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La présente invention a pour objet l'utilisation en
récupération assistée du pétrole d'un mélange de sel de métal tri-
valent du xanthane et d'un complexant de l'ion trivalent utilisé.
Le pétrole existant dans les formations souterraines
est généralement sous une pression telle que, lorsque le forage
atteint la formation, le pétrole monte en surface et qu'il n'y
a donc pas à recourir à un procédé d'extraction. Mais l'épuise-
ment de la formation s'accompagne d'une diminution de pression
et il arrive un moment où la pression n'est plus suffisante pour
permettre au pétrole d'atteindre la surface. Il arrive aussi que
la pression ne soit pas suffisante dès le début.
Lorsque le pétrole n'arrive plus en surface, ceci n'in-
dique pas qu'il ne reste plus guère de pétrole dans la ~ormation;
au contraire, on n'a e~trait qu'une partie et il convient de re-
chercher à en obtenir le maximum.
Le premier procédé connu consiste à pomper mécanique-
ment le pétrole; ce procédé ne donne qu'un complément limité et
nécessite un appareillage assez important.
On a donc eu recours à d'autres procédés connus sous le
nom de récupération assistée. Lé procédé de récupération assistée
secondaire consiste à injecter sous pression dans un ou plusieurs
puits de forage de l'eau de façon à ce que celle-ci prenne la
placedu pétrole qui vient en surface par un ou plusieurs autres
puits.
Il est apparu que ce procédé ne donnait pas toute satis-
faction et que la raison en était dans le fait que la viscosité de
l'eau est inférieure à cel]e du pétrole. Il a été constate yu'en
augmentant la viscosité de l'eau, on obtenait un bien meilleur
déplacementdu pétrole et ce procédé de récupération assistée se-
condaire améliorée ou tertiaire est maintenant couramment utilisé.
Pour augmenter la viscosité de l'eau, on incorpore àcelle-ci des produits dont il existe un certain nombre, en parti-
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culier ceux connus sous le nom de polysaccharides; ces produits
donnent avec l'eau, à faible dose, des solutions colloidales dont
la viscosité croît avec la dose d'utilisation. De tels polysaccha-
rides sont notamment des dérivés des algues, des extraits de cer-
s
taines plantes de la nature des galactomannanes. Plus récemment
on a reconnu comme particulièrement intéressants des polysaccha-
rides obtenus par l'action d'un micro-organisme sur un milieu de
culture; c'est le cas de la gomme de xanthane obtenue par l'ac-
tion d'une bactérie, le Xanthomonas campestris ou d'espèces voi-
sines du même genre.
L'emploi du xanthane en récupération assistée secondaire
est notamment signalé dans les brevets US 3 020 206 et 3 020 207.
Le xanthane s'est montré particulièrement intéressant dans cette
application, mais il cG,lvient qu'il soit d'une pureté suffisante;
s'il contient des éléments insolubles qui sont notamment des dé-
bris cellulaires, ceux-ci peuvent obstruer les pores des roches
de la formation pétrolifère tels que les grès.
La solution visqueuse doit pouvoir s'écouler facilement
et prendre la place du pétrole.
L'épuration du xanthane pour éliminer les débris cellu-
laires met normalement en oeuvre des procédés de filtration, dé-
cantation ou centrifugation. Un autre moyen consiste à précipiter
le xanthane sous une forme insoluble. Le brevet français 2 106 731
a fait connaltre que la précipitation du xanthane par des sels
d'aluminium était un moyen intéressant de purification du xanthane.
La précipitation du xanthane peut être obtenue par des
sels d'autres métaux trivalents tels que ceux de fer.
On obtient dans ces conditions le Xanthane sous la for-
me de son sel de fer ou d'aluminium. Le Xanthane contient entre
autres des restes d'acide glucuronique et d'acide pyruvique qui,
dans le cas de la précipitation à l'aide d'un sel de métal tri-
valent, sont partiellement ou totalement neutralisés par les ca-
" 1 ~75814
tions trivalents utilises, la quantite de cation trivalent fixeetant fonction du pH au moment de la precipitation; plus le pH
de précipitation est élevé, plus on trouve de cation trivalent
fixe sur le xanthane.
Le sel de metal trivalent du xanthane tel que le sel
d'aluminium ou celui de fer est une forme d'utilisation inte-
ressante du fait de sa purete. Mais un tel compose ne peut
etre compare au xanthane lui-meme. Selon les teneurs en
aluminium, ce compose gelifie dans l'eau ou est insoluble. Il
ne peut donc etre utilise en recuperation assistee.
Une methode de controle de l'utilisation d'un
fluide visqueux en recuperation assistee est l'essai de fil-
tration sur filtre-ecran qui est constitue d'une membrane
ayant des pores d'une dimension determinee. Un tel filtre-
ecran est notamment connu sous la designation MILLIPORE (Mar-
que de commerce déposée).
Une solution diluée de sel de fer ou aluminium du
xanthane colmate rapidement un filtre MILLIPORE de 1,2
micromètre ~m) de diametre, ce qui montre qu'une telle
solution ne serait pas utilisable en recupération assistee.
La demanderesse a trouvé, et ceci est l'objet de
l'invention, qu'en utilisant le sel de fer ou d'aluminium du
xanthane en combinaison avec un complexant du cation metal
trivalent, on obtient une solution non colmatante. L'essai
de filtration sur filtre-ecran MILLIPORE de diametre 1,2 ~m
ou même 0,8 llm montre que la solution filtre convenablement
et est donc convenable pour l'utilisation en recuperation
assistée.
Ainsi la presente invention concerne un procede de
recuperation assistée du pétrole consistant à injecter sous
pression dans un puits de forage une solution aqueuse con-
tenant un agent augmentant la viscosité de cette dernière,
3 -
,
I ~75814
caractérise en ce que cet agent est constitue par le melange
d'un sel de metal trivalent, a savoir le fer ou l'aluminium,
du xanthane avec un complexant de l'ion dudit metal.
Divers complexants du'fer et de l'aluminium ont eté
utilises: Ethylène diamine tetracetate EDTA ou des sels
. d'hydroxyacides tels que les sels des acides citrique,
: tartrique, lactique ou anaIogues.
De preférence, on utilise les citrates alcalins,
mais les divers complexants du fer ou de l'aluminium peuvent
être uti- / '
/ ! `
.. .
,
~ 3a -
.
1 ~758~4
lisés dans le cadre de l'invention, notamment les acides
- acétique, oxalique et fluorhydrique ainsi que les citrates
alcalino-terreux ou d'ammonium. Le rôle d'un tel complexant
est d'eviter la formation de gel lié aux interactions entre
le xanthane et les ions aluminium puisqu'il est connu que
dans certaines circonstances, un tel mélange conduit a la
formation de gel.
Le sel de fer ou d'aluminium du Xanthane est obtenu
- par précipitation du Xanthane au moyen d'un sel de fer ou
d'aluminium, tel qu'un chlorure, un sulfate ou un nitrate;
la teneur en fer ou en aluminium du compose obtenu est fonc-
tion du pH-au moment de la precipitation.
Elle peut varier entre 0,5 et 10% en poids pour
l'aluminium et entre 1 et 20% en poids pour le fer. De
préférence, elle est comprise entre 0,6 et 3% pour l'alumi-
nium et entre 1,2 et 8% pour le fer.
Mais la teneur en fer ou en aluminium peut être
au-delà des limites indiquées, par exemple, si la préciplta-
tion est effectuée en milieu alcalin, on entra~ne en meme
temps que le xanthane un précipité d'hydroxyde de fer ou
. . .
d'aluminium qui peut être important et la teneur en fer ou
en aluminium est alors élevée.
On peut aussi énvisager l'utilisation, au lieu de
fer ou d'aluminium, d'un autre métal trivalent qui donnerait
des résultats similaires mais le fer et l'aluminium sont les
métaux à retenir du fait du prix de leurs sels inférieur à
ceux des sels d'autres métaux trivalents et de leur absence
de toxicité.
En géneral, il convient d'utiliser une quantite de
complexant stoechiometrique de celle du metal trivalent, mais
une quantite inferieure ameliore déjà la filtrabilité sur
,
.,~ ~,,,
~ .
`~ 17~814
filtre-ecran MILLIPORE de 1,2 ~m; si on augmente la quantite
de compIexant au-del~ de la quantité stoechiométrique, on
améliore la filtrabilite mais de manière peu significative.
- Le rapport entre les equivalents de l'ion trivalent
et de l'acide du sel complexant est compris entre 10:1 et
1:10 .
,,
.
- 4 a -
., ~,.~,
/ -
1~7~81~
L'invention sera mieux comprise ~ l'aide des exemples
ci-après. Dans ces exemples, on utilise le test de filtrabilité
suivant: -
On prepare une solution-mere a 0,5~ de la composition
dans l'eau; cette solution est diluee à 750 ppm dans l'eau et
homogénéisée 2 minutes avec un appareil de dispersion et d'homo-
généisation du type plongeant (marque de commerce POLYTRON par
exemple). On mesure ensuite le volume de solution qui filtre
en 5 minutes sous surpression de 0,5 bar a travers un filtre
MILLIPORE de 47 mm de diametre et dont les pores ont un diamè-
tre de 1, 2 ~m; l'appareil utilisé est un support-filtre
sous pression MILLIPORE.
Dans les tableaux suivants, la filtrabilite est repre-
sentée par ce volume de filtrant exprimé en millilitres, récu-
péré au bout de S minutes.
La viscosité, exprimée en centipoises (cps) est mesurée
au viscosimetre BROOKFIELD* a 6 tours/minute. On a également
utilisé le test de colmatage décrit ci-dessous, test qui se
rapproche davantage des conditions réelles d'exploitation.
Le test de colmatage est destiné à contrôler la
présence de microgels dans les solutions de polysaccharides.
Ces microgels franchissent les pores lorsqu'il y a un gradient
de pression suffisant pour les deformer, comme c'est le cas
à proximité du puits d'injection, phénomène qui est convenable-
, ment représenté par le test de filtrabilité retenu et exposé
i ci-dessus.
A une certaine distance de l'injection dans les forma-
tions, le gradient de pression devient très faible et les micro-
gels peuvent colmater lentement les pores de la formation.
Pour contrôler cet effet, on prépare une solution de
polysaccharides que l'on filtre sous pression d'abord a travers
` un filtre MILLIPORE de 3 mlcrons pour éliminer les grosses parti-
* marque de commerce
-- 5
~ ~7581~
cules insolubles, puis à travers un filtre MILLIPORE de 0,8
microns ainsi qu'il a eté explique dans le test de ~iltrabilite
précédent.
~.
- 5a -
I 1 7581 ~
Le filtrat est recueilli et après un repos de 24 heures, il doit
alors traverser avec une très faible surpression inférieure à 100
millibars un nouveau filtre MILLIpoRE de 3 microns. Si le débit
cumulé au travers de ce filtrat de 3 microns est linéaire par
rapport au temps écoulé sur une période pouvant aller de 24 heures
à 2 semaines, c'est que le polysaccharide ne colmate pas.
Dans le cas contraire, il y a présence de microgels
qui rendent la solution lnapte à l'application envisagée. Cet
effet peut être contrôlé qualitativement par la présence de dépôt
sur la surface du filtre.
Dans l'exemple 5, on a comparé suivant ce test le sel
d'aluminium du xanthane en présence de citrate de potassium avec
un xanthane enzymé dont la filtration sous pression était d'un
bon niveau, c'est-à-dirë supérieure à 300.
Exem~e 1
,. . .
Sel d'aluminium du xanthane à 0,89 pour cent d'alumi-
nium, sans et avec citrate de sodium.
Viscosité Filtrabilité
cps ml
sans citrate de sodium 25 436
avec 1 équivalent citrate pour 1
équivalent aluminium 28 600
_emple 2
Sel d'aluminium du Xanthane à 3 pour cent d'aluminiumsans et avec diverses doses de citrate de potassium.
Viscosité Filtrabilité
cps ml
sans citrate de potassium insoluble 15
avec 2 équivalçnts citrate
pour 3 équivalents aluminium 30 310
avec 1 équivalent citrate
pour 1 équivalent aluminium 28 674
1 175814
_scosité Filt~abilité
cps ml
- avec 5 équivalents citrate
pour 3 équivalents aluminium 31 756
- E mPle 3
La solution de Xanthane provenant de la fermentation
est stérilisée et filtrée et on précipite par le sulfate d'alu-
' minium; le précipité est pressé jusqu'à 20 pour cent d'extrait
sec. Cent kgs de précipité pressé, soit 20 kgs d'extrait ~ec con-
tenant 400 grammes d'aluminium, soit 2%, sont séchés sous vide
soit tels quels soit après incorporation de 4 kgs de lactate de
sodium.
Viscosité Filtrabilité
- cps ml
sans lactate de sodium l~ 30
avec lactate de sodium 24 S50
_emPle 4
Sel de ~er du Xanthane à 3,5~ de fer, sans et avec tar-
trate de sodium.
Viscosité Filtrabilité
cps ml
sans tartrate de sodium insoluble 25
avec tartrate de sodium 32 440
On voit ainsi que l'utilisation du sel de fer ou d'alu-
minium du Xanthane donne à la solution une filtrabilité corres-
pondant à une bonne performance en récupération assistée.
ExemPle 5
Filtrat d'une solution à 750 ppm de sel d'aluminium du
xanthane et citrate de potassium (l) correspondant au dernier cas
de l'exemple 2 comparé à celui résultant d'un Xanthane ayant subi
un traitement aux enzymes de manière à faciliter ses propriétés
filtrantes, appelé xanthane enzymé (2). Filtration préalable
--7--
' ,
758t 4
sous pression à 3 microns, puis 0,8 microns, repos de 24 heures,
puis passage sur un filtre MILLIPORE de 3 microns, diamètre 47 mm ;~
avec une surpression de 100 millibars.
. Débit cumulé en ml après:
~,, ,
. . . . 3h 6h 12h 18h 24h 36h 48h
Sel d alumlnlum du I . _ .
xanthane `(1) 12 21 34 52 68 82 134
, __ ., . _, _;
Xanthane enzymé (2) 7 10 11 11 12 12,5 13
.~ _
On constate qu'avec le sel dlaluminium du xanthane, on
a une augmentation régulière du volume du filtrat correspondant
a un débit cumulé linéaire alors qu'avec le xanthane enzymé le
débit cumulé n'augmente pratiquement pas.
.
:
'
.
,
--8--
'
