Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
L'invention concerne des émulsions, et surtout des micro-
émulsions aqueuses de substances organiques, ainsi que leur pré-
paratlon; elle se rapporte plus particulièrement à de nouveaux
agents tensioactifs permettant cette préparation.
Les microémulsions, c'est à-dire dispersions liquides à
deux phases, thermodynamiquement stables, dans lesquelles les gout-
telettes dispersées mesurent en général moins de 0,2 micron et,
plus souvent, environ 0,01 à 0,1 micron, ont à l'heure actuelle
diverses applications, dont une des plus importantes est la récu-
pération "assistée", tertiaire, de pétrole brut. Dans cette der-
nière utilisation une microémulsion d'eau avec de l'hydrocarbure
est injectée dans le puits, afin de réaliser un déplacement du
pétrole brutr retenu dans les pores du gisement, par solubilisa~
tion de ce pétrole dans la microémulsion. Cette dernière est pré-
parée par mélange de l'eau avec un hydrocarbure en présence d'un
agent tensioactif et d'un adjuvant approprié, généralement un al-
cool.
Llinvention est particulièrement intéressante pour la pré-
paration de microémulsions d'hydrocarbure et d'eau de forte sali-
nité, stables à température élevée, et s'adsorbant peu sur les ro-
ches.
Il est connu d'utiliser, dans les procédés de récupérationtertiaire d'hydrocarbures, des additifs permettant de réduire la
tension interfacialeentre l'eau etl'huile. Ila été déjà proposé un
certain nombre de compositions. Ainsi dans la pratique connue, les
tensio actifs les plus employés sont des sulfonates, notamment des
coupes de pétrole brut sulfonées, alkyl aryl sulfonates de métaux
alcalins ou alcalino terreux ou des sels d'ammonium; ces produits
sont économiques et abondamment disponibles. Cependant, ils présen-
tent l'inconvénient de perdre leur eCflcacité lorsquc ~a teneur en
sel de l'eau dépasse 30 g/litre (en équivalent NaCl); alors que
- 1 - ~, .
~Z8~
des teneurs superieures en sels sont courantes dans les gise-
ments petroliers; cet inconvenien-t limite donc l'utilisation
des sulfonates.de petrole.
Le probleme de la recherche d'une composition con-
tenant un te~sioactif permettant l'obtention de microemul-
sions d'eau contenant des ions mono et divalents:à des te-
neurs superieures.à 30 g/litre et d'hydrocarbures, stables
chimiquement dans le milieu, jusqu'à 100C et pendant 4 ou 5
.ans,:ayant un faible taux d'adsorption par les roches, et
economique, etait donc pose.
La presente invention propose une composition ten-
sioactive permet-tant, l'obtention d'une microemulsion d'hydro-
carbure, même en presence d'une solution aqueuse saline, cons-
tituee par un melange d'eau avec.au moins un compose de N-acyl
~-amin.aclde R CONH TH COO
.
où R' et R, sont des radicaux.aliphatiques lineaires ou rami-
fies, ou bien des.alkyl-aryles, R etant en C6.à C120,R' en
Cl.à C18 et ~ un cation alcalin,.alcalino-terreux,.ammonium,
:amine ou hydrogene.
La presente invention propose aussi un procede de
preparation d'une microemulsion de substance organique avec
de l'eau pouvant renfermer des sels mineraux, qui consiste à
.ajouter à cette eau et cette substance, un agent co-tensioactif
et une composition tensioactive telle que definie ci-haut..
La presente invention propose en outre, une micro-
emulsion constituee par une substance organique~ de l'eau pou-
vant renfermer des sels mineraux, un:agent co-tensioactif et
au moins un compose de N-acyl ~-amino acide R'CONH-fll-COOM
.~ .,
3133~
.
où R et R' sont des.radi.caux.aliphatiques lineaires ou rami-
fies,. ou bien des:alkyl-aryles,. R é.tant en C6:à C120, R'
en Cl:à C18 et M un cation:alcalin, alcalino-terreux,:ammonium,
:.amine ou hydrogene.
La presente invention:apporte un perfectionnement
dans la techn~ique en question; elle rend possible la prépa-
ration de microémulsions.stables dans les conditions de sali-
nité du milieu.à traiter, et même:avec des solutions.aqueuses
dont la concentration en sels peut:atteindre 280 g ou plus de
NaCl par litre, la teneur en ~aC12 pouvant depasser 50 g/litre.
Les produits tensioactifs selon l'invention permettent de
réduire fortement la tension interfaciale eau-petrole. D.'autre
part, l'invention realise des microémulsions dont les pertes en
:agent tensioactif par.adsorption sur les roches sont moindres
que dans la pratique.anterieure. La consommation de substances
tensioactives, facilement:accessibles industriellement, est
:-ainsi réduite par l.'application de l'invention. Cela cons-ti-
tue des.avantages marques par rapport.à la technique connue.
. Le procédé suivant l'inven-tion, qui peut consister à
mélanger un ou plusieurs hydrocarbures avec de l'eau, avec un
:agent tensioactif, un coagent et éventuellement d'autres.adju-
-.~ants,:a la maniere connue en soi, est caractérisé en ce que
l:'agent tensioactif est constitué par un ou plusieurs sels de
N-acyl:alpha-amino-acides du type
R'CONH-IH-COOM (1)
.. . . . ... _ _ _ . . .. _ _ . . . _
. .. .... .
33~ ~
où chacun des groupes R et R' est un groupe aliphatique linéaire
ou ramifié, ou bien un alkyl-aryle, R étant en C6 à C120, de pré-
férence en C12 à C60, en particulier C16 à C32, et R' en Cl à C18.
M désigne un cation alcalin, alcalino-terreux, ammonium, aminique
ou hydrogène.
Le radical R est de préférence un alkyle relativement lourd,
c'est-à-dire contenant au moins 6 atomes de carbone, et surtout
en C16 à C32. Le groupe acyle peut être inférieur, tel qu'acétyle,
propionyle, butyryle, etc., mais il peut aussi dériver d'un acide
gras, R' étant en C6 ou plus, mais il est de préférence en C1 à
C4. Bien que les radicaux R et R' soient le plus couramment des
alkyles, ils peuvent néanmoins être constitués par des hydrocarby-
les non saturés, notamment des alkényles. Ainsi, les groupes R peu-
vent être formés par des chalnes d'oli~omères d'oléfines, notamment
de polyéthylène, de polypropylènc, de polybutylène ou de polyiso-
butylène; une telle chalne peut comp~er par exemple 4 à ~0 unités
mono-oléfiniques. R peut également être un radical alkyl-aryle.
A titre d'e~emples non limitatifs, voici quelques uns des
sels suivant l'invention, qui conviennent en tant qu'émulsifiants
et microémulsifiants: N-acétyl~ -amino caprylate de potassium,
N-butyryl ~-amino décanoate de sodium,
- N-propionyl ~-amino dodécanoate de diéthylamine,
N-acétyl ~amino dodécanoate de sodium,
N-octanoyl ~-amino dodécanoate d'ammonium,
N-acétyl ~-am~ino tétradécanoate de potassium,
N-caproyl ~-amino -tétradécanoate de pyr-idinium,
di-(N-propionyl '~-amino hexadécanoate) diéthylène diamine,
N-acétyl ~-amino oléate de sodium,
N-acétyl i~-amino octadécanoate de sodium,
N-acétyl '~-amino linoléate d'isobutylamine,
N-acétyl ~-amino tétradécanoate de calcium,
-- 3
N-oléyl ~-amino octadécanoate de sodium,
N-linoleyl ~-amino hexanoate de potassium, etc.
Les sels des acides suivant la formule (1), utilisables
suivant l'invention, dérivent de toute base minérale oo organique,
à condition d'être au moins un peu solubles dans l'eau, dans l'hy-
drocarbure choisi ou dans les deux. Pratiquement conviennent les
sels des métaux alcalins, surtout ceux de potassium et de sodium,
et éventuellement les sels alcalino-terreux. Les sels d'ammonium
peuvent convenir, comme ceux d'amines, primaires,secondaires ou
tertiaires, notamment méthyl-, éthyl-, propyl-, butyl-, hexyl-,
etc., amines, éthylène diamine, diéthylène-triamine, propylène-
diamine, hexaméthylène-diamine, mono-, di- ou tri-éthanolamine,
pyridine, pipéridine, pipérazine, etc.
Il est surprenant que les agents à base de N-acyl~--amino
acides carboxyliques, selon l'invention, soient si. efficaces pour
la préparation de micro-émulsions, alors que leurs isomères, pro-
posés au traitement de textiles, dans le brevet US 2 047 069, ne
sont pas indiqués pour cet usage. Ces derniers sont definis par
la formule:
R-CON-R2COOX
Rl
où R est un al~yle ayant au moins 7 atomes de carbone, Rl et R2
sont des radicaux hydrocarbonés, éventuellement substitués, et X
hydrogène, ammonium ou un équivalent métallique. Donc, en plus des
différences qu'il peut y avoir entre les radicaux R, Rl, R2 selon
le brevet US et les groupes R,R' dans les produits de la présente
invention, une différence fondamentale réside en ce que le substi-
tuant hydrocarboné R1 du brevet US est attaché à l'azote, tandis
30que le groupe R suivant l'invention est lié à un atome de carbone
tertiaire; en effet, ce dernier porte trois groupes substituants
,~ _ .
différents (N-, R et -COOM) à coté d'un atome d'hydrogène, comme
le montre la formule (1). Que cette différence structurale ait pu
apporter à la molécule des propriétés micro-émulsionnantes si pro-
noncées, est un fait nouveau, complètement inattendu.
Le coagent tensioactif, solvant ou/et stabilisant du sel
suivant l'invention, peut etre choisi parmi ceux de l'art connu,
notamment parmi différents alcools. Ainsi a-t-on un vaste choix
dans la classe des alcools comme l'isopropylique, butylique, iso-
butylique, amylique, isoamylique, hexylique, heptylique, octy-
lique, nonylique, décylique, dodécylique, mono-butyl éther de
l'éthylène glycol, dibutyl-éther de l'éthylène glycol, divers al-
cools éthoxylés, cyclohexanol, méthylcyclohexanol, alcool
benzylique ou autres; cette énumération est donnée à titre illus-
tratif seulement, sans aucun caractère limitatif.
Bien qu'il soit possible d'appliquer les agents tensioac-
tifs suivant l'invention à des systèmes de deux phases liquides
de natures chimiques très diverses, l'application aux hydrocarbu-
res est particulièrement importante industriellement. Elle peut
porter sur des paraffines, oléfines, naphtènes, aryles et autres
hydrocarbures, en particulier sur ceux qui constituent les pétro-
les bruts ou des fractions de distillation de ces derniers. Elle
s'applique de même aux hydrocarbures issus de la distillation de
la houille et à des goudrons, asphaltes et bitumes. Ainsi peuvent
être préparées des émulsions servant à divers revêtements, imper-
méabilisations de tissus, papiers, bois, etc. ou aux traitements
antiparasitaires en agriculture. D'ailleurs, les tensioactifs,
suivant l'invention, conviennent à bien d'autres applications, par
exemple: à des compositions cosmétiques où la substance organique
émulsionnée peut être un glycéride, la lanoline ou/et autres; à
la solubilisation de dispersions aqueuses d'huile, notamment de
nappes d'hydrocarbures en mer; à l'incorporation, dans un carbu-
rant, des additifs en vue de l'augmentation de l'indice d'octane;
la catalyse micellaire ou de transfert de phase; à la mise en solu-
-- 5
~.~2~
tion de catalyseurs solubles dans l'eau, mais trop peu solubles
dans la phase organique à traiter; à l'utilisation de détergents
etc.
L'importante application à la récupération assistée du pé-
trole indiquée plus haut, utilise des microémulsions dont le ou
les hydrocarbures sont du type de ceux que renferme le pétrole.
Selon la nature et les proportions de leurs composants,
les microémulsions, formées avec les sels de N-acyl d-amino acides,
peuvent présenter une phase continue d'hydrocarbure ou d'eau, c'est
--à-dire qu'elles peuvent etre du type E/H ou H/E.
La nature de l'hydrocarbure, et la salinité éventuelle de
l'eau commandent également les proportions de tensioactif à emplo-
yer pour rester dans les limites de stabilité de la microémulsion.
Il n'est donc pas possible d'indiquer à priori la quantité de sel
de N-acyl ~-amino acide à employer dans chaque cas particulier. Ce-
pendant, cette quantité est le plus souvent, pour les microémul-
sions de l'eau salée avec des`hydrocarbures paraffiniques, d'envi-
- ron 0,5 à 30 parties en poids pour 100 parties de mélange microé-
mulsionné; cette proportion est en général de l'ordre de 3 à 25
parties pour 100 de la microémulsion, lorque l'hydrocarbure et
I'eau sont en quantités égales. Des quantités inférieures à 5~, ou
même à 3%, peuvent convenir lorsque le groupe R du tensioaetif est ;~
suffisamment lourd, et qu'on travaille avec une salinité optimale.
Les nature et proportions de co-agent tensioactif, notam-
ment celles de divers alcools, étant bien connues dans l'art, il
n'y a pas lieu de les préciser ici; elles sont pratiquement les
mêmes avec les agents tensioactifs suivant l'invention ; clest
ainsi qu'en général 50 à 150 parties en poids d'alcool sont avan-
tageusement employées avec 100 parties de tensioactif, suivant la
nature chimique et la viscosité de llhydrocarbure et du tensioac-
tif. Des quantités sensiblement égales dlalcool et d'agent tensio-
actif conviennent bien dans beaucoup de cas.
~, - 6 -
L ~
1~ 33~ `
Les microémulsions suivant l'inv~ntion sont réalisables
dans un large domaine des proportions hydrocarbure/eau, notamment
jusqu'à 80 parties d'hydrocarbure pour 100 parties de mélange hy-
drocarbure + eau et en particulier 20 à 80 parties d'hydrocarbure;
l'eau peut être plus ou moins salée avec du NaCl, du CaC12 et/ou
d'autres sels.
L'invention est illustrée par les exemples non limitatifs
qui suivent. Ces exemples sont constitués par des séries de prépa-
rations de microémulsions de dodécane avec différentes proportions
d'eau salée, par addition d'un tensloactif suivant l'invention,
mélangé à son poids de pentanol-l. Chacune des préparations, rela-
tées dans les résultats, est effectuée avec le minimum d'agent ten-
sioactif (TA) nécessaire à l'obtention d'une microémulsion stable
à 20C; autrement dit, les données de chaque exemple définissent
la limite de microémulsion.
Les abréviations suivantes sont: utilisées dans les tableaux
des résultats des exemples.
S.T.A. : solution tensioactive
ES : eau salée D : dodécane
TA : agent tensioactif dans la microémulsion.
L'alcool, pentanol-l, ne figure pas dans les tableaux,
mais il est présent dans les mélanges en quantité égale à.celle de;
TA. Il est compris dans STA. Tous les résultats s'entendent en %
en poids.
EXEMPLES 1 à 7
,
L'eau salée, à émulsionner avec du dodécane, renferme 60 g
NaCl par litre.
Le tensioactif est le N-acétyl~ -amino tétradécanoate de
sodium
CH3CONH-CH-COONa
C12H25
utilisé sous la forme d'une solution contenant 40% de TA, 4p% de
pentanol-l et 20% dleau non salée.
- 7 -
.
Les compositions de la limite de microémulsion sont don-
nées au Tableau I.
- TABLEAU I
Exemples
n 1 2 3 4 5 6 7
ES60,4 52,3 42,9 38,3 33,8 21 14,3
D 18,9 22,7 28,2 30,8 33,5 48,2 59,2
S.T.A. 20.,7 25 28,9 30,9 32,7 30,8 26,5
TA 8,3 10 11,6 12,4 13,1 12,3 10,6
EXEMPLES 8 à 15
Les opérations sont conduites comme dans les exemples
1 a 7, mais avec une eau renfermant 105 g de NaCl par litre. Les
résultats sont réunis au Tableau II.
. TABLEAU II
Exemples
n 8 9 lo 11 12 13 14 15
ES 37,9 38 41,1 40,3 36,7 37,7 26,1 17,3
D 16,6 25 30,9 32,4 36,6 36,8 42,4 44,2
STA 45,5 37 28 27,3 26,7 25,5 31,5 33,5
TA 18,2 14,8 11,2 10,9 10,7 10,2 12,6 13,4
Ces résultats montrent qu'avec 105 g de sel par litre
d'eau le tensioactif suivant l'invention~ permet l'obtention de
microémulsions dans une large gamme de proportions hydrocarbure/
eau. C'est seulement lorsque la teneur en dodécane dans le mélange
baisse- à environ 16% qu'il devient nécessaire d'augmenter vers
18% la proportion de tensioactif: même à cette proportion ce pro-
duit reste économique.
EXEMPLES 16 à 20
Dans les mêmes conditions que dans les exemples précédents,
on prépare des microémulsions avec de l'eau à 200 g NaCl par litre.
-- 8
3~ `
TABLEAU III
Exemples
n 16 17 18 19 20
.. ... . I
ES . 20,8 21,5 21,6 17,4 13
D 21,1 34,6 50,2 60 63,1
STA 58,1 43,9 28,2 22,6 23,9
TA 23,2 17,6 11,3 9 9,5
.. . . I
Il est remarquable que, même avec des concentrations en
sel aussi fortes que 200 9/l, le tensioactif suivant l'invention
permet l'obtention de microémulsions stables.
r ~G~
Des préparations analogues à celles des exemples 1 à 7
sont effectuées avec cette seule différence que l'eau contient,
par litre, 50 g NaCl et 10 g CaC12.
Les compositions de la limi.te de microémulsion sont don- `
nées dans le tableau IV.
TABLEAU IV
Exemples n 21 22 23 2~ 25
ES 43,6 45,4 34,6 26 17,8
D 20,2 28 34,8 39,3 52
STA 36,2 26,6 30,6 34,7 30,2
TA 14,5 10,6 12,2 13,8 12,1
.
Ces résultats montrent que dans le cas où l'eau contient
des sels de sodium et de calcium les produits selon l'invention
sont parfaitement valables.
EXEMPLES 26 à 31
Le mode opératoire général étant le me~le ~ue dans les ex-
emples précédents, le tensioactif est le N-acétyl ~-aminotétradé-
canoate de sodium et l'eau employée renferme, ~ar litre, 100 g30
NaCl et 20 g CaC12.
Les résultats sont données dans le tableau V.
28~
TABLEAU V
Exemples n 26 27 28 29 30 31
. . _ _ . , . _ _ . . .
ES 29,2 25,4 26,2 22,4 15,8 13,1 ¦~
D 17,5 25,9 26,8 48,6 53,8 61,6
SI'A 53,3 48,7 47 29 30,4 25,3
TA 21,3 19,5 18,8 11,6 12,1 10,1
Ces résultats montrent que lorsque l'eau renferme une for-
te proportion de ClNa, ainsi que des sels de calcium, les quanti- ¦
tés de tensioactifs à utiliser pour obtenir une émulsion restent
dans des proportions tout à fait acceptables sur le plan économi-
que.
EX~MPLES 31 à 34
Dans des préparations suivant les exemples précédents on
a remplacé le tensioactif par un autre, le N-acétyl d-amino-octa-
décanoate de sodium
C~l3CONH-C~I-COONa
16 33
La solution tensioactive ren~erme 33,3% de N-acétyl ~-
amino-octadécanoate de sodium, 33,3% de pentanol-l, 33,3% d'eau.
- - Lleau renferme 60 g de NaCl (lltre).
Les résultats obtenus sont encore meilleurs que dans les '
e~emples précédents, puisqu'il suffit d'environ 5,5 à 7~ de tensio-
~ actif (et toujours autant de pentanol) dans le mélange, pour obte-
nir des microémulsions stables.
Les compositions de la limite de microémulsion sont don-
nées dans le tableau VI~
- 10 -
8~
TABLEAU VI
Exemples n 31 32 33 34
E.S. 42,6 28 18,67,7
D 40,3 50,7 62,874,1
STA 17,X 21,3 1~,6lP"2
TA 5,7 7,1 6,16,0
EXEMPLE 35
Le remplacement du tensioactif des exemples 1 à 7 par du ¦
N-acétyl~-amino hexadécanoate dè sodium.
10 CH3CONH-CH-COONa
C14H29
a conduit à des résultats similaires.-Ainsi, pour un mélange de
50 parties en poids de dodécane avec 50 parties d'eau à 60 g NaCl/
litre, 6,5 parties de ce tensioactif suffisent à la formation
d'une microémulsion stable.
EXEMPLE 36
Des essais analogues à ceux des exemples précédents ont
été réalisés, en utilisant-de l'eau pure, non saline. Il résulte
de ces essais que les tensioactifs suivant l'invention se compor-
tent de la même fa~on en l'absence de sels et permettent de réali-
ser des microémulsions, de-façon économique.
A l'aide d'une solution tensioactive renfermant 40% de
N-acétyl~-amino tétradécanoate de sodium, 40% de pentanol-1 et
20%H2O on a pu réaliser une microémulsion constituée par
eau (non salée) 31%
Dodécane 31%
STA 38
soit T.A. 15, 2.
EXEMPLE 37
De façon analogue aux exemples précédents, il a été réa-
lisé une microémulsion constituée pax:
.
~1 - .
~L~2~
eau 42%
Dodécane 25%
Tensioactif 10%
Co-tensioactif 22%
Dans cet exemple le tensioactif est le N-acétyl ~-amino
tétradécanoate de sodium, et le co-tensioactif est constitué par
un mélange de 23~ d'isopropanol, 38,5% d'octanol et 38,5~ d'hexa-
nol.
EXEM~LE 3~
-Adsorption de tensioactifs sur arqile
Dans le but de comparer l'adsorption des agents tensioac-
tifs décrits, par une argile, avec celle des a~ents habituellement
utilisés, dans la récupération du pétrole au moyen de microémul-
sionsr on e~fectue les déterminations sUivantes.
~ 1~0 g d'une solution aqueuse de N-acétyl d-amino tétra-
décanoate de sodium à 0,5% on ajoute 5 g de bentonite ~ue l'on a-
gite avec cette solution pendant 24 heures . La bentonite est en-
suite séparée par centri~ugation, lavée et séchée, puis soumise
au dosage de l'azote, un tel dosage étant é~alement effectué sur
la bentonite initiale. D'autre part, une opération identique est
effectuée avec une solution à 0,5~ d'un sulfonate de pétrole, con-
nu sous la dénommination " TRS 16~" ~par la Société WITCO) et couram- `
ment employé dans la technique antérieure. Ici, c'est le soufre
qui est dosé dans la bentonite avant et après le traitement. A
- partir de llaccroissement de la teneur en azote dans l'échantillon
de bentonite traité au tétradécanoate on caIcule la quantité de
celui-ci, adsorbée.
De même, l'augmentation du titre en soufre, dans la ben-
tonite ayant subi le contact du sulfonate, permet d'évaluer l'ad-
sorption de ce dernier.
Des essais d'adsorption ont également été effectués sur
des roches contenant de 5 à 10% d'argile.
* Marque de commerce.
~ 12 -
~. ",
En comparant les différents résultats d'analyse, 1l ap-
parait que le tensioactif selon l'invention s'adsorbe d'environ
30~ moins que celui de la technique antérieureO
Le choix judicieux des conditions de la préparation de
micro-émulsions, avec les tensio-actifs suivant l'invention , per-
met diabaisser la proportion de ces derniers au-dessous de 5%.
Cela ressort des résultats d'essais, exposés dans la suite de la
présente description.
Les résultats des Tableaux, qui suivent, ont été obtenus
par mélange à 30C, avec légère agitation, de:
~7 volumes d'eau salée, dont la teneur en NaCl est indi-
quée pour chaque essai;
47 volumes d'un hydrocarbure déterminé;
3 volumes d'alcools: soit 2 vol. de butanol-2
et 1 vol. de méthyl-3 butanol-l
3 g (=3 vol.) d'un tensioactif, sel de Na de N-acétyl
d-amino-acide;
CH3CONH-CH-COONa
R
où R est un alkyle normal dont le nombre d'atomes
de C est précisé dans les tableaux.
TABLEAU VII
Salinité optimale de l'eau, e~_g NaCl/litre.
Hydrocarbure: Octane Décane Dodécane
R du tensioactif NaCl q/l
C12 220 2S0 280
C14 180 210 240
C16 '110 135 165
C22 50 60 80
On voit qu'avec du dodécane, le R du tensioacti~ étant
le lauryle, il est possible de travailler avec une eau à 280 g
13~ `
NaCl/litre.
Le tableau VII montre également qu'un tensioactif à R en
C22 n'est compatible qu'avec des sallnités moindres, de 50 à 80
MaCl g/l, mais, en revanche, il ressort du Tableau VI~I qu'alors
on arrive à un paramètre de solubilisation maximal.
Le paramètre de solubilisation est le volume d'eau ou
d'hydrocarbure solubilisé par unité de volume d'agent tensioactif,
dans la phase médiane de la microémulsion, pour la salinité opti~
male. Dans les essais présents, puisqu'il y a 47 volumes d'hydro-
carbure et autant d'eau salée, pour 3 vol. d'agent tensioactif,le paramètre maximal de solubilisation est de 47:3 = 15,66; pour
cette valeur tout le système forme une seule phase d'émulsion.
TABLEAU VIII
Paramètre de solubilisation:
Hydrocarbure:
R du tensioactifOctane Décane Dodécane
.
12 5,5 4,0 3,5
14 - 11,0 7,5 6,0
16 15,5 15,5 11
22 15,5 15,5 15,5
L'intérêt d'utiliser des tensioactifs à longue chalne
ressort de ces résultats, puisqu'avec un R en C16 lioctane et le
décane sont entièrement microémulsionnésl et avec C22 tous les
trois hydrocarbures le sont (valeur de 15,5).
Ces résultats sont d'autant plus remarquables que le mi-
lieu contient seulement 3% d'agent tensioactif contre plus de 5%
et généralement même de 10 a 15~ nécessaires dans la technique
connue des microémulsions.
La nature des alcools, ou autres co-agents, influe -
comme on le sait - sur les résultats démulsion; il en est de meme ~`
pour la présente invention.
Il est en outre connu que la température joue un rôle qui
peut se traduire par l'inversion d'une émulsion ou d'une microé-
- 14 -
mulsion. Les ~ableaux IX et X, ci-après, apprennent que les nou-
veaux agents tensio-actifs suivant l'invention sont peu sensibles
aux variations de la température.
TABLEAU IX
Salinité optimale de l'eau, en ~ NaCl/litre, à diEférentes
températures
_
ilydrocarbure Octane Décane Dodécane __
30C 60C 85C 30C 60C 85C 30C 60C 85C
R
10 12...........220 200210 250 240 240280255 255
14...........180 170165 210 200 195240220 220
16...........110 115110 135 125 120165145 150
22........... 50 45 40 60 'i555 80 75 70
On constate une légère diminutlon de la salinité optima-
le, lorsque la température s'élève, mais - souvent - les écarts
sont de l'ordre des erreurs de mesure (- 10 g/l)
TABLEAU X
Paramètres ~e- solubilisation en fonction de la température
HydrocarbureOctane _ Décane Dodécane
30C 60C 85C 30C 60C 85C30C 60C 85C
R
12........... 5,5 4,5 3,o4,0 3,0 3,0 3,5 3,0 2,5
14........... llrO 8,5 7,07,5 6,5 5,0 6,0 5,0 4,5
16........... 15,5 15,5 11,515,5 11,0 8,0 11,0 9,0 7,0
22........... 15,5 15,5 15,515,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5
L'important résultat de ce tableau est qu'avec des agents
tensioactifs suivant l'invention, ni la température, ni la masse
moléculaire de l'hydrocarbure n'empèchent plus l'obtentlon d'une
phase d'émulsion unique (paramètre 15,5), si le radical R renfer-
me plus de 16 atomes de carbone.
Le sel de Na de N-acétyl ~-amino acide d~ont R est en C22,
13~
c'est-à-dire le N-acétyl ~-amino tétracosanoate de sodium, a été
appliqué à la préparation de microémulsions du pétrole brut avec
de l'eau salée. On a essayé deux échantillons de brut américain,
un d'EXXON et un du gisement de STORMS POOL (Illinois), chacun
avec deux rapports E/H (eau/hydrocarbure), l et 2. On a opéré à
~5C avec 3% seulement de tensioactif et 3% d'alcools (2~ d'alcool
isoamylique + 1% de butanol-2).
Le Tableau XI en contient les résultats.
TABLEAU XI
Salinité optimale Paramètre de
g NaCl/l solubilisation
Brut d'EXXON: (degré API: 38; viscosité: 6 cp)
E/HTl ~0 - 80 15,5
E/H=2 60 15,5
Brut STORMS POOL: (degré API: 35, viscosité: 5,8 cp)
E/H=l 75 15,5
E/H=2 60 15,5
Dans tous les cas une phase unique de micro-emulsion a
été obtenue.
Des résultats semblables sont obtenus avec des sels de
potasslum, d'ammonium ou de propylamine des N-acyl ~-amino acides
utilisés plus haut. Il en est de même avec les agents tensio-actifs
suivants:
N-propionyl ~-amino hexadécanoate de sodium,
N-butyryl ~-amino hexadécanoate de magnésium,
N-propionyl ~-amino eicosanoate d'ammonium
N-butyryl a-amino triacontanoate de potassium
CH3CONH-CH-COONa dont le groupe R est un oligomère du propy-
R lène
provenant d'environ 20 unités CH3 CH=CH2
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~ ~2~33~
TABLEAU XII
Salinités optimales de_l'eau, en q NaClJlitre, pour des a~_nts
tensioactifs dont les groupes R sont ram _iés
R ramifié du Hydrocarbure:Octane Décane Dodécane
tensioactif
C12 210 235 265
C14 170 200 225
C16 105 120 150
10C22 40 55 70 :
Bien que les salinités optimales soient un peu plus fai-
bles pour des composés iso- (ramifiés), par rapport à celles du
Tableau I, ces agents ramifiés conviennent très bien, n'ont pas
tendance à la gélification et donnent des paramètres de solubili~
sation élevés.
. Note: Au cours de cette description l'expression "Salini-
té optimale" déslgne les % en poids de NaCl pour lesquels
la tension interfaciale entre l'hydrocarbure et l'eau est
la plus faible.
