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1~L82;~9
La présente invention se rapporte à un procédé de récupération du pé-
trole à partir de réservoirs souterrains et plus particulièrement à un
procédé de récupération du pétrole au moyen de tensioactif. De manière
encore plus particulière, cette invention concerne un procédé de
récupération du pétrole qui utilise un ou plusieurs tensioactifs
anioniques de la famille des esters d'acides ~-sulfocarboxyliques.
Cette famille de tensioactifs présente l'intéret particulier d'etre
constituée d'une gamme de produits possédant une grande efficacité
dans une large zone de concentrations salines. Certains me~bres de
cette famille sont, en effet, stables dans des formations dont l'f~au
présente de fortes salinités, en particulier de fortes concentrations
en ions divalents, comme le calcium ou le magnésium.
~ans la récupération du pétrole à partir de gisements souterrains, il
n'est habituellementpossible de récupérer qu'une faible partie de
l'huile en place au moyen des méthodes de la récupération dite pri-
maire, lesquelles méthodes utilisent seulement les forces naturelles
présentes dans le gisement (décompression des fluides, expansion des
gaz dissous, expansion du dome de gaz, poussée de l'aquifère, etc.).
Le taux d'une telle récupération est, en moyenne, de 15 % de l'huile
en place. Aussi, une grande variété de techniques supplémentaires ont
été employées dans le but d'augmenter la récupération de l'huile. Une
~2~ 2~
des méthodes de récupération supplémentaire les plus répandues est le
balayage à l'eau, qui implique l'injection d'eau dans le réservoir.
Paur améliorer l'efficacité de ce dernier procédé, et en particulier
pour améliorer l'efficacité du déplacement microscopique, on peut
ajouter à l'eau un agent de surface qui va provoquer un abaissement
de la tension interfaciale eau/huile et agir sur les forces
capillaires responsables du piégeage de l'huile dans les pores de
la roche-réservoir.
Oe nombreux tensioactifs ont été proposés pour des opérations de
récupération assistée du pétrole, en particulier des sulfonates de
pétrole, des alkylsulfonates, des alkylarylsulfonates, des alkyl-
sulfates, des alkylarylsulfates, des alkyl-ou alkylarylsulfates
polyoxyéthylés, des sels d'alkylpyridinium, des sels d'arnmonium
quaternaire, des alcools polyoxyéthylés, des alkylphénols polyoxy-
éthylés, des dérivés à structure bétalnique, etc...
Beaucoup de ces tensioactifs ne sont satisfaisants que dans quelquescas, particulièrement dans des formations dont la salinité totale
et la concentration en ions divalents ~en particulier calcium et
magnésium) sont relativement faibles, c'est à dire en général
inférieures à 5 - 10 g/l pour la salinité totale, avec une concentra-
tion en ions divalents inférieure à 500 ppm.
La limitation majeure à l'utilisation de la plupart des tensioactifs
est leur tendance à précipiter lorsqu'ils sont exposés à des concen-
trations élevées en sels. Oe plus, leurs performances sont a-ffaiblies
par la présence des sels, même lorsque la concentration de ces derniers
est largement inférieure à celle causant leur précipitation, par
exemple entre 20 et-30 g~l.
Oans le cas de moyennes ou fortes salini-tés, il a parfois été
recommandé d'utiliser certains mélanges de tensioactifs anioniques et
non-ioniques, mais l'usage de ces mélanges pose certains problèmes :
ceux découlan-t d'une adsorption sélective d'un des deux produits
plutôt que l'autre et ceux associés à la température du réservoir, le
dérivé non-ionique ayant une solubilité décroissante avec la tempé-
rature ~point de trouble).
La présente invention concerne un procédé de reoupération assistée du
pétrole utilisable dans des formations dont les concentrations en sels
peuvent varier dans de larges limites. Le tensioactif est un mono-
ou un di- ester d'acide ~-sulfocarboxylique ayant l'une dss formules
générales suivantes :
R - CH - COO - R'
!i3 MR - CH ~ C - O -R" - O - C - CH - R
O O
`iO3~M~ ~ jO3CMC
où : R est un radical alkyle ou arylalkyle dont la cha1ne alkyle
possède de 5 à 25 atomes de carbone ;
R' un radical alkyle ou arylalkyle dont la cha~ne alkyle
possède de l à 25 atomes de carbone ou encore un radical de type
-~CH2)xO~ Z
x étant un nombre entier pouvant prendre les valeurs de l à 12,
y un nombre entier pouvant prendre les valeurs de l à 50,
Z l'atome d'hydrogène ou un radical méthyle ou éthyle ;
ledit radical R' pouvant ê-tre substitué par au moins un groupement
organique polaire monovalent, de préférence ionisable, tel que
par exemple un groupement sulfonique ou carboxylique.
R" un radical alkylidène ou arylalkylidène dont la chaîne alkylidène
~%~8~Z~
possède de l à 25 atomes de carbone ou encore un radical de type
~tCH2)X - ~CH2)x
x étant un nombrs entier pouvant prendre les valeurs de l à ]2
et y un nombre sntier pouvant prendre les valeurs de l à 50 ;
et M un cation métallique (alcalin ou alcalinoterreux, en parti-
culier lithium, sodium, potassium, magnésium, calcium) ou un ion
ammonium tcomme par exemple ammonium, triéthanolammonium, triethyl-
ammonium, pyridinium etcO..) . Dans le cas des métaux alcalino-terreux
tdivalsnts), M représents en fait un demi-cation 2 M . Cependant,
M~ est le plus souvent un cation monovalent.
A titre d'exemples non limitatifs d'esters qui conviennent en tant
qu'agents tensioactlfs pour la récupération assistée du pétrole
suivant l'invention, on peut citer -
1 ~a -lsulfonate de sodium) dodacanoate de méthyle
l'~-(sulfonate de potassium) dodécanoate d'éthyle I
~ sulfonate de sodium) mono-dodécanoate de triéthyléneglycol J
l'a,~ disulfonate de sodium) dldodécanoate d'éthyléneglycol
l'a-~sulfonate d'ammonium) palmitate de propyle ;
l'a-~sulfonate de sodium) stéarate de butyle J .
l'~-~sulfonate de diéthylamlne~ myristate d'isopropyle ~
l'a-(sulfonate de triethanolamrr~nium) stéarate de rnéthyle :
lta-(sulfonate de sodium) palmitate de méthyle ;
l'a-~sulfonate de sodium) monopalmitate de propylèneglycol, et
~ sulfonate de sodium) monobéhfnate de (sulfonate de sodium)-2 éthyle.
25 Les groupements R, R' et R" seront choisis en fonction de la concen-
tration salina de l'eau du gisement à traiter. Cette famille d'esters
d'acide~ a-sulfocarboxyliques permet de disposer d'une lar~e gamme
de produits, de synthèse aisée, pouvant être choisis "sur mesure"
en -fonction des caractéristiques du réservolr souterrain.
.. ...
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D'autre part, certains produits de cet-te -Famille d'esters d'acides
~-sulfocarboxyliques peuvent être préparés à partir de matières
premières naturelles, animales ou végétales, appartenan-t à la classe
des corps gras, huiles et graisses, comme le suif, les huiles de
colza, de soja, de palme, de noix de coco, etc... c'est à dire à
partir de matières premières dont la production et le prix sont
relativement peu dépendants des -Fluctuations du marché pétrolier.
La technologie de fabrication de ces esters d'acides gras ~ - sulfonés
a déjà fait l'objet de nombreuses publications tA.J. STIRTON, the
Journal of the Amer. Oil Chemists', Vol. 39, Nov. 1962, p 490-496
W. STEIN et H. BAUMAN, même ref. Vol. 52, Sept. 1975, p 323-329 :
B.L. KAPUR, J.M. SOLOMON et B.R. BLUESTEIN, même réf., Vol. 55,
Juin l973, p 549-557) et certains produits sont déjà commercialisés.
On peut également citer les brevets US 3,128,294 et 3,173,940.
Ces esters d'acides ~-sulfocarboxyliques sont, de manière inattendue,
extrêmement résistants à i'hydrolyse, comparés aux esters d'acides
gras, et ceci sur une gamme de pH pouvan-t aller de 3,5 à 9,5 et à des
températures pouvant atteindre et même dépasser 80C.
Dans le cadre de la présente invention, ces tensioactifs de la famille
des esters ~-sulfocarboxyliques pourront être mis en oeuvre suivant
plusieurs techniques et être employés seuls ou en mélanges, y compris
avec d'autres tensio-actifs anioniques tsulfonates de pétrole,
sulfonates d'oléfines, etc...) ou non-ioniques ~alkylphénols polyoxy-
éthylés, alcools polyoxyéthylés, etc...).
Une première technique de mise en oeuvre consiste à utiliser une
solution aqueuse du tensioacti~ à des concentrations, de préFérence,
de l'ordre de 0,5 à lO % en poids en produit actif. les volumes
injectés représentant; de préFérence, 20 à 30 % du volume des pores,
les propriétés rhéologiques du système étant éventuellement ajustées
par l'incorporation à la solution d'un polymère hydrosoluble. Une
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seconde technique consiste à injecter un volume plus réduit d'une
solution pouvant contenir, de préférence, jusqu'à 30 % en poids de
tensioacti-f, comptés en matière active, et des tenëurs en eau, huile
hydrocarbonée et cotensioactif éventuel variables, ce qui revient à
utiliser des microémulsions.
Dans le cadre plus particulier d'utilisation des tensioactifs de
l'invention sous la forme de microémulsion, le coagent tensioactif
pourra être choisi parmi ceux de l'art connu, notamment parmi
différents mono alcools aliphatiques, alicycliques, aromatique -
aliphatiques, comme par exemple les alcools isopropylique, butylique,isobutylique, amylique, isoamylique, hexylique, heptylique, octylique,
le cyclohexanol et l'alcool benzylique ou parmi les mono-éthers d'alkyle
d'alkylèneglycols comme par exemple le monobutyléther de l'éthyléne-
glycol, cette énumération étant donnés à titre illustratif, sans
aucun caractère limitatif. Les proportions de coagent tensioactif
sont bien connuesdans l'art ; en général 50 à 150 parties en poids
d'alcool sont avantageusement employées avec 100 parties de tensio-
actif.
D'autre part, la nature de l'hydrocarbure et la salinité éventuelle
de l'eau commandent les proportions de tensioactif à employPr pour
rester dans les limites de stabilité de la microémulsion~ On peut
simplement indiquer que cette quantité est le plus souvent, en parti-
culier pour les microémulsions de l'eau salée avec des hydrocarburss
paraffiniques, d'environ 1 à 30 parties en poids pour 100 parties
de mélange microémulsionné : cette proportion est en général de
l'ordre de 1 à 15 parties pour 100 de la microémulsion, lorsque
l'hydrocarbure et l'eau sont en quantités sensiblement égales.
L'invention est illustrée par les exemples non limitatifs qui suivent,
Ces exemples indiquent pour différents éléments de la famille des
esters ~-sulfocarboxyliques la salinité optimale et les paramètres
de solubilisation.
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EXEMPLES 1 à E~
. .
Le principe consiste à préparer des mélanges polyphasiques décrivant
les transitions I~ notations de WINSORi par augmentation
de la salinité de l'eau. On détermine les quantités d'huile et d'eau
solubilisées par la phase micellaire. La salinité qui conduit à ~'
l'égalité de ces quantités est arbitrairement définie comme la
salinité optimale (S.O.).
Les paramètres de solubilisation ~P.S.) sont calculés comme suit :
poids eau initial - poids eau en excès
P.S. eau = - - - -- -
poids eau initial
P S. huil poids huile initial - poids huile excès
poids huile initial
On prépare la formulation suivante :
n-dodécane 4,5 g
tensioactif 0,25 g
n-butanol 0,25 g
saumure 4.5 g
La saumure est constituée d'eau, de NaCl et de CaC12 dans la
proportion de 9 parts de NaCl pour 1 part de CaC12.
Dans le tableau suivant, on a indiqué la nature de l'ester d'acide
~-sulfocarboxylique utilisé comme tensioactif et les valeurs obtenues
pour la salinité optimale ~S.O.~ et les paramètres de solubilisation
~P.S.), aux températures indiquées.
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EX Ester d acide ~-sulfo- SØ tg/l) . P.S.
carboxylique a 25C à 80C a 25C ¦à 30C
1 ~(sulfonate de sodium~ `:
palmitate de méthyle _ 180 _ 0 18
2 ~[sulfonate de sodium~
palmitate d éthyle 135 120 0 16 0 15
3 ~(sulfonate de sodium~
palmitate d isopropyle 75 750 17 0 16
4 ~.tsulfonate de sodium~
palmitate de n-butyle 30 30 0 18 0 18
5 ~tsulfonate de sodium)
stéarate de méthyle 150 120 0 28 0 27
6 ~tsulfonate de sodium)
stéarate de propyle 45 30 0 21 0 26
7 atsulfonate de sodium)
stéarate de n-butyle 22 18 0 33 0 32
8 ~tsulfonate de sodium~
tallowate de méthyle~-180 _ 0 19 _
. ___ .
A 80C on obtient un système triphasique pour des concentra-
tions salines allant de 150 à Z00 g/1.
Mélange d acides gras du suif.
