Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
L'invention se rappor-te à une me-thode de tra~age de
la boue de Eorage par détermination de la concentration de
l'ion acétate en vue de toute reconnaissance des couches tra-
versees et des fluides de formation produi-ts par un reservoir
petrolier.
Une telle methode d'inves-tigation peut e-tre notamment
necessaire lorsque l'on se trouve en presence d'hydrocarbures
diEferents de ceux dejà detec-tes au cours d'un forage effectue
dans la meme zone ou encore lorsque l'eau produ:ite possede une
salinite proche de celle du filtrat de la boue.
En effet et en depit des nombreux types de diagra-
phies auxquels on peut proceder au cours d'un forage, les con-
ditions qui viennent d'etre rappelees necessitent une inter-
pretation rigoureuse de ces diagraphies, seule une methode de
tracage du filtrat du fluide de forage pouvant s'averer
efficace.
Les methodes de tracage connues couvrent trois types:
l'utilisation des colorants, l'utilisation de traceurs radio-
actifs et l'utilisation d'ions solubles.
L'utilisation des colorants: fluoresceine, fuschine
etc. presente l'inconvenient majeur de ne pouvoir fournir des
indications quantitatives valables que par dosage spectrophoto-
metrique.
Les traceurs radioactifs necessitent des precautions
particulières et peuvent procurer des interactions sur les
mesures diagraphiques notamment lorsque la diagraphie est faite
au moyen de rayons gamma.
Les traceurs constitués d'ions solubles, non rencon-
tres dans les eaux de formations constituent par contre des
moyens interessants car leur dosage ne relève que de la chimie
usuelle necessitant rarement l'emploi de la spectrophotométrie
ou autres methodes complexes et ces traceurs n'interferent pas
~ . . . .
, ,
~, , ` ~-; .,; :
- ~"~ . , : `:
~ ~56~3
avec les rnesures diagraphiques obtenues par rayonnement cJamma.
De nombreux types de traceurs cle ce genre ont déja
ete essayes: bichromate, chromate, nitrate, ammonium, cobalt,
nickel, manganèse, vanadium, li-thium... mais ces clifférents
ions, plus ou moins instables, ou encore incompatibles avec le
milieu d'un forage, n'ont jamais pu sa-tisfaire les opérateurs,
soit du fait de la disparition de l'ion, soit du fai-t de la
complexité de la méthode de dosa~e qui peu-t nécessiter la pré-
sence d'un chimiste averti ainsi que l'utilisation d'un appa-
~o reillage complexe ou trop sensible pour pouvoir etre utiliséen chantier.
En résumé, en dépit de la nécessité de trouver une
méthode pratique aboutissant a des résultats quantitatifs cer-
tains et des nombreux essais effectués, aucune méthode de tra-
çaye ne perme-t de résoudre de façon simple et pratique le
problème du maintien de l'efficacité de ce-tte méthode de tra-
c,age en présence des conditions suivantes:
- élévation de la température jusqu'à au moins 150C~
- utilisation de types boues de forage les plus variés,
- utilisation en eau douce ou en présence d'eau de mer,
- présence de l'un quelconque des produits usuels suivan-ts:
lignosulfonates de fer et chrome, soude, bentoni-te, attapul-
gite, polymères disponibles dans le commerce sous les noms de
Flocgel , ~Drispac , Rhodopol , C~C ou carboxyméthyl~
cellulose, hydroxyde de fer, diesel.
A titre d'exemple, les diverses recherches effec-
tuées ont permis de mettre en évidence un caractère inhibiteur
de l'ion acétate sur le gonflcmcnt de l'arcJilc montmorillonite
calcique, l'effet inhibiteur s'amenuisant net-tement au dela de
concentrations de l'ordre de 0,5 mol par litre.
L'objet de l'invention est une nouvelle méthode de
* Marque de Commerce
- 2 ~
, . .
.
5 ~ 3
tra,cage de ].a houe de Eorage au moyen d'i.ons sol~]bles et Gelon
laquelle on etudie les variati,ons de concentration du filtrat
de la boue de forage contenant une teneur predéterminée de
l'ion traceur, caracterise en ce que l'ion -traceur est l'.ion
acétate CH3COO sa concen-tra-tion étant comprise entre 1.10 3
et 5.10 2 ions par litre de boue.
L'expérience montre que quels que soien-t les pro-
duits présents dans la boue de fora~e, les caracteristiques de
l'argile utillsée et notamment ses propriétés de cJon.Element
sont maintenues constantes voire diminuées, ce qui permet
notamment d'évite.r tout risque d'instabili-té des parois du
Eorage ou de redispersion des particules d'argiles recyclées.
Un autre objet de l'invention est une méthode de ce
type caractérisé en ce que la dé-termination de la concentration
du filtrat de la boue dans le filtrat de l'échantillon re
cueilli s'effectue en trai-tant ledi-t fil-trat par un acide fort
tel que l'acide chlorhidrique ou sulfurique, dilué et en dis-
tillant l'acide acétique ainsi libére des acetates à une tem-
pérature de l'ordre de 105C à 130C.
Un autre objet de l'invention est une méthode de
ce type selon laquelle on tient compte de l'apparition possible
d'acides faibles parasites, notamment en présence de lignosul-
fonates, par l'oxydation préalable des hydrogénosulfites par
l'iode, en vue de procéder au dosage d'une part de l'acidité
forte globale résultante, d'autre part de l'acide acétique.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention
apparaltront au cours de la description détaillée des diverses
opérations mises en jeu dans l'applica-tion de la mëthode prë-
conisee.
Selon l'invention le traceur utilisé est l'ion
acétate CH3COO , tous les ions acétates étant solubles, les
: . acétates d'argent CH3COO /Ag et mercureux 2 CH3COO /Hg2
,~:
~, 3
`` ~lSB~3
étant les seuls ~ui son-t considérés comme étant peu solukJ:Les.
En ou-tre, l'expér1ence rnon-tre ~u'aucun des com-
plexes susceptibles d'apparaltre n'entrave la mé-thode de
traçage.
La boue de forage es-t preparée en y introduisant
de l'acétate de sodium de telle sorte que le mélan~e présente
avant injection dans le puits de forage et en circulation une
concentration en acétate d'environ 0,03 à 0,05 ion par litre.
A titre d'exemple on supposera que la concentr~tion
choisie est de 0,04 ion par litre pour l'acétate de sodium
cri.stallisé.
On prélève l'échantillon de la boue de foraye au
niveau désiré du forage et l'on verse par exemple 100 cm3 du
filtrat de l'échantillon de boue recueilli dans un récipient de
distillation.
On libare l'acide acétique au moyen d'acide sulfu-
rique, par exemple en introduisant 2 cm3 d'acide sulfurique
ayant un titre de 5N.
Selon les produits introduits dans la boue la réac-
tion CH3COONa~H2S04 ->CH3COOH ~ NaH S04 peut s'accompagner de
la formation d'acides parasites notamment en présence de ligno-
sulfonates de sorte qu'apres ébullition entre 120 et 130C le
produit de la distillation recueilli apres passage dans l'appa-
reil réfrigérant peut contenir des hydrogénosulfites. Le
produit de distillation est recueilli dans un vase a doser con-
tenant par exemple~100 cm3 d'eau distillée.
On oxyde alors les hydrogénosulfites par l'iode en
ajoutant un certain-volume d'une préparation d'iode ti-tran-t
O,lN jusqu'a l'apparition de la couleur brune de l'iode indi-
quant la transformation complete des hydrogénosulfites en
hydrogénosulfa-tes. I2 + 2H20 ~ S02--~ H2S04 + 2HI.
L'iode en exces est neutralisé par le thiosulfate
- 4 -
. ~ .
'- ''' ' , ' ;'
.: . , , ~
~1~6~
de sodlum 2 S2O3 .l. I2~ ~ S~6 + 2I cette neu-tralisatlon
étant v:isible en présence d'empois d'amidon qui se décolore en
:Ein de neutralisation par le thiosulfate.
L'acidi-té globale ~es produits de distillation peut
alors être dosee par neutralisation par une base for-te telle
que la soude. Si l'on ajoute avant la soude quelques gout-tes
d'héliantine, celle-ci se colbre en rouge en raison de la pré-
sence de l'acide fort. Il suffit alors de no-ter le volume V
de la solution de soude versée, ~usqu'au viraye de l'héliantine
du rouge à l'orange (pH ~,2 a 4,3) pour connaltre l'acidité
forte du distillat traité puis d'ajou-ter quelques gouttes de
phénophtaléine et de verser a nouveau un certain volume de
soude Vl jusqu'au virage au rouge violace (pH = 8,3), ce volume
correspondant a la neu-tralisation complete des acides faibles,
pour obtenir la concentra-tion C par litre en acetate de sodium
cristallisé (CH3COONa, 3H2O). Cette concentration C est egale
à (NVl) 1,36, la masse molaire de l'acetate cristallise etant
egale à 136 et N etant la normalite de la solution de soude.
Si N = 0,1 C = 0,136 (Vl), Vl etant exprime en cm3.
Cette methode de traçage par dosage de l'acide
acetique après ebullition se revele éfficace même en presence
d'autres acides susceptibles de se former qui disparaissent a
l'ebullition ou ne sont pas entraines par celle-ci. C'est
ainsi que l'acide carbonique se decompose par la disparition
de CO2 qui s'échappe lors de l'ébullition. CO2 + H2O~ H2CO3.
Le phenol qui est un acide faible ne distillant que
vers 181C n'altere pas non plus le dosage ainsi effectué.
Quant a l'hydrogene sulfure qui pourrait gêner en
tant qu'acide faible il ne peut nuire a la précision du dosage
puisqu'il est transformé en acide fort HI par l'iode en exces.
I~ + H2S ~-~2HI + S.
Enfin l'expérience montre que les complexes sont
~ ,
:,
~ ' ,: ' '~' '~
1 ~56~3
peu stables et n'entravent pas les mesureC;. ~ ti-tre d'exemple
Fe3~/CH3COO2 est détruit à chaud
3 Fe -~- 6 CH3COO -~ 2 OH ~==2 rFe3 (CH3COO)6(O~l)2]
de sorte que ce complexe n'a aucune interEerence sur les
-teneurs en acetate.
De nombreux essais ont permis de detecter des pour-
centayes d'erreurs variant de 1,5 à 13 sur des quan-tites
d'acetate variant de 0,2000 à ~,000 yramme par li-tre. Il va
de soi que lorsque l'on u-tilise une concen-tration d'acetate de
sodium inferieure à 0,5 g/l on u-tilise une solution de soude
suffisamment diluée pour conserver une precision des mesures.
Lorsque le filtrat que l'on desire analyser con-
tient du brut, on évite tou-te yout-telette de brut qui fausse-
rait la prise d'essai par extraction préalable au tetrachlorure
de carbone ou autre produit approprie à la nature du brut.
En resume, l'invention s'etend à toute opération de
tracage du filtrat d'une boue contenant l'ion acétate, l'acé-
tate de sodium cristallisé pouvant éventuellement être remplace
par tout autre acétate. Les dilutions peuvent varier selon
les conditions particulières rencontrees de 1.10 3 à 5.10 2
ion par litre de filtrat.
Le filtrat de boue de l'echantillon preleve au
cours du test de reservoir est trai-te pour doser l'ion acetate
en provoquant la liberation de l'acide ace-tique puis en effec-
tuant une operation de distillation à une temperature de
l'ordre de 105 a 130C pour doser l'acide acetique distille,
les acides faibles parasites etant d'abord transformes en
acide fort, avant dosage de l'acidite forte suivi du dosage de
l'acidite faible.
Il est parfois interessant d'utiliser une methode
de dosaye plus perfectionnee, tenant compte du fai-t que l'evo-
lution du pH lors du dosage provoque une redissociation
- 6 -
~,
,
:.
l 1565~3
d'acides forts en acides faib:Les, ce qui condult à effec-tue:r
une neutralisatlon en milieu oxydan-t.
D'autre part, on peut limiter l'incertitude sur
la valeur du pH de neutralisa-tion de l'acidité forte en utili-
sant le pK de l'acide acétique reconnu à 4,65 ~tampon aceti-
que). Cette valeur n'est pratiquement pas affectée par la
température ou le milieu dans lequel se trouve ].a solution.
Un objet de l'invention consiste ainsi en ce
qu'après avoir effectué une oxydation des acides faibles :Lndé-
sirables par l'iode et avoir neutralisé exactement l'excèsd'iode, on ajou-te un excès d'iode d'un volurne V2 et d'une nor-
malité Nl connus, on neutralise par-tiellement l'acidite du
distillat par un volume mesure V3 d'une base de normalité N
jusqu'à l'obten-tion d'un pH 4,65, on poursuit la neutralisation
de l'acidité jusqu'à l'obten-tion d'un pH 8, en mesurant le
volume to-tal V4 de la base utilisé, on évalue le volume V5 de
l'exces final d'iode, notamment au moyen de thiosul.fate de
même normalité, et on détermine la concentration de l'ion
traceur d'apres la différence entre la quantité molaire de la
base contenue dans le volume (V4 - V3) de base utilisé a la
neutralisation de l'acidite entre les pH 4,65 et 8 et la quan-
tité molaire d'iode con-tenue dans le volume d'iode (V2 V5)
utilise a la reoxydati.on d'acides parasites faibles generes
par la variation de pH au cours du dosage.
La concentration Cl en grammes par litre d'acetate
de sodium cristallise CH3 COO Na, 3H20 est alors donnée, pour
une base monovalente telle que la soude et pour un volume V6
de prise d'essai de filtrat de boue, comp-te-tenu de la demi-
neutralisation de l'acide acétique à pH 4,65 par la formule:
N (V4 - V3) - Nl (V2 - V5)
Cl V6 x 272.
R-- t~
,
. .
1 1S65D~3
On comprendra touteEois que diverses variantes
peuven-t etre utilisees sans s'écarter de l'espr.it yénéral cle
l'inven-tion notammen-t lorsque l'on u-tilise cette mé-thode au
cours d'une diagraphie quelconque.
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