soit une récupération totale d'huile de 63%.
\ Essai lb : après l'injection d'eau, une solution aqueuse i 30 représentant 30% du volume de pores et constituée par l'eau ~ d'injection contenant 3% d'un sulfonate de pétrole ; renfermant, en plus des molécules de type acajou, 20%
environ de molécules di- et polysulfon~es (la masse ~ " moléculaire moyenne équivalente du melange étant de l'ordre .': `
~, ~
1 7~ n 15a de 400), est injectee, puis poussPe par un volume d'eau d'injection représentant 100% du volume de pores. La valeur moyenne de la saturation en huile résiduelle décro~t de 0,34 ~ O ,19, soit une récupération totale d'huile de 70%.
1 3 1 42~i , Essai lc : après l'injection d'eau, et selon la méthode décrite dans l'invention, les fluides déplaçants suivants sont injectés successive-ment :
1) une solution aqueuse, représentant 5 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 3 % du sulfonate de pétrole décrit dans l'essai lb et 0,5 % d'huile de fusel.
2) une solution aqueuse, représentant 10 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 3 % du sulfonate de pétrole décrit dans l'essai lb.
3) une solution aqueuse, représentant 15 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 2,45 % du sulfonate de pé-trole décrit dans l'essai lb et 0,27 % d'un alcool éthoxylé, de formule R - 0 (CH2 CH2 0)nH, où R est un radical aliphatique de 15 atomes de carbone en moyenne et n a la valeur moyenne de 15.
4) une solution aqueuse, représentant 10 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 0,41 % de l'alcool étho-xylé précédemment décrit et 1 % d'alcool isopropylique.
Ce bouchon de déplacement est poussé par un volume d'eau d'injection représentant 100 % du volume de poresO La valeur moyenne de la satura-tion en huile residueile décrolt de 0,34 à 0,06, soit une récupération totale d'huile de 90 %~
Après chaque expérience de déplacement, le milieu poreux est extrait du tube d'acier par forage, puis fractionné en six tronçons dans les-quels la saturatiOn en huile résiduelle SilR et la rétention A du sul-fonate sont determinéesL
Pour les essais la, lb, lc, ces gr~lldeurs sont portées sur les figures lA, lB et lC, respectivement, en fonction de la longueur du milieu po-reux. Il apparait clairement sur ces figures que la forte récupération d'huile dans l'essai lc est ~ue à la grande efficacité de la solution . .
- 17 - ~ 2, i, micellaire sur toute la longueur du milieu poreux, tandis que cette ef-ficacité est optimale seulement dans la partie initiale du modèle de mi-lieu poreux dans l'essai la et dans la partie centrale dans l'essai lb.
A titre d'illustration, la figure 3 montre l'élution des ions Ca et Fe (concentrations exprimées en parties par million) qui accompagne la sortie du sulfonate du milieu poreux (concentration exprimée en gram-me par litre), ainsi que le volume d'huile récupérée ER (e~primé en %
de l'huile en place après récupération secondaire) par la solution mi-cellaire injectée dans l'essai lc.
E~E~!PLE 2 (Essais 2d, 2e, 2f) Vne série d'essais de déplacement a été réalisée, à 64C et sous une pression de 100 bars, dans le meme dispositif de déplacement que pourl'exemple 1, en utilisant des carottes de grès provenant d'un gisement de pétrole. Les caractéristiques du milieu poreux sont indiquées dans le tableau I.
1. Mise en place des fluide~s . .
Le milieu poreux est d'abord saturé par l'eau de formation du gisement dont la salinité totale est 1 ~. Cette eau est ensuite déplacée par injection de l'huile du réservoir dégazée(à 20~C, masse volumique de G,825 g/l,viscosité de 3,8mPa.s)~ La saturation en eau irreductible est 0,37 - 0,01. Puis l'huile dégazée est remplacée par l'huile contenant le gaz du réservoir. Le rapport gaz/huile est de 56m3/m30 Enfin, le déplacement de l'huile par l'eau d'injection de salinité 0,6 % est effectuée à une vitesse de filtration de 1 mètre par jour. La satura-tion en huile résiduelle obt~nueest 0,25 - 0,01, soit une récupération d'huile de 60 %.
2. Injection de zaz carboniaue (E~sai ~d) A la suite de l'injection d'eau, ull volume de gaz, representant 30 %
' I J ~ ~lr 2 ; l j du volume de pores et contenant 82 % en volume de gaz carbonique, est injecté, sous une pression de lO0 bars, puis poussé par de l'eau d'injec-tion. La saturation en huile résiduelle décroît de 0,25 à 0,20, soit une récupératiOn totale, due à l'eau et au gaz carbonique, de 68 %~
Il est certain que sous une pression de 100 bars, les conditions opti-males d'efficacité du gaz carbonique ne sont généralement pas atteintes et que la récupération d'huile n'est que partielle. Néanmoins, de telles conditions peuvent avoir été choisies pour des raisons économi-ques. Llexemple décrit ici veut démontrer que l'injection d'une solu-tion micellaire n'est pas moins efficace après une telle injection.
30 Injection d'agents tensio-actifs Après l'injection d'eau suivie par l'injection de gaz carbonique, deux variantes ont été réalisées, la première selon l'art antérieur (essai 2e), la seconde selon l'invention (essai 2f) :
Essai 2e : une solution aqueuse, représentant 45 % du volume de pores, constituée par l'eau d'injection contenant 2 % du sulfonate de pétrole décrit dans l'essai lb, est injectée, puis poussée par une volume d'eau d'injection représentant lO0 % du volume de pores. La saturation en huile résiduelle décroît de 0,20 à 0,10, soit une récupération totale d'huile de 84 %.
Essai 2f : les fluides déplaçants suivants sont injectés successive-ment, selon l'invention :
l) une solution aqueuse, représentant 20 ~ du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 1,7 % du sulfonate de pé-trole décrit dans l'essai lb et 0,04 % d'un alkyléther sulfate de sodium, de formule 2 2 m-l 2 2 S04Na où R est un radical aliphatique de 15 atomes de carbone en moy-enne et m a la valeur moyenne de l5.
2 '`1 5 2) une solution aqueuse, représentant 25 % du vo]ume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 1,7 % du sulfonate de pé-~ trole décrit dans l'essai lb et 0,36 ~ de l'alkyléther sulfate de ; sodium précédemment décrit.
3) une solution aqueuse, représentant 10 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 0,22 % de l'alkyléther sul-fate de sodium préc~demr~ent décrit et 1,5 % d'alcool isopropyli-que.
Ce bouchon de déplacement est poussé par un volume d'eau d'injection re-présentant 100 % du volume de pores~ La saturation en huile résiduelle décroît de 0,20 à 0,03, soit une récupération totale d'huile de 95 ~.
Après chaque expérience, le milieu poreux est extrait du tube d'acier par forage, puis fractionné en six tronçons dans lesquels la saturation en huile résiduelle SHR et la rétention A du sulfonate sont déterminées.
Il a été trouvé que dans l'essai 2d (Fig. 2D) la saturation en huile résiduelle SHR (C02), exprimée en fraction du volume de pores Vp~après injection de gaz carbonique, était uniforme sur toute la longueur L(cm) du milieu poreux, de même que la saturation en huile rcsiduelle SHR (E) après l'injection d'eau, tandis qu'après l'injection des agents tensio-actifs (essais 2e et 2f), la distribution de la saturation en huile ré-siduelle et du sulfona-te changeait de façon caracteristique.
Les figures 2E et 2E illustrent ces distributions. Il apparait que la-forte récupération obtenue en appliquant la méthode décrite dans l'in-vention (essai 2f) provient de ce que la saturation cn huile résiduelle est réduite à un minimum sur toute la longueur du milieu poreux, tandis que dans l'essai 2e, l'efficacité de la solution d'~gent tensio-actif est limitée à la premi~re moiti~ du mili2u poreu~. Il peut également être conclu que dans ce dernicr essai la plus grande quantité du sul-fonate est retenu dans le milieu porcu~.
.
~ 20 -Dans les essais la, lb, lc, 2e et 2f, les quantités d'agents tensio-actifs utilisés, et de coût élevé, sont pratiquement identiques. L'aug-mentation du coat du procédé selon l'invention, liée à l'utilisation d'alcools, est très largement compensée par le gain de récupération d'huile. Ceci apparait clairement dans le tableau II, où se trouvent indiqués, pour les difEérents essais, la consommation en agents tensio-actifs (exprimée par le produit de la concentration, en %, par le vo-lume injecté, en % du volume de pores), la récupération totale d'huile (exprimée en % de l'huile initiale) et le gain acquis par l'invention (exprimée en % des résultats acquis dans l'art antérieur).
TABLEAU II
Consommation tensio- Récupération Gain par rapport Essai actifs (alcools exclus) totale (%) aux essais (% x Vp) la lb 2e laa 0,900 63 ~
lba 0,900 70 %
lcb 0,899 90 %+42,9%+28,6%
2e 0,900 84 %
2~ 0,886 95 % +13,1%
a - art antérieur b - selon l'invention La mise en oeuvre de l'invention requiert des roches réservoirs présen-tant une capacité d'échange de cations significativeO Cette necessité
mise à part, les conditions de réservoir qui pourraient limiter l'uti-lisation du procédé selon l'invention sont les memes que celles qui s'appliquent à l'art antérieurO
Ce bouchon de déplacement est poussé par un volume d'eau d'injection représentant 100 % du volume de poresO La valeur moyenne de la satura-tion en huile residueile décrolt de 0,34 à 0,06, soit une récupération totale d'huile de 90 %~
Après chaque expérience de déplacement, le milieu poreux est extrait du tube d'acier par forage, puis fractionné en six tronçons dans les-quels la saturatiOn en huile résiduelle SilR et la rétention A du sul-fonate sont determinéesL
Pour les essais la, lb, lc, ces gr~lldeurs sont portées sur les figures lA, lB et lC, respectivement, en fonction de la longueur du milieu po-reux. Il apparait clairement sur ces figures que la forte récupération d'huile dans l'essai lc est ~ue à la grande efficacité de la solution . .
- 17 - ~ 2, i, micellaire sur toute la longueur du milieu poreux, tandis que cette ef-ficacité est optimale seulement dans la partie initiale du modèle de mi-lieu poreux dans l'essai la et dans la partie centrale dans l'essai lb.
A titre d'illustration, la figure 3 montre l'élution des ions Ca et Fe (concentrations exprimées en parties par million) qui accompagne la sortie du sulfonate du milieu poreux (concentration exprimée en gram-me par litre), ainsi que le volume d'huile récupérée ER (e~primé en %
de l'huile en place après récupération secondaire) par la solution mi-cellaire injectée dans l'essai lc.
E~E~!PLE 2 (Essais 2d, 2e, 2f) Vne série d'essais de déplacement a été réalisée, à 64C et sous une pression de 100 bars, dans le meme dispositif de déplacement que pourl'exemple 1, en utilisant des carottes de grès provenant d'un gisement de pétrole. Les caractéristiques du milieu poreux sont indiquées dans le tableau I.
1. Mise en place des fluide~s . .
Le milieu poreux est d'abord saturé par l'eau de formation du gisement dont la salinité totale est 1 ~. Cette eau est ensuite déplacée par injection de l'huile du réservoir dégazée(à 20~C, masse volumique de G,825 g/l,viscosité de 3,8mPa.s)~ La saturation en eau irreductible est 0,37 - 0,01. Puis l'huile dégazée est remplacée par l'huile contenant le gaz du réservoir. Le rapport gaz/huile est de 56m3/m30 Enfin, le déplacement de l'huile par l'eau d'injection de salinité 0,6 % est effectuée à une vitesse de filtration de 1 mètre par jour. La satura-tion en huile résiduelle obt~nueest 0,25 - 0,01, soit une récupération d'huile de 60 %.
2. Injection de zaz carboniaue (E~sai ~d) A la suite de l'injection d'eau, ull volume de gaz, representant 30 %
' I J ~ ~lr 2 ; l j du volume de pores et contenant 82 % en volume de gaz carbonique, est injecté, sous une pression de lO0 bars, puis poussé par de l'eau d'injec-tion. La saturation en huile résiduelle décroît de 0,25 à 0,20, soit une récupératiOn totale, due à l'eau et au gaz carbonique, de 68 %~
Il est certain que sous une pression de 100 bars, les conditions opti-males d'efficacité du gaz carbonique ne sont généralement pas atteintes et que la récupération d'huile n'est que partielle. Néanmoins, de telles conditions peuvent avoir été choisies pour des raisons économi-ques. Llexemple décrit ici veut démontrer que l'injection d'une solu-tion micellaire n'est pas moins efficace après une telle injection.
30 Injection d'agents tensio-actifs Après l'injection d'eau suivie par l'injection de gaz carbonique, deux variantes ont été réalisées, la première selon l'art antérieur (essai 2e), la seconde selon l'invention (essai 2f) :
Essai 2e : une solution aqueuse, représentant 45 % du volume de pores, constituée par l'eau d'injection contenant 2 % du sulfonate de pétrole décrit dans l'essai lb, est injectée, puis poussée par une volume d'eau d'injection représentant lO0 % du volume de pores. La saturation en huile résiduelle décroît de 0,20 à 0,10, soit une récupération totale d'huile de 84 %.
Essai 2f : les fluides déplaçants suivants sont injectés successive-ment, selon l'invention :
l) une solution aqueuse, représentant 20 ~ du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 1,7 % du sulfonate de pé-trole décrit dans l'essai lb et 0,04 % d'un alkyléther sulfate de sodium, de formule 2 2 m-l 2 2 S04Na où R est un radical aliphatique de 15 atomes de carbone en moy-enne et m a la valeur moyenne de l5.
2 '`1 5 2) une solution aqueuse, représentant 25 % du vo]ume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 1,7 % du sulfonate de pé-~ trole décrit dans l'essai lb et 0,36 ~ de l'alkyléther sulfate de ; sodium précédemment décrit.
3) une solution aqueuse, représentant 10 % du volume de pores, cons-tituée par l'eau d'injection contenant 0,22 % de l'alkyléther sul-fate de sodium préc~demr~ent décrit et 1,5 % d'alcool isopropyli-que.
Ce bouchon de déplacement est poussé par un volume d'eau d'injection re-présentant 100 % du volume de pores~ La saturation en huile résiduelle décroît de 0,20 à 0,03, soit une récupération totale d'huile de 95 ~.
Après chaque expérience, le milieu poreux est extrait du tube d'acier par forage, puis fractionné en six tronçons dans lesquels la saturation en huile résiduelle SHR et la rétention A du sulfonate sont déterminées.
Il a été trouvé que dans l'essai 2d (Fig. 2D) la saturation en huile résiduelle SHR (C02), exprimée en fraction du volume de pores Vp~après injection de gaz carbonique, était uniforme sur toute la longueur L(cm) du milieu poreux, de même que la saturation en huile rcsiduelle SHR (E) après l'injection d'eau, tandis qu'après l'injection des agents tensio-actifs (essais 2e et 2f), la distribution de la saturation en huile ré-siduelle et du sulfona-te changeait de façon caracteristique.
Les figures 2E et 2E illustrent ces distributions. Il apparait que la-forte récupération obtenue en appliquant la méthode décrite dans l'in-vention (essai 2f) provient de ce que la saturation cn huile résiduelle est réduite à un minimum sur toute la longueur du milieu poreux, tandis que dans l'essai 2e, l'efficacité de la solution d'~gent tensio-actif est limitée à la premi~re moiti~ du mili2u poreu~. Il peut également être conclu que dans ce dernicr essai la plus grande quantité du sul-fonate est retenu dans le milieu porcu~.
.
~ 20 -Dans les essais la, lb, lc, 2e et 2f, les quantités d'agents tensio-actifs utilisés, et de coût élevé, sont pratiquement identiques. L'aug-mentation du coat du procédé selon l'invention, liée à l'utilisation d'alcools, est très largement compensée par le gain de récupération d'huile. Ceci apparait clairement dans le tableau II, où se trouvent indiqués, pour les difEérents essais, la consommation en agents tensio-actifs (exprimée par le produit de la concentration, en %, par le vo-lume injecté, en % du volume de pores), la récupération totale d'huile (exprimée en % de l'huile initiale) et le gain acquis par l'invention (exprimée en % des résultats acquis dans l'art antérieur).
TABLEAU II
Consommation tensio- Récupération Gain par rapport Essai actifs (alcools exclus) totale (%) aux essais (% x Vp) la lb 2e laa 0,900 63 ~
lba 0,900 70 %
lcb 0,899 90 %+42,9%+28,6%
2e 0,900 84 %
2~ 0,886 95 % +13,1%
a - art antérieur b - selon l'invention La mise en oeuvre de l'invention requiert des roches réservoirs présen-tant une capacité d'échange de cations significativeO Cette necessité
mise à part, les conditions de réservoir qui pourraient limiter l'uti-lisation du procédé selon l'invention sont les memes que celles qui s'appliquent à l'art antérieurO
Claims (10)
1. Procédé pour améliorer la récupération assistée d'huile brute à partir d'une formation géologique constituant un réservoir d'huile, à capacité d'échange d'ions significative, dans lequel on injecte un fluide aqueux pousseur dans la formation, par l'intermédiaire d'au moins un puits d'injection, après avoir introduit dans le puits d'injection un bouchon de déplacement adapté à pousser l'huile vers au moins un puits de production, ce bouchon renfermant une solution micellaire d'un agent tensio-actif anionique dans une eau d'injection, adaptée à échanger des ions avec la formation, caractérisé en ce que:
- ledit bouchon comprend plusieurs zones injectées successivement, dont certaines au moins contiennent au moins un agent tensio-actif anionique dont la solubilité dans l'eau d'injection est ajustée de façon à augmenter d'une zone du bouchon à la suivante, si l'on considère l'ordre d'introduction de ces différentes zones du bouchon dans le puits, - on injecte un bouchon de déplacement dont la partie introduite en premier dans le puits d'injection comprend une zone contenant des agents auxiliaires qui réduisent la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif, et - on injecte un bouchon dont la partie introduite en dernier dans le puits d'injection comprend une zone contenant des agents auxiliaires qui renforcent la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique apporté à la formation par les zones du bouchon prédédemment injectées, pour maintenir le bouchon à une valeur optimale à travers desdites différentes zones du bouchon.
- ledit bouchon comprend plusieurs zones injectées successivement, dont certaines au moins contiennent au moins un agent tensio-actif anionique dont la solubilité dans l'eau d'injection est ajustée de façon à augmenter d'une zone du bouchon à la suivante, si l'on considère l'ordre d'introduction de ces différentes zones du bouchon dans le puits, - on injecte un bouchon de déplacement dont la partie introduite en premier dans le puits d'injection comprend une zone contenant des agents auxiliaires qui réduisent la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif, et - on injecte un bouchon dont la partie introduite en dernier dans le puits d'injection comprend une zone contenant des agents auxiliaires qui renforcent la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique apporté à la formation par les zones du bouchon prédédemment injectées, pour maintenir le bouchon à une valeur optimale à travers desdites différentes zones du bouchon.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires réduisant la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection a un volume compris entre 5% et 20%
du volume des pores de ladite formation.
en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires réduisant la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection a un volume compris entre 5% et 20%
du volume des pores de ladite formation.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires renforçant la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection a un volume compris entre 5% et 50%
du volume des pores de ladite formation.
en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires renforçant la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection a un volume compris entre 5% et 50%
du volume des pores de ladite formation.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires réduisant la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection a un volume compris entre 5% et 20%
du volume des pores de ladite formation et en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires renforçant la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection a un volume compris entre 5% et 50% du volume des pores de ladite formation.
en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires réduisant la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection a un volume compris entre 5% et 20%
du volume des pores de ladite formation et en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires renforçant la solubilité de l'agent tensio-actif anionique dans l'eau d'injection a un volume compris entre 5% et 50% du volume des pores de ladite formation.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone qui renferme des agents auxiliaires réduisant la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique contient de 1 à 10% en poids de l'agent tensio-actif anionique, dont 0 à 5% dudit agent tensio-actif est soluble dans l'huile, de 0 à 5% en poids d'un alcool ayant un nombre élevé d'atomes de carbone, des sels de cations à une concentration comprise entre 0 et 0,05 mole par litre, de 0 à 0,2% en poids d'un polymère hydrosoluble et contient également de 0 à 10% en poids d'hydrocarbures.
6. Procédé selon la revendication l, caractérisé
en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires renforçant la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique renferme de 0 à 3% en poids d'au moins un agent tensio-actif auxiliaire, de 0 à 3% en poids d'un alcool de faible poids moléculaire et de 0 à 0,2% en poids d'un polymère hydrosoluble, pour augmenter la solubilité dans le fluide aqueux pousseur dudit agent tensio-actif anionic introdui.t dans la formation par lesdites zones de bouchon injectées avant la dernière zone.
en ce que ladite zone qui contient des agents auxiliaires renforçant la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique renferme de 0 à 3% en poids d'au moins un agent tensio-actif auxiliaire, de 0 à 3% en poids d'un alcool de faible poids moléculaire et de 0 à 0,2% en poids d'un polymère hydrosoluble, pour augmenter la solubilité dans le fluide aqueux pousseur dudit agent tensio-actif anionic introdui.t dans la formation par lesdites zones de bouchon injectées avant la dernière zone.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'on injecte un bouchon qui comporte au moins deux zones successives, celle de ces zones qui est injectée la première ayant une phase aqueuse contenant de 1 à 10% en poids de l'agent tensio-actif anionique soluble dans l'eau d'injection, de 0 à 2% en poids d'au moins un agent tensio-actif auxiliaire augmentant la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique, de 0 à 5% en poids d'un alcool à bas poids moléculaire, de 0 à 0,2% en poids d'un polymère hydrosoluble et de 0 à 10% en poids d'hydrocarbures, celle desdites deux zones successives qui est injectée en second ayant une phase aqueuse qui renferme de 0 à 5% en poids d'un agent tensio-actif anionique ayant une solubilité dans l'eau d'injection élevée, de 0,1 à 5% en poids d'au moins un agent tensio-actif auxiliaire, de 0,5 à
10% en poids d'un alcool à bas poids moléculaire, de 0 à
0,2% en poids d'un polymère hydosoluble et de 0 à 10% en poids d'hydrocarbures.
en ce qu'on injecte un bouchon qui comporte au moins deux zones successives, celle de ces zones qui est injectée la première ayant une phase aqueuse contenant de 1 à 10% en poids de l'agent tensio-actif anionique soluble dans l'eau d'injection, de 0 à 2% en poids d'au moins un agent tensio-actif auxiliaire augmentant la solubilité dans l'eau d'injection de l'agent tensio-actif anionique, de 0 à 5% en poids d'un alcool à bas poids moléculaire, de 0 à 0,2% en poids d'un polymère hydrosoluble et de 0 à 10% en poids d'hydrocarbures, celle desdites deux zones successives qui est injectée en second ayant une phase aqueuse qui renferme de 0 à 5% en poids d'un agent tensio-actif anionique ayant une solubilité dans l'eau d'injection élevée, de 0,1 à 5% en poids d'au moins un agent tensio-actif auxiliaire, de 0,5 à
10% en poids d'un alcool à bas poids moléculaire, de 0 à
0,2% en poids d'un polymère hydosoluble et de 0 à 10% en poids d'hydrocarbures.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel celle desdites deux zones successives qui est injectée la première a un volume compris entre 5 et 30% du volume des pores de ladite formation et en ce que celle desdites deux zones successives qui est injectée la seconde a un volume compris entre 5 à 30% du volume des pores de ladite formation.
9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'on fait précéder l'introduction dudit bouchon de dépla-cement d'une injection de gaz carbonique.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il est appliqué à un réservoir d'huile brute à
capacité d'échange ionique comprise entre 0,1 et 10 milli-équivalents par 100 grammes de roche.
en ce qu'il est appliqué à un réservoir d'huile brute à
capacité d'échange ionique comprise entre 0,1 et 10 milli-équivalents par 100 grammes de roche.
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