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L'invention concerne l'utilisation, pour le -trai-tement des puits de
pétrole ou de gaz, de solutions de polymères obtenus par une méthode
particulière. Le traitement peut avoir pour but, par exemple, la
récupéra-tion assistee du pétrole ou le colmatage sélec-tif, destiné
à réduire les venues d'eau dans les puits producteurs.
Les solutions aqueuses de polymères utilisées sont obtenues par disper-
sion dans l'eau de microlatex s-tables et transparents, eux-mêmes ~ormés
par polymérisa-tion (ou copolymérisation) dans une microémulsion du -type
eau dans l'huile d'au moins un monomère vinylique hydrosoluble.
Dans ce procédé de polymerisa-tion, le monomère hydrosoluble (ou le
mélange de monomères) est dissous dans l'eau et dispersé dans un
rnélange de -tensioacti~ et d'huile de telle sorte que les proportions
des cons-tituants correspondent aux domaines monophasiques, appelés
encore microémulsions, du diagramme de phase -tensioacti~/huile/solution
aqueuse de monomère. L.e monomère est piégé à l'intérieur des micelles
gonflées d'eau don-t le rayon moyen est de l'ordre de, par exemple,
~ nanomè-tres. Ces systèmes sont op-tiquement -transparen-ts, -thermodyna-
miquemen-t s-tables et se prêtent par conséquent en par-ticulier à des
réactions photochimiques. Plus précisémen-t, les microlatex sont fd~
ob-tenus par ~m procédé qui comprend les é-tapes suivantes :
3~
-- 2
a) On prépare une microémulsion stable et transparente du
type eau dans l'huile en mélangeant (i) une phase aqueu-
se constituee par une solution a~ueuse d'au moins un
monomere vinylique hydrosoluble choisi dans le groupe
formé par l'acrylamide, l'acide acrylique et un mélange
d'acrylamide avec l'acide acrylique avec (ii) une phase
huileuse constituée par une huile d'hydrocarbures et au
moins un agent tensioactif, en présence éventuelle d'un
co-tensioactif, la nature et les proportions des ingre-
dients ci-dessus etant choisies de facon a repondre a
la double exigence suivante:
1) la teneur en agent tensioactif de la phase huileuse
est d'au moins 2% en poids, la phase aqueuse est presen-
te en proportion de 1 a 50 parties en poids pour 99 à
50 parties en poids de la phase huileuse par rapport au
poids total de ladite phase aqueuse et de ladite phase
huileuse e-t le monomère vinylique hydrosoluble est
present en proportion de 5 a 55% en poids pour 95 a ~5%
en poids d'eau, et
2) le mélange des deux phases constitue une microémul-
sion stable et transparente.
b) On soumet la microémulsion obtenue a l'étape (a~ à des
conditions de polymérisation de manière à produire un
microlatex stable et transparent d'un polymère ou d'un
copolymere ayant une masse moleculaire d'au moins
500 000, et
c) On recueille le microlatex stable, transparent resul-
tant.
La presente invention sera mieux comprise à la
lecture de la description qui va suivre de modes preférés
de réalisation,faite avec reference aux dessins suivants:
- la figure 1 illustre, a titre d'exemple, un
diagramme de phase tensioactif/huile/solution aqueuse
de monomere; et
3~
-2~
- les figures 2A et 2B illus-trent les courbes de
la viscosite ~ ~centipoises) sous diEferents taux de
cisaillement D (sec ~-), à l'aide d'un rhéomètre à
cylindres coaxiaux, pour les emulsions et microlatex de
l'exemple 1 selon l'invention et les exemples comparatifs
correspondants
Sur la figure 1, A correspond par exemple à 100%
de toluène, B à 100% d'une solution aqueuse à 50~ en
poids d'acrylamide et C à 100% de tensioactif: bis-2-ethyl
hexyl sulfosuccinate de sodium (Aerosol OT (marque de
commerce)) de formule:
IC~H5
fH - coo - CH2 - CH ~ (CH2)3 3
Na O SO2 - CH - COO - CH2 - fH - (CH2)3 - CH3
C2H5
//~
~/~
M désigne le dornalne des microémulsions -transparentes (isotropes) de
~'lnvent~on et E le domaine des émulsions de transparence et stabilité
réduites, non conformes à l'lnvention.
I.es breve-ts l`R 1202929, 22~56~1, 2~36792, 15I6426, US ~022731 et
5 DE 2925962 décrivent des polymérisations en ému:Lsion du domaine E,
donc non-conformes à la double condition énoncée ci-dessus.
L.e monomère hydrosoluble, en particulier l'acrylamide, l'acide acrylique,
la N-vinylpyrrolidone ou la vinylsulfobétaine est polymérisé en micro-
émulsion par vole photochirnique ou thermique. La méthode consiste à
IO amorcer la polymérisation photochimiquement par exemple par irradia-
tion ultraviolette, ou thermiquement à l'aide d'un initiateur hydro-
phobe, par exemple l'azobisisobutyronitrile , ou hydrophile, par
exemple le persulfate de potassium.
La polymérisa-tion s'effec-tue très rapidement, par exemple, en quelques
I5 minu-tes par voie photochimique, quantitativement et condui-t à la
formation de microlatex dont le rayon de particules est de l'ordre
de 15 nm (plus généralement ~50 nm) avec une distribution de taille
étroite. Les sys-tèmes demeuren-t transparents pendant la polymérisation.
Leurs viscosi-tés sont faibles, par exemple quelques centipoises
20 (1 poise = 0,1 Pa.s), par exemple 0,2 à 50 centipoises.
Se]on une forrne préférée de réalisation de l'invention, la phase
con-tinue est constituée d'une phase d'hydrocarbures pra-tiquement pure,
grâce au choix d'un tensioactif qui permet la forrnation de microémulsions
sans l'adjonction d'un co-tensioactif (alcool ou amine). Dans ce cas,
25 les latex obtenus peuven-t être dilués sans difficul-té à la concentra-
t:ion désirée.
On peu-t toutefois, bien que ce soi-t moins désirable, opérer avec un
co-tensioac-tif, par exemple un alcool ou une amine. Le poids moléculaire
du polymère obtenu es-t -toutefois, dans ce cas, généralement moins élevé
30e-t la polydis~)ersité plus large, ce qui es-t parfois moins avan-tageux
pour :Les applications envisagées.
Les masses moléculaires des polymères obtenus sont habi-tuellemen-t
supérieures à 500.000, le plus souvent supérieures à 1.000.000, par
exempLe de llordre de quelques millions. Cet ordre de grandeur et la
L`aible dimension des particules suggèrent que le nombre de molécules
de polymère dans une particule est -très bas, voire égal à 1. La
conformation de macromolécules de grande masse confi nées dans un
espace si restreint presente des propriétés originales intéressan-tes.
La même méthode appliquée, par exemple, à la copolymérisation radica-
laire de l'acrylamide et du méthylène-bis-acrylamide condui-t à la
formation de microgels de faibles dimensions (environ 30 nm de
diamètre) dispersés dans une phase huileuse.
On peut opérer en présence d'un agent alcalin, par exemple un hydroxyde
ou carbonate de sodium ou potassium. On obtient ainsi, en réglan-t
15 judicieusement la quantité d'agent alcalin, un polymère, par exemple
un polyacrylamide, partiellement hydrolysé, ce qui est particulièrement
avantageux pour la récupération assistée. Une au-tre technique consiste
toutef`ois à n'effectuer l'hydrolyse qu'après avoir effectué la polymé-
risation. Le taux d'hydrolyse es-t, par exemple, de 1 à 67%.
La présente méthode se distingue donc de la polymérisation en
émulsion qui conduit à des la-tex de grandes dimensions. On rappelle
ci-après la différence entre émulsion et micro-émulsion.
Emulsion : milieu diphasique, turbide, instable. Sous agi-tation,
on observe des particules dispersées dans l'eau ou dans l'huile selon
25 le cas, présentant une large distribution de taille au-tour d'une
moyenne de l'ordre du micromè-tre. Lors d'une polymérisa-tion en émulsion,
le monomère se -trouve dispersé dans les grosses gou-t-telettes de
l'érnulsion (diamè-tre : environ 1 à lOu m) ainsi que dans les petites
micelles d'émulsifian-t (diamètre environ 5 à 10 nm).
Microemulsion : solution micellaire gonflée, transparente et thermo-
dynamiquement stable, ne nécessitant pas d'agitation. Les gouttelettes
sont beaucoup plus petites que dans le cas d'une émulsion, de l'ordre
de la dizaine de nanomètres, justifiant le nom de microémulsion. Elles
présenten-t en ou-tre une étroi-te distribution de taille autour d'une
moyenne de 10 nrn. Avant polymérisation, le monomère se trouve dispersé
dans les micelles gonflées d'eau e-t de même taille.
Pour former des microémulsions, en l'absence d'agen-t co-tensioactif,
la proportion de tensioactif doit être relativement élevée, sinon on
ne forme que des émulsions simples. Une concentration supérieure à 11%
en poids, par rapport à la phase hydrocarbonée, est donc désirable, par
exemple 15 à 40 % par rapport à cette phase. En présence de co-tensio-
actif, la -teneur en tensioactif peut etre plus basse, par exemple au
moins 2% en poids par rapport à la phase hydrocarbonée.
On utilise, par exemple, 5 à 55% en poids de monomère pour 95 à 45%
en poids d'eau. La phase aqueuse contenant le monomère représente, par
exemple, 1 à 50 parties en poids pour 99 à 50 parties en poids de phase
hydrocarbonée .
Une classe de tensioactifs préférée est celle des anioniques, notam-
ment les aérosols OT, de préférence le di-2-éthyl-hexylsulfosuccinate
de sodium, mais d'autres tensioactifs sont utilisables, pourvu qu'ils
soient du type eau dans l'huile, par exemple un tensioactif cationique
tel que l'hexadecylbenzène-diméthyl bromure d'ammonium~ Un au-tre exemple
d'agent tensioacti~ anionique est le dodécylsulfate de sodium. Comme
agent non ionique, on peut utiliser un dérivé du polyoxyé-thylène.
Les co-tensioactifs sont bien connus des spécialis-tes et il est inutile
d'entrer dans plus de détails à leur égard. Ce sont principalement des
alcools, par exemple le propanol, le butanol ou le pentanol.
On opère, par exemple, à 40 - 70~C quand on utilise un générateur de
30 radicaux libres. La proportion de ce dernier est, par exemple, de
*Imarque de commerce)
.,~. ,. ,~,
~2~3 rj
0,002 à 0,2% en poids.
I.a -taille des particules dispersées dans la microémulsion ini-tiale
et dans le m~croLatex f:inal a é-té déterrninée à l'aide de la diffusion
quasi-élastique de la lumière. La source de lumière sur l'appareil
de dif`f`usion de la lumière est constituée par un laser Spec-tra
Physics à ion-argon opérant à 488 nm. La fonction de corréla-tion
temporelle de l':intensité diffuséeest obtenue en u-tili.san-t un corréla-
teur digital à 72 canaux. Les données de corrélation de l'in-tensi-té
ont été traitées en utilisan-t la méthode des cumulan-ts qui fournit
10 le -temps de décroissance moyen~ r ~de la fonction de corrélation
et la variance V. Cette dernière est une mesure de l'amplitude de
la distribution des temps de décroissance et est donnée par :
V = (~ r ,,2 _ c r2 ~ r,2 `
où ~ r , est le deuxième moment de la distribution.
Pour des solutions de polymères de faible polydispersité, la
variance est reliée en première approximation à l'indice de poly-
dispersité Mw/Mn (masse moléculaire en poids/masse moléculaire en
nombre) par lâ relation :
Mw/Mn = 1 + 4 V
Le poids moléculaire du polyacrylamide formé a été mesuré à la fois
par diffusion de la lumière et par viscosimétrie u-tilisan-t dans ce
dernier cas la relation suivante établie pour les solu-tions aqueuses
~ ~ I = 9,33.10 ~ M ~ 0,7S cm3/g
Les microémulsions initiales demeurent transparen-tes et s-tables au cours
du processus de polymérisation.
25La transparence peut ê-tre déterminée par turbidimé-trie (voir, par
;35
exemple, Col]oid and Polymer Sclences vol 258 (1980) page l254).Elle
pernlet de caractériser les mlcrolatex ob-tenus sel n l'inven-tion ;
cette méthode de détection d'une transition entre une phase macro-
scopique homogène et une émulsion, consiste à mesurer la transmission
optique de l'échantillon. D'une manière générale, le pourcen-tage de
transmission de la lumière par turbidimétrie est supérieur à 50%
dans le cas des microlatex selon l'invention alors qu'il est inférieur
à 10% et le plus souvent égal à 0% dans le cas des émulsions produi-tes
selon les techniques de l'art antérieur.
Il est supérieur à 80 % et le plus souvent supérieur à 90 % pour les
microémulsions de départ.
Des polymérisations ont été réalisées en microémulsion avec des rapports
acrylamide/eau variables allant jusqu'à 1,3. Dans tous les cas étudiés,
aucune sépara-tion de phase n'a été observée.
Il est supérieur a 80% et le plus souvent supérieur à 90% pour les
microémulsions de départ. Des polymérisatlons ont éte réalisées en
microémulsion avec des rapports acrylamide/eau variables allant
jusqu'à 1,3. Dans tous les cas étudiés, aucune séparation de phase
n'a été observée.
La polymérisa-tion est ra,-de et une conversion to-tale er polym~re es:.
obtenue en moins de 30 minutes ainsi que le confirmen-t des pesées du
polymère et des expériences de résonance magnétique nucléaire.
A l'encontre des viscosités élevées des émulsions inverses classiques
la viscosité des systèmes est faible, environ 7-8 cen-tipoises
(l poise = 0,1 Pa.s) et n'est guère affectée par l'irradiation ultra-
violette. Il en a é-té conclu que la polymérisation s'effectuait bien
à l'in-térieur des micelles.
Les microlatex de l'inven-tion sont utilisables pour améliorer la
récupération a~sistée du pétrole, soi-t tels quels, soi-t après hydrolyse
partielle, de la manière déjà connue et décrite pour les polyacrylamides
3~
partielIerner-it hydrolysés. I:Ls présentent des avantagés vis-à-vis de cés
derniers, du fait de la pLus I`aiblé dimension de leursparticules, du
degré de polydispersité plus faible et de la stabilité thermodynamique
de ces latex. De ce fait ils permettent un meilleur balayage des fo~
mltions pétrolifères et par conséquent une récupération plus efficace
du pétrole.
Les méthodes de mise en oeuvre des microlatex de l'invention, pour
la récupération assis-tée, ne diffèren-t pas sensiblemen-t de celles
décrites pour les émulsions du type eau dans l'huile (voir par exemple
US 3,254,7I4, 3,467,188, 3,780,806 ou 4,034,809) ou pour les émulsions
du même -type renf`ermant un polysaccharide (voir par exemple US
3,719,606). Ces mé-thodes sont donc utilisables ici. Les rnicrolatex sont
utilisés, par exemple après dilution dans de l'eau, à une teneur de 50
à 5000 ppm, de préférence 100 à 2000 ppm, en poids, de polymère par
rapport à la phase aqueuse résultante. Les tests effectués au labora-
-toire ont démontré l'efficacité des microlatex de l'invention.
De manière générale, ces méthodes consistent à injecter les solutions
de polymère dans le gisement, par au moins un puits d'injection, à les
faire circuler à travers la forrma-tion et à recueillir les hydrocarbures
déplacés par au moins un puits de production.
Les microlatex de l'invention peuvent ê-tre aussi utilisés avan-tageuse-
sement pour la consolida-tion des sols ou comme cons-ti-tuants de boue de
forage, pour la prévention des venues d'eau dans les puits producteurs
e-t comme fluide de complétion ou de frac-turation.
La mé-thode de prévention des venues d'eau dans les pui-ts de production
consiste à ir-jecter, à partir du pui-ts de produc-tion, dans la partie
du gisemen-t que 1'on veut -traiter, une solution aqueuse de po1ymère,
préparée par dissolution du microlatex dans l'eau ; on peut ensui-te
met-tre le puits en produc-tion : l'huile e-t/ou le gaz traversent sélec-
-tivemen-t la zone traitée tandis que le passage de l'eau es-t réduit.
3~
L~s exemples suivants illustrent l'invention. Ils ne doivent en aucune
manière être considérés comme limitatifs.
Exemple 1 On dissout 3,5 g d'acrylamide dans 10,4 g d'eau et dis-
perse par agitation la solution résultante dans un mélange préalable~
ment réalisé de 68,9 g de toluène, 17,2 g de bis-2-éthyl hexylsulfosuc-
cinate de sodium (Aerosol OT~ et 5.10 3 g d'azobisisobutyroni-trile.
Après dégazage à l'azote, le système transparent obtenu est exposé à
une irradiation ultra-violette pendant environ 30 minutes (5 mn suf-
fisent généralement). L'agitation n'est pas nécessaire, compte tenu de
la stabilité de la microémulsion.
Le microlatex obtenu présente un rayon des particules d'environ 160 A
(16 nm) tandis que le rayon des gouttelettes de la microémulsion ini-
tiale était d'environ 38 A (3,8 nm). Ce microlatex monophasique eststable et transparent. L'indice de polydispersité du système polymérisé
est bas, la variance étant d'environ 0,05 (celle du système non polymé-
risé était d'environ 0,02).
Le tableau suivant montre l'évolution de la transmission de la lumière(T %), déterminée par turbidimètrie, et de la viscosité (~ centipoise)
du rnicrolatex au cours de la polymérisation :
_ . _ ... . . .
Avant polymérisa-tion Après polymérisa-tion
_ ._ ...
T % ~cps T % ~cps
_ 3,1 70 1,S
1 poise = 0,1 Pa.s.
Le polymère formé a été précipité par un excès d'acétone aux fins de
caractérisation. Le poids moléculaire, déterminé par viscosimètrie ou
par diffusion de lumière, est d'environ 3.106.
*(marque de commerce)
' 1
33~
Exemple comparatif : On répète l'exemple 1 en utilisant une composition
_.
qui correspond au domaine des émulsions simples E dans le diagramme de
phases toluène - Aerosol OT - eau + acrylamide de la figure 1. A cette
fin, on dissout 7 g d'acrylamide dans 3Z,94 g d'eau et on disperse cette
solution dans un mélange contenant 43 g de toluène, 16,97 g d'Aerosol OT
e-t 7.10-3 g d'azobisisobutyronitrile. Le mélange ainsi obtenu est opa-
que et il se sépare en deux phases en l'absence d'agitation. Il ne s'a-
git donc pas d'une microémulsion. Comme le montre la courbe (2a) donnée
à la figure 2A et obtenue en déterminant la viscosité ~ (cen-tipoises)
sous différents taux de cisaillemen-t D (sec 1), à l'aide d'un rhéomètre
à cylindres coaxiaux1 l'émulsion avant polymérisation est non-newtonien-
ne contrairement au microlatex de l'invention (courbe la, correspondant
au microlatex de l'exemple 1) et il en est de même après polymérisation
(voir la figure 2B : la courbe 2b correspond au latex de l'exemple com-
paratif et la courbe lb au microlatex de l'exemple 1). En outre, le mé-
lange après polymérisation est instable et turbide, le pourcentage de
transmission de la lumière (T %) étant nul. La masse moléculaire (Mv)
du polymère isolé par précipitation comme dans l'exemple 1 et détermi-
née par viscosimétrie est égale à 1.106 ; elle est donc beaucoup plus
faible que celle obtenue avec les microlatex de l'invention.
Exemple 2 : On dissout 2,9 g d'acrylamide dans 10,8 g d'eau et on dis-perse cette solution dans un mélange contenant 43,6 g de toluène, 42,7g
d'aerosol OT, et 0,29 g d'azobisi~obutyronitrile. Le système transpa-
rent et stable est dégazé et main-tenu à 60C pendant 10 minutes. Le
pourcentage de transmission par -turbidimétrie passe de 96% pour la mi-
croémulsion initiale à 55% pour le microlatex final qui est stable et
-transparent.
Le poids moléculaire du polyacrylamide ainsi formé, déterminé par vis-
cosimétrie, es-t égal à 8.105.
Exemple 3 : On dissout 3,58 g d'acrylamide dans 3,37 g d'eau ; la so-
lution est dispersée par agita-tion dans un mélange préalablement réa-
lisé de 59,36 g d'heptane normal, 33,69 g de bis-é-thyl-hexyl-sulfosuc-
cinate de sodium (aérosol OT~ et 3,5.10-3g de phényl, diméthoxyméthyl-
*(marque de commerce)
phénylcétone (produit IRGACURE 651 de Ciba Geigy). Le mélange transpa-
rent et stable es-t irradié à l'aide d'un rayonnement ultra-violet à
20C. La conversion en polyacrylamide est quantitative et le microla-
tex transparen-t obtenu présen-te un rayon des particules d'environ
10 nm, tandis que le rayon des gouttelettes de la microémulsion initia-
le é-tait d'environ 7 nm. Le pourcen-tage de transmission par turbidi.-
métrie passe de 96% pour la microémulsion initiale à 63% pour le mi-
crola-tex final qui est stable et transparent.
10 Exemple 4 : On dissout 6,87 g d'acrylamide dans 7,65 g d'eau ; la
solution est dispersée par agitation dans un mélange de 68,43 g de
toluène, 17,04 g d'Aérosol OT et 6,5 10-4 g d'azobisisobutyronitrile.
Le mélange transparent et stable est chaufIé à 45C ; après 20 minutes,
la conversion en polymère est supérieure à 97% et la masse rnoléculaire
du polymère obtenu est égal à 6,3.106.
L'évolution de la taille des particules, de la viscosité et de la trans-
parence du microlatex est la suivante :
. . .~
Avant polymérisation Après polymérisation
Rayon des particules T ~ Rayon des particules T
(A) (%) (cps) (A) (%) (cp~
60 94 5,5 230 70
20 Exemple 5 : On dissout 7,16 g d'acrylamide dans 7,15 g d'eau et on
disperse ce-tte solution dans un mélange contenan-t 68,53 g de -toluène,
17,16 g d'aérosol OT et 0,71 g d'azobisisobutyronitrile. Le système
transparent et stable est dégazé et maintenu à 60~C pendant 10 minutes.
On obtient un microlatex stable e-t transparent~
La masse moléculaire du polyacrylamide ainsi obtenu est égale à 5.106.
*(marque de co ~ erce)
'Q.
~; ~
_xemple 6 : On dissout 4,76 g d'acrylamide dans 4,70 g d'eau et on
disperse ce-tte solution dans un mélange contenant 166,72 g de toluène,
15,86 g de butanol, 7,92 g de dodécylsulfate de sodium et 0,03 g de
benzoine-éthyléther. Le système transparent obtenu est dégazé, mis sous
a-tmosphère d'azote et irradié à l'aide d'un rayonnement ultra-violet
à 20C durant 12 minutes. La conversion en polyacrylamide est quan-ti-
tative et la transparence, et la viscosi-té du microlatex évoluent peu
au cours de la polymérisation.
Exemple 7 : On dissout 7,8 g de vinylpyrrolidone dans 7,8 g d'eau et on
disperse cette solution dans un mélange contenant 70,37 g de ~ -heptane,
17,89 g d'Aerosol OT*et 0,06 g de benzoine-éthyléther C6HsCH(OC2Hs)CO
C6Hs. Le mélange transparent résultant est irradié à l'aide d'un rayon-
nement ultra-violet. La conversion en microlatex de polyvinylpyrroli-
done transparent est égale à 90%.
Exemple 8 : On dissout 4,49 g de (3-sulfopropyl)-2-vinylpyridinium
bétaine, CH2 = CH - ~ , dans 5,36 g d'eau et on disperse
N+ ~CH2)3 - S8
cette solution dans un mélange contenant 71,82 g de toluène, 18,24 g
d'Aerosol OT et 0,05 g de persulfate de potassium K2 82 8 La solu-
tion reste transparente et fluide lorsqu'elle est chauffée à 50C
durant 16 heures. On obtient un microlatex transparent de haut poids
moléculaire. Le polymère es-t isolé sous forme d'une poudre très fine,
par précipitation du mélange dans un excès de méthanol.
Exemple 9 : A 51,6 g de dioctyl sulf`osuccinate de sodium en solu-tion
dans 206~g de toluène, on ajoute 42 g d'une solution à 50% poids d'a-
crylamide dans l'eau. La microémulsion inverse transparen-te ainsi
obtenue est dégazée puis irradiée avec une lampe UV pendant 15 minutes.
On obtient un microlatex transparent par précipita-tion d'une partie
du microlatex ainsi obtenu dans l'acétone, lavages successifs avec de
l'acétone et du méthanol et séchage jusqu'à poids constant, on obtient,
avec une conversion de 95~/o~du polyacrylamide possédant une masse molé-
culaire viscosimétrique égale à 10,3.106.
* (marque de commerce)
, .
¢~ 3~
13
A une autre partie du microlatex (150 g), on ajoute 2,49 g d'hydroxyde
de potassium en solution dans 11,4 g d'eau. Le mélange réactionnel est
chauffé pendant 2 heures à 65~C puis 2 heures à 90C. Le polymère
obtenu après lavages à l'acétone et au méthanol e-t séchage possède un
taux d'hydrolyse voisin de 30%, tel que déterminé par dosage potentio-
mé-trique. La viscosité intrinsèque ( ~) de ce copolymère, dissout dans
une eau contenant 0,1 M de NaCl, a é-té trouvée égale à 4.800 cm3/g sur
la base de mesures effectuées à l'aide d'un viscosimètre LS 30 de la
société Contraves et extrapolées à concentration et à gradient nuls.
Une solution de ce copolymère (concentration = 1000 ppm en poids) a
ensuite été préparée en dispersant le microlatex dans une eau de gise-
ment contenant approximativement 30 g/l de sels dissous dont 8,6 g/l
d'ions Na+, 1,3 g/l d'ions Ca++ et 0,3 g/l d'ions Mg++. Cette solution
a ensuite été soumise à un test de filtration classique consis-tant :
1) au passage à travers des filtres Millipore de 8 ~ m en
série dont le rayon des pores rp a été choisi en fonction de la perméa-
bilité des échantillons de roche provenant du gisemen-t à traiter
rp = ~ k où k est la perméabilité et ~ la porosité). L'injection se
fait à une vitesse constante de Vinj~= 0,25 mètre ~arjour àl'aide d'une
pompe à double effet et à une température de 45C. On mesure la perte
de charge en mm Hg aux bornes du support de filtres contenant 3 fil-tres
Millipore*de 8 ~ m en série et l'on traduit les résultats obtenus en
réduction de mob lité R A Cette dernière est définie comme le rapport
des pertes de charge occasionnées par le passage de la solu-tion de poly-
mère par rapport à celles dues au passage de l'eau de gisement.
2) à la mesure des viscosi-tés relatives de la solution de
polymère avan-t et après passage à travers les filtres.
3) à la circulation à -travers ces mêmes fil-tres, à des
vi-tesses dirférentes, de la solu-tion de polymère et à l'é-tablissemen-t
de la courbe ~,l = f (VinjO)
4) à la circulation d'eau de gisement sui-te à la solution
de polymère à des vi-tesses de circula-tion différentes et à l'é-tablis-
sement de la courbe Rk = f (Vin~ Rk étant la réduction de perméabilité
* (marque de commerce)
,~
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observée avec l'eau de gisement.
Le tableau 1 rassemble l'ensemble des résultats obtenus rnontrant la
qualité de la solu-tion de polymère et en parti~culier l'absence de tout
colmatage.
Tableau 1 Test de filtrabilité à travers des filtres Millipore de
8~lm en série
_ ~ _ _
Vitesse de circulation RA Rk ~ rel
en m/j _ _ .
0,5 4,7 1,354,70
1 4,7 1,354,68
2 4,7 1,474,62
5,85 1,824,35
8,1 2,15,05
On constate par ailleurs que la viscosité relative de la solution de
polymère avant et après passage à travers les filtres demeure inchangée
( ~ rel = 3,13) ce qui confirme l'absence de tout colmatage des filtres.
A partir du même microlatex on prépare à présent une solu-tion dans la
meme eau de gisement (30 g/l de sels dissous)et contenant 2000 ppm de
polymère. Cette solution est ensuite injectée dans une carotte de gi-
15 sement (L = 10 cm, d = 2,5 cm, k = 490 mD) (k = perrnéabilité à l'eau,
exprimée en milli-Darcy) à la vitesse de 0,4 m/jour et on procede comme
précédemment à la mesure des pertes de charge aux bornes de la carotte.
On détermine ainsi les valeurs de RA pour la solution de polymère et de
Rk pour la circulation à l'eau après passage du polymère pour différentes
vitesses de circulation.
Par ailleurs à l'aide du viscosimètre LS 30 de Contraves on détermine
les valeurs de la viscosité relative ~ rel pour différents gradien-ts de
vitesse.
*(marque de commerce)
.
L,es résultats du tableau 2 montrent l'ap-titude du microlatex à la cir-
culation en milieu poreux, en particulier une viscosité apparente en
milieu poreux supérieure à 10 est obtenue, permrttant d'utiLiser ce
polymère comrrIe -tampon de rnobilité à la suite de la solution de tensio-
ac-tif préalablemen-t injectee. Aucun colmatage de la face d'entrée de la
carotte de gisement n'est, par ailleurs, détecté.
Tableau 2 Test de filtrabilité à -travers une carotte de gisement.
I _
Vitesse de circulation R,~ Rk ~ rel
en m/j LS 30
0,4 13,8 1,5 12,3
0,8 13,9 1,5 11,8
2 13,9 1,55 10,3
4 15,1 1,6 9,3
_ 27 1,75 7,8
Prévention des venues d'eau dans les puits producteurs
Un milieu poreux (L = lO cm, sec-tion 20 cm2), constitué par le mélangede 84% de sable grossier (granulométrie 200 à 300 ~ ), 8% de silice
calibrée (granulométrie 15 à 80 ~ ) ainsi que de 4% de montrnorilloni-te
et de 4% de kaolinite e-t possédant une perméabilité à l'eau voisine de
l darcy es-t sa-turé à l'aide d'une saumure contenant 20 g/l de NaCl
(30C). On injec-te dans ce milieu poreux une solu-tion du copolymère
acrylamide. acrylate préparé à par-tir du microlatex correspondant, e-t
dispersé à raison de 1600 mg/l dans l'eau contenan-t 20 g/l de NaCl.
Cet-te solu-tion possède une viscosité de 7,9 cps. On en injecte urIe
quantité égale à environ lO fois le volume de pores pour assurer la
satura-tion complè-te de la caro-t-te e-t on procède ensuite au déplacement
de la solution de polymère par de l'eau contenant 20 g/l de NaCl
jus~u'à ob-tenir une stabilisation des pertes de charge aux bornes de la
carotte. Le rapport des perméabili-tés à l'eau après et avant injection
2~
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de la solutiorl de polymère est de 7.
En renouvelant la même expérience sur un milieu poreux identique mais
avec une sol.ution con-tenant 3000 ppm de copolymère, on ob-tien-t une
valeur de la réduction de perrnéabiLité de 12,3.
Ces expériences montren-t d'une part que le copolymère peut ê-tre aisé-ment injecté dans un sable argileux de perméabili-té moyenne e-t peu-t
être u-tilisé pour la réduction des venues d'eau dans les pui-ts produc-
teurs.
Exemple 10 A 30 g de dioctyl-sulfosuccinate de sodium en solu-tion dans
115 g de toluène contenant 10 mg d'AIBN on ajoute 25 g d'une solution
aqueuse contenant 2 g de carbonate de po-tassium et 7 g d'acrylamide -
Le mélange transparent et stable est dégazé puis irradié avec une lampe
UV pendant 1 heure. Le mélange est ensuite chauffé pendant 2 heures à
65C. On obtient un microlatex transparent de haut poids moléculaire.
~ne fraction du polymère es-t isolée par précipi-tation dans l'acétone,
lavée plusieurs fois à l'acétone e-t au méthanol et enfin séchée jusqu'
à poids constant. Le polyacryl.amide ainsi ob-tenu possède un taux d'hy-
drolyse voisin de 20%.
