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~'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.
-- 2 --
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S87
Les tensio-actifs amphotères peuvent ëtre représentés
par la formule générale :
R~
Cn H2n+l- 1 -(CH2) m X
R2
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 :
/ CH3
\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.
-- 4 --
~ ,.
~, ~
~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
-- 5 --
* marque de c~rce.
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6~
l'exemple III.
Le rapport en volume tensio-actif / alcools étant
de 0,30 à 4,50~
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