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CONTINENTAL OIL COMPANY
La présente invention se rapporte générale- ment ,à la technique d'exploration et d'exploitation de dép8ts souterrains d'hydrocarbures, et elle concerne en, particulier des procédés d'enlèvement des fluides provenant des couches souterraines à travers un trou de sonde, en formant dans ce trou une mousse ayant l'aptitude de transporter ces fluides jusqu'au sommet du trou de sonde ou puits.
Suivant un aspect encore plus précis mais non limitatif, l'invention concerne certains nouveaux types d'agents de moussage qui sont très officaces pour faire mousser l'eau douce, les saumures et les eaux transportant des hydrocarbures qu'on ren-
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contre au cours du processus de forage de puits à 1'-aide d'un fluide de forage gazeux, ainsi que des procédés de forage à l'air en utilisant ces agents de moussage.
Dans le forage des puits de pétrole et de gaz naturel, l'emploi d'air ou d'un gaz comprimé comme' fluide de circulation à la place des boues d'un usage plus connu est de plus en plus répandu. Le forage à l'air comprimé présente un certain nombre d'avantages incontestables par rapport au forage avec des boues, et notamment une plus grande rapidité de forage, une vie utile prolongée des trépans et une réduction des problèmes de transmission de chaleur grâce au taux de circulation accru qu'on obtient de la sorte. Toutefois, dans cet-Ge technique de forage à l'air, il reste encore un problème de grande importance qui n'a pas été résolu de façon satisfaisante.
Ce problème concerne l'irruption de courants allant de moyens aux lourds Je certains fluides dans le trou de sonde pendont le forage. habituellement, le fluide souterrain qui pénètre dans le puits est de l'eau innée contenant des concentrations variables de sel. Dans certains cas, cette eau peut contenir des petites proportions d'hydrocarbures liquides et parfois, elle peut être à la fois d'une salinité relativement élevée et d'une te- lieu+, supérieure a.ux traces habituelles de pétrole brut.
Lorsque de tels fluides souterrains pénètrent dans le trou de sonde pendant.le forage à l'air, le liquide nouille les débris enlevés par les trépans, en augnentant 1,... charge sur le trépan et en obligent les débris à se coller et à s'enrouler sur le trépan, sur
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le collier de forage et sur les tubes de forage. Il
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en résulte une li:1ittion -l'écoulement qui. comprime le fluide de foae gazeux; en c=baissant sa capacité de lel,Ta¯e et en provoquant une perte du refoulement et le cas échéant le coincement des trains de tubes, à moins que des- palliativeu nt- soient prises.
Puisqu'on rencontre de l'eau dans plus de 80 % des puits explorée, la solution aux qui se posent par suite de l'irruption de l'eau a fait l'objet
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d'études t d'efforts conciirab1es.
Les tentatives pour résoudre le problème qui S0 poe:: h la suite de ).'irruption dus fluides nouterrains et pour )?0rnett!'e la continuation du forage à l'nir Jans aucune interruption étaient .juaqu' à pré- sent axées sur plusieurs concept..-.'. On utilise nar exemple des siphons et accessoire comme
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des vannes de levage du tas 1j c.e: .'ispasi.t.fs de .1inutaee, avec des résultats relativr.iL1t .".tables lorsque l'irruption d'eau se produis av. u¯ débit important. Cepnf.J.IlJG de telles installations sont coûteuses et ne sont pas toujours justifiées nour des puits "marginaux" cu cou: ne produisant cye fi u d'eau.
Dans les cas de faibles decits ''.'irruption d'eau, c'est-à-dire dans des puits "à ,tintl3111cnt!l, une injection périodique d'rau dans le courant tï r,ir peut e:.pêcner l'agglomération et If coll..),.e des débris, nais cette opération doit avoir lieu à des intervalles cor-
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rects pour e"lp6ch.,r des accumulations trop importantes sur les parois du trou de sonde.
La technique la plus récente qu'on a utilisée pour enlever les fluides .d'est souterrains des puits forés
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à l'air est ce qu'on appelle la technique de forage avec mousse. L'utilisation de mousse ou d'un brouil- lard comme fluide de forage s'est déjà révélée très effi- cace pour maintenir des débits importants de forage en présence d'irruption d'eau souterraine à un taux de par exemple de 22? à 9.800 litres/heure. Le forage à la mousse reste économique pour des couches interes- santes à une profondeur pouvant atteindre 1200 mètres et avec des irruptions d'eau atteignant 82.000 litres à l'heure.
De plus, le forage à la mousse permet d'enlever les débris mouillés du trou de sonde à des pressions plus faibles, et on observe une moindre for- mation de bourbe dans le trou de sonde puisque la pression dans celui-ci est plus stabilisée.
Dans le forage à la mousse, on injecte ha- bituellement les ingrédients chimiques servant à pro- duire des mousses dans le courant d'air avant son ad- miscion dans la colonne, Après passage au delà du trépan, le mélange chimique d'air et d'une substance aqueuse remonte le long de la zone annulaire en venant en contact avec l'eau souterraine et en la soulevant.
Il se forme une mousse à la fois dense, légère et méta- stable qui remonte à la surface de la zone annulaire du puits. A la surface, la mousse et les débris qu'elle entratne sont déviés par une tête de forage dans une canalisation sous pression pour les écarter de la région du puits. La quantité d'agent de moussage qu'on injecte varie selon la quantité d'eau dans le trou et sa teneur en sel et en hydrocarbures. avec l'intérêt rapidement croissant que les spécialistes portent au forage à la mousse, on a fait
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des efforts continuels pour mettre au point des agents de moussage améliorés. La technique des surfactifs et des mousses n'est pas d'une origine aussi récente que le i'orage à la mousse des puits.
Il n'en reste'. pas moine que la connaissance des facteurs qui influent sur la formation des mousses ainsi que dos conditions conférant certaines propriétés à des types différents de mousses est assez réduite. Les mousses dynamiques sont notamment des systèmes physico-chimiques complexes dont les propriétés ne peuvent 8tre ni expliquées ni prévues avec de simples observations.
De plus, en raison des propriétés spéciales qui caractérisent les fluides souterrains et des conditions qui existent dans le ford d'un trou de sonde, un grand nombre de principes qui servaient jusqu'à présent pour guider le choix de l'agent de mouscage pour un usage différent) ne conviennent pas lorsqu'il s'agit de sé- lectionner l'agent le plus efficace pour le forage à la mousse. Un grand nombre de surf actifs parmi les meilleurs qu'on trouve dans des détersifs vendus pour usages domestiqua et autres se sont comportés do façon médiocre quand il s'agissait d'enlever les liquides souterrains des trous de sonde.
Par exemple on peut indiquer que les agents figurant dans les ouvrages spécialisés cornue étant les meilleurs agents de moussage sont les surfactifs anioniques, et en effet ces surf actifs se comportent d'une façon excellente pour donner de la mousse dans des shampooings et dans les compositions pour laver la vaisselle. cependant les surfactifs anioniques sont détruits à nau près entièrement dans des conditions existant dans un puits.
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Un grand nombre parmi les agents de moussage possédant une bonne stabilité de mousse dans l'eau douce ou potable ne supportent guèré les saumures ou les eaux dures. En raison de ces inconvénients, les spécialistes des puits en sont venus à considérer les surf actifs anioniques comme inférieurs à d'autres types de surf actif s, en particulier les non-ioniques.
Les surfactifs cationiques ont été considé- rés d'une façon générale comme supportant mieux les saumures que ne le font les anioniques. Toutefois, ils sont très fortement adsorbés sur les débris de forage et peuvent m8me perdre toute activité en présence de solides pulvérisés.
En raison de leur insensibilité relative aux contaminants qu'on trouve dans l'eau souterraine, par exemple le chlbrure de sodium et le sulfate de calcium, et par suite de la tendance réduite des débris à le@ adsorber: les agents de moussage non ioniques ont été considérés jusqu'à présent comme les plus appropriés pour les opérations de forage à la mousse.
On a mis au point des agents efficaces à utiliser à la fois dans l'eau douce et dans la saumure, bien que dans des saumures concentrées l'efficacité de moussage soit en général un eu réduite.
Malgré des recherches poussées sur des nombreux types d'agents de moussage, on est obligé d'ad- n'étire qu'il n'existe toujours pas d'agent de moussage qui est hautement efficace à la fois dans l'eau douce, dans les saumures et dans los saumures entraînant des traccs relativement importantes d'hydrocarbures. Dans les mélanges de pétrole et de saumure, la mousse formée
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par les agents non-ioniques est habituellement brisée par le pétrole:. D'autre part, les surfacifs assez rares qui se comportent bien dans le pétrole ou dans dos fluides aqueux contenant du pétrole ou une huile ne se comportent pas de façon satisfaisante dans les saumures et dans les eaux douces.
Un autre problème qui n'a pas été résolu de façon satisfaisante est celui de la corrosion. Bien que les agents de moussage ne soient pas corrosifs en eux-mêmes, la plupart d'entre-eu:: sont également d'excellents détersifs. Il en résulte que ces agents nettaient les surfaces métalliques des trains de tubage pour les débarrasser des pellicules huileuses, et ces surfaces se trouvent ainsi exposées aux eaux salines qui accélèrent leur corrosion.
Il est particulièrement ainsi avec des agents moussants huileux qui sont en général des solvants pour de nombreux hydrocarbures, Pour tenter de résoudre le problème de la corrosion, il est devenu de pratique courante d'incorporer des quatites importantes de chaux dans les fluides souterrains. 'Cependant la présence de concentrations im- portantes d'ions calcium dans les fluides a pour effet de rendre inefficaces un grand nombre d'agents de moussage qui conviennent parfaitement par ailleurs.
La présente invention vice donc a fournir des types nouveaux d'agents de moussage en vue de leur application dans le forage à l'air et à la mousse des puits de pétrole ot de gaz naturel, D'une façon générale, les agents de moussue de l'invention sont dos typon particuliers de surfactifs anioniques, et la Demanderesse, a trouvé qu'ils étaient efficaces dans la
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sauuure, dans les mélanges de saumure et de pétrole, et en présence des débris de forage. Une forte concen- tration en chaux n'affecte pas l'efficacité de ces agents et, dans chacun des cas mentionnés, ces agents produisent une mousse dense et se drainant lentement.
Les agents conviennent pour un intervalle important de concentrations et de débits de courant d'air. Ces propriétés sont tout à fait inattendues si l'on con- sidère la caractère anionique des surf actif s utilisés.
L'invention a également pour but de fournir des agents de moussage efficace à appliquer dans le forage à la mousse des puits de pétrole et de gaz, qui sont moins coûteux que beaucoup des surfactifs précé- de;nuent proposés dans ce but.
L'invention vise encore à fournir de tels agents dont l'utilisation est plus universelle en ce qui concerne les conditions qu'on peut rencontrer dans le forage à l'air des puits de pétrole et de gaz, par comparaison avec les agents de moussage con- nus. D'autres buts et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va en être faite ci- après.
Très généralement, l'invention fournit un procédé de moussage des fluides souterrains du type posant les problèmes énumérés plus haut dans le cadre du forage à l'air des puits. Le moussage d'un tel fluide se fait par incorporation aux fluides de certains nouveaux agents de moussage et par agitation du mélange de l'agent de moussago et du fluide afin de mélanger l'air ou un autre gaz avec l'agent. L'in- vention fournit également certaines compositions nou-
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yelles d'agents de moussage pour la mise en oeuvre desdite procédés.
Pour développer quelque peu l'énoncé sommaire de l'invention qui a été fait au paragraphe précédent, on ajoutera que le terme "fluide" est utilisé dans son sens le plus général et englobe à la fois les liquides et les gaz, attendu que les matières qui gênent le forage à l'air lorsqu'elles envahissent le trou de sonde du puits peuvent être aussi bien liquides que gazeuses, bien que de toute évidence le rôle des liquides dans ce sens soit prédominant.
De même, bien que dans le procédé de forage à l'air, on associe habituellement les agents de moussage de l'invention avec les fluides par injection de ces agents ou de solutions ou dispersions aqueuses contenant ces agents. dans l'air ci. circulation, ces agents conservent une très grande utilité lorsqu'on les introduit dans les fluides par un autre moyen lorsqu'on désire que les fluides moussant;; soient -transportés d'un emplacement à un autre, comme cela se produit par exemple lors de l'élimination de l'eau des réservoirs souterrains de stockage de gaz, etc.
Pour agiter le mélange du fluide et de l'agent de moussage, on peut avoir recours à de nombreuses méthodes, v compris évidemment la circulation du milieu gazeux à travers le fluide au cours de l'opération de forage à l'air. Lorsqu'on utilise les agents pour décharger l'eau'des puits produisant du . gaz , le gaz produit lui-même fournit fréquemment l'agitation requise.
On a découvert que les compositions utiles pour le forage à la mousse des puits et dont l'ingré-
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dient de moussage peut être un composé du même type chimique que ceux qu'on utilise dans les compositions pour détersifs industriels et domestiques, n'ont pas avantageusement la même tensio-activité que les déter- sifs considérés. En d'autres termes, on a trouvé que les agents les plus efficaces pour le forage à la mousse doivent être plue hydrophiles que les détersifs classiques. Les compositions de moussage de l'invention seront donc mcins efficaces comme détersifs que les détersifs de moussage classiques.
Le caractère hydrophile des compositions de moussage considérées peut être augmenté au delà des valeurs considérées cornue optimales dans les détersifs de plusieurs façons différentes,et par exemple en augmentant la quantité d'oxyde d'éthylène qu'on incorpore dans un alkanol ou un alkylphénol avant la formation de son sulfato, par sulfatation des détersifs éthoxylés du type amine alkylique primaire, de sorte que le rapport molaire du groupe sulfate à l'aminé est supérieur à 1:1, et/ou par l'utilisation d'un ingrédient hydrophobe d'un poids moléculaire inférieur à la normale., par exemple d'un alcool contenant 8 à 10 atomes de carbone.
D'autres procédés pour augmenter le caractère hydrophile des composés détersifs au delà de l'optimum considéré pour les détersifs domestiques sont également valables aux fins de l'invention.
Un groupe de surfactifs anioniques envisagé par l'invention est consitué par les éthoxylates sulfatés hydrosolubles des alkanols primaires normaux.
Ces éthoxylates sulfatés des alkanols primaires normaux peuvent être utilisés seuls ou en mélange et
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répondent à la formule générale :
R (CH2-0-CH2)n OS03M dans laquelle R représente un groupe alkylo contenant en moyenne 8 à 14 atomes de carbone et les radicaux alkyle individuels peuvent contenir de 6 à 18 atomes de carbone, n est'un nombre entier choisi pour donner
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une teneur en Cthoxy comprise entre 20 et 75 % on poids, par .rapport au poids de l'éthoxylati d'alcool non sulfaté, et enfin Il'!' est choisi dans le groupe comprenant un radical ammonium, un Groupe aminé ou un
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ion métallique et notanjient un ion d'un métal faisant partie des groupes alcalin et alcalino-terreux dans la classification periodique des éléments,
et par exemple un ion lithium, potassium, magnésium, calcium, strontium et baryum. Parmi les comptés de ce type, on peut
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mentionner .les hexyl-étl,oxy-sulfate de baryum, octyl- éthoxy-sulfate de magnésium, nonyl-éthoxy-sulfate de lithium, dc:cyl-4thox-culfate de potassium, décyl- -thoxy-sulfatc: d'ammonium, undécyl-éthoxy-uulfate de calcium, dodécyl-éthoxy-sulfate de sodium, tridéoyl- étho;r.y-sulfate d'ammonium, tétradécyl-éthoxy-sulfate de lithium, pentad-cyl-éthoxy-sulfate de sodium, hexadécyl-étho:1.-y-sulfatc d'ammonium, heptad.c;,1-étho:cysulfate d'ammonium et octad6cyl-éthoÀ-y-sulfate d'am- monium.
Aussi bien les composés individuols que les mélanges des composés possédant la formule générale cidessus sont efficaces comme agents de moussage dans la majorité des fluides souterrains qu'on rencontre pendant le forage à l'air. Parmi les espèces. individuelles utilisables, on a obtenu des meilleurs résultats on
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utilisant des éthoxylates sulfatés provenant des alkanols éthoxylés d'octyle, de décyle, de dodécyle ou de lauryle, respectivement,, en C8 à C12, contenant entre 40 et 60 % d'oxyde d'éthylènc. Les cations préfé- rés des composés (M dans la formule ci-dessus) sont le sodium et l'ammonium.
Il convient cependant de signaler que le choix d'un éthoxylate sulfaté particulier dépend dans une certaine mesure des conditions qui existent dans le puits où l'agent de moussago sera utilisé, ainsi que du caractère dos fluides souterrains pénétrant dans le trou de sonde.
Outre les espèces individuelles des éthoxylates sulfatés d'alkanol qu'on peut utiliser efficacement comme agents de moussage lors du forage à l'air ou à la mousse, on peut utiliser également des mélanges de deux ou plusieurs parmi ces composés. Dans le cas d'un tel mélange, on préfère que le poids moléculaire moyen des alcools dont sont dérivés les composés du mélange soient compris entre 145 et 204, et mieux ontre onviron 145 et 185. En d'autres termes, on préfère les mélanges dans lesquels la longueur moyenne de la chaîne du groupe alkylique dans la formule est comprise entre 9 et 12 atomes de carbone.
On a procédé à une série d'essais comparatifs entre les agents de noussage d'éthoxylatcs sulfatés de l'invention et les adents de moussage les plus couramment utilisés dans l'industrie. Les résultats de ces essais apparaissent dans les tableaux II, III et IV ci-après. uand au tableau I, il donne une liste des agents de moussage de l'invention qui ont été assayés, et il décrit pour chacun d'eux lc ou les types d'alcools dont
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ils sont dérivés ainsi que la teneur en oxyde d'éthyllène dans les éthoxylates non sulfatas de ces al- cools. En d'autres termes, la teneur en oxydc, d'éthy- lène (Et.
0,) ost dans chaque cas basée sur le pour centage pondéral de l'oxyde d'éthylène dans le pré- curseur} l'éthoxylate non sulfaté, de chacun des composés sulfatés.
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TABLEAU 1 Agents de moussage
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<tb>
<tb> de <SEP> l'in- <SEP> Description
<tb>
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vention .¯¯¯......T,..... lx Sulfate octyl-6thoSylé do sodium 39s4 % Et. 0.
2X fi d'ammonium '9.4 % Et. 0, 3X " " " d'ammonium 41,0% Et, Oe 4X " Il d'ammonium 49tu % Et. 0.
5X " dêcyl-éthoxylé de sodium 20,6 % Et. 00
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<tb>
<tb> 6X <SEP> " <SEP> d'ammonium <SEP> 20,6 <SEP> % <SEP> Et. <SEP> 0.
<tb>
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7X " " " àe sodium 32,0% Et. 0. ax " " ti àlammonium 32,0 % Et. 0.
9X " " Il de sodium 4oye8 % Et. O. 10X " " d'ammonium 40,8% Et. 0 . j iix " " Il de sodium 46,0% Et. 0* 12X " " Il de sodium 51,0% Et. 0.
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<tb>
<tb> 13X <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> d'ammonium <SEP> 51,0% <SEP> Et. <SEP> 0.
<tb>
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14X " " " de sodium 52eu % Et. 0. 15X " " " de sodium 60,5?: Et. 0,
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<tb>
<tb> 16X <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> d'ammonium <SEP> 60,5 <SEP> % <SEP> Et. <SEP> 0.
<tb> 17X <SEP> Sulfate <SEP> lauryl-éthoxylé <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 40,3 <SEP> % <SEP> Et. <SEP> 0,
<tb>
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18X " " " d'ammonium 4o , j % Et. 0- 19X " tétradécyl-éthoXylé de
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<tb>
<tb> sodium <SEP> 45,0 <SEP> % <SEP> Et.
<tb>
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20X " " " de sodium 52eu % Et. 0.
21X " octadécyl-éthoxylé de sodium 52eu % Et. 00 22X Mélange des sulfates alkanol-étho- 32,0 % Et. 0.
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xylès de sodiun en 06-010e poids moléculaire moyen des alcools 133
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TABLEAU 1 L: .'u â Agents de moussas*
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<tb>
<tb> de <SEP> l'in- <SEP> Description
<tb>
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resit 3.on ¯¯,¯'¯ ¯ rr,rinr..,r,r-.-.-r,,,Tj....m,.-..-##-## 23A Mélange des sulfte8 alkano1éthoX1.,40tO % Et. 0# lés de sodium ùn 8010' poids molé-
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<tb>
<tb> culaire <SEP> moyen <SEP> des <SEP> alcools <SEP> 145
<tb> 24X <SEP> Mélange <SEP> des <SEP> sulfates <SEP> alkanol-éthoxy- <SEP> 30,0 <SEP> % <SEP> Et.
<SEP> 0.
<tb> lés <SEP> d'ammonium <SEP> en <SEP> C12-C14, <SEP> poids <SEP> moléculaire <SEP> moyen <SEP> des <SEP> alcools <SEP> 200
<tb>
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25X le m6m& que 24X sauf que loc sols 40,0 % Et. 0.
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<tb>
<tb> sont <SEP> sodiques
<tb> 26X <SEP> Sel <SEP> ammoniacal <SEP> du <SEP> sulfate <SEP> éthoxylé <SEP> 40,0 <SEP> % <SEP> Et. <SEP> 0.
<tb> de <SEP> 24X
<tb> 2?X <SEP> le <SEP> même <SEP> que <SEP> 26X <SEP> 50,0 <SEP> % <SEP> Et. <SEP> 0.
<tb> 28X <SEP> le <SEP> même <SEP> que <SEP> 26X <SEP> 62,0 <SEP> % <SEP> Et. <SEP> 0.
<tb>
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29X Mélange dus sulfates alkanol-étho- 40,0 % Et. 0.
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<tb>
<tb> xylés <SEP> d'ammonium <SEP> en <SEP> C12-C14, <SEP> poids
<tb> moléculaire <SEP> moyen <SEP> des <SEP> alcools <SEP> 204
<tb>
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30X Mélange des sulfates alkanol-étho- 15,0 % Et. 0.
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<tb>
<tb> xylés <SEP> de <SEP> sodium <SEP> en <SEP> C12-C18, <SEP> poids
<tb> moléculaire <SEP> moyen <SEP> des <SEP> alcools <SEP> 235
<tb>
EMI15.11
1X le w8me que 50X 6,t % Et. ot 32X Mélange des sulfates a.lCtlGl.'é't;rla5"" 25,0 % Et. 0.
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<tb>
<tb> xylés <SEP> de <SEP> sodium <SEP> en <SEP> C14-C18, <SEP> poido
<tb> moléculaire <SEP> moyen <SEP> des <SEP> alcools <SEP> 254
<tb>
EMI15.13
33X le même que 32X 40,0 % Et, 0. 54X le mène que ;2X 50,0 % Et. 0. 35% le m6m que 2X 62ex % Et. 0.
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Le tableau II indique Ion résultais d'une série d'essais systématiques dos mousses dynamiques, pour lesquels on a utilisa plusieurs produits du commerce et chacune des matières énumérées au tableau I. L'appareil utilisa oomprend une colonne cylindrique de verre d'une hauteur d'environ 3 mètres et d'un diamètre extérieur d'environ 6,35 cm pour simuler le trou de sonde. Le train de tubes creux qu'on utilise pour amener de l'air dans le fond du trou de sonde est représenté par un tube d'un diamètre extérieur de 1,27 cm disposé concentriquement dans le cylindre de verre et s'étendant sur toute la longueur de ce dernier. Une branche latérale inclinée vers le bas est prévue près du sommet du cylindre et facilite la décharge de mousso de colui-ci.
Un raccord en Té est disposé au sommet du tube pour permettre l'introduction de l'air et de liquide de réapprovisionnement à travers le tube jusqu'au fond du cylindre. Un manomètre approprié est disposé dans l'entrée d'air dans le tube pour faciliter la mesure des pressions pneumatiques appliquées pour engendrer la mousse. Un tamis transversal est monté immédiatement audessus de l'extrémité inférieure du tube pour arrêter le sable et les débris d'argile arrachés par le trépan.
Pour effectuer les essais, on place tout d'abord dans le cylindre de verre 1 1 litre de la solution particu- lière à essayer (eau douce, saumure, saumure contenant du pétrole, etc)- Eventuellement on peut placer ensuite de l'argile, du sable et d'autros solides sur le tamis pour reproduire de façon plus réaliste le comportement de la mousse dans des conditions d'un puits réel. On débute 1'écoulement d'air à travers le tube en permettant à l'air de s'échapper par les trous radiaux pratiqués dans la par-
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tie inférieure de cc tube. Dans, les essais indiqués sur les tableaux IIIII et IV ci-après, on a maintenu le débit d'air à 56 dm3 à la, minute. On a maintenu la température du.système à 23,9 C.
On a pompé 'du liquide de réaprovisionnement dans le tube ensemble avec l'air à un débit qui est approximativement celui d'entraînement du liquide par la mousse qui sort du cylindre à travers la 'branche latérale.
On recueille-la mousse déchargée par cette branche laté- rale et on l'aplatit avec une.pulvérisation d' alcool.
On a effectué plusieurs estimations pour chaque . matière essayée- en ce qui concerne l'efficacité de mous- ' sage dans un liquide d'un typo particulier. On a d'abord mesuré la quantité ,dE; liquide entraînée p'ar la mousse sous un débit d'air particulier et après l'écoulement d'un laps de temps donné.
Une valeur qui est plus'pratique aux fins de comparaison est la concentration d'une matière particu- lière qui est nécessaire pour entraîner une quantité donnée de liquide pendant un intervalle de temps donné. Dans les' 'essais figurant aux tableaux, on a déterminé les valeurs de ces concentrations par analyse graphique et une extrapo- lation ou interpolation sur la base de 800 ml de liquide entraîné en 10 minutes.Sur les.tableaux II, III et IV, la concentration de l'agent de moussage nécessaire pour en- traîner 800 ml de liquide en 10 ninutes est indiquée dans chaque cas par les chiffres qui ne sont pas entre parenthè-. ses.
La quantité réelle de liquide entraîné en millilitres pour une concentration donnée de l'agent de moussge et pendant l'intervalle de 10 minutes est indiquée entre pa- renthèses. Le liquide utilisé pour obtenir les données fi- gurant au tableau II est un mélange normalisé de 5 % de
NaCl, des débris d'argile et 1 % do pétrole brut dans une
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eau saturée de chaux.
TABLEAU II
Essai systématique
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<tb>
<tb> Concentration <SEP> Liquide <SEP> en- <SEP> Concentration <SEP> Durée <SEP> (sede <SEP> l'agent <SEP> traîna <SEP> en <SEP> de <SEP> l'agent <SEP> en <SEP> condes)
<tb> (% <SEP> en <SEP> poids) <SEP> 10 <SEP> minutes <SEP> % <SEP> poids, <SEP> néces- <SEP> pour <SEP> que
<tb> (ml) <SEP> saire <SEP> pour <SEP> en- <SEP> la <SEP> mousse
<tb> trainer <SEP> 800 <SEP> ml.
<SEP> atteigne <SEP> la
<tb>
EMI18.2
Agent de de .iuid.,, en branche lamous8ae - - ######¯, 10 minutes térale
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<tb>
<tb> Agents <SEP> industriels
<tb> Types <SEP> nonioniques
<tb>
EMI18.4
1C 0,50 (580) 0,685 l18
EMI18.5
<tb>
<tb> 2C <SEP> 0,50 <SEP> (675) <SEP> 0,595 <SEP> 34
<tb> 3C <SEP> 0,50 <SEP> (925) <SEP> Oe435 <SEP> 18
<tb> 4C <SEP> 0,50 <SEP> (940) <SEP> 0,425 <SEP> 24
<tb> 5C <SEP> 0,30 <SEP> (652) <SEP> 24
<tb> 5C <SEP> 0,35 <SEP> (880) <SEP> 0,320 <SEP> 18
<tb> 5C <SEP> 0,40 <SEP> (1190) <SEP> 16
<tb> Types <SEP> anioniques
<tb> 6C <SEP> 0,20 <SEP> (750) <SEP> 0,215 <SEP> 24
<tb> 7C <SEP> 0,40 <SEP> (650) <SEP> 0,505 <SEP> 32
<tb> 8C <SEP> 0,20 <SEP> (700) <SEP> 0,230 <SEP> 22
<tb> 9C <SEP> 0,40 <SEP> (850) <SEP> o,380 <SEP> 21
<tb> 10C <SEP> 0,40 <SEP> (540) <SEP> 0,750 <SEP> 38
<tb>
EMI18.6
lia Oe4O C185) 11C Oe5O (185)
1%+ 27 11C 0,50 (280)
<Desc/Clms Page number 19>
TABLEAU II (Suite a) Essai systématique
EMI19.1
<tb>
<tb> Concentration <SEP> Liquide <SEP> en- <SEP> Concentration <SEP> Durée <SEP> (sede <SEP> l'agent <SEP> traîne <SEP> en <SEP> de <SEP> l'agent <SEP> en <SEP> condcs)
<tb> (% <SEP> en <SEP> poids) <SEP> 10 <SEP> minutes <SEP> % <SEP> poids, <SEP> pour <SEP> que
<tb> (ml) <SEP> saire <SEP> pour <SEP> en- <SEP> la <SEP> mousse
<tb> traîner <SEP> 800 <SEP> ml <SEP> atteigne <SEP> la
<tb> Agent <SEP> de <SEP> de <SEP> liquide, <SEP> en <SEP> branche <SEP> lamoussage <SEP> @ <SEP> ¯¯¯¯¯¯ <SEP> 10 <SEP> minutes <SEP> térale
<tb> Types <SEP> cationiques
<tb> et <SEP> amphotères
<tb> 12C <SEP> 0,50 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> 13C <SEP> 0,25 <SEP> (825) <SEP> 0,240
<tb> 14C <SEP> 0,
15 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> 14C <SEP> 0,20 <SEP> (490) <SEP> } <SEP> 0,230 <SEP> 24
<tb> 14C <SEP> 0,25 <SEP> (1065) <SEP> 0,230
<tb> 15C <SEP> 0,50 <SEP> (1280) <SEP> 0,315 <SEP> 18
<tb> 16C <SEP> 0,25 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> 0,240
<tb> 16C <SEP> 0,30 <SEP> (1000) <SEP> 22
<tb> 17C <SEP> 0,70 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mouss
<tb> Types <SEP> de <SEP> la
<tb> présente
<tb> invention
<tb> 1X <SEP> 0,15 <SEP> (1005) <SEP> 0,120 <SEP> 16
<tb> 2X <SEP> 0,15 <SEP> (990) <SEP> 0,1.20 <SEP> 20
<tb> 3X <SEP> 0,25 <SEP> (1120) <SEP> 15
<tb> 3X <SEP> 0,20 <SEP> (970)} <SEP> 17
<tb> 3X <SEP> 0,15 <SEP> (935) <SEP> oel3o <SEP> 32
<tb> 3X <SEP> 0,10 <SEP> (690)
<tb>
<Desc/Clms Page number 20>
TABLEAU II (Suite b)
Essai systématique
EMI20.1
<tb>
<tb> Concentration <SEP> Liquide <SEP> en- <SEP> Concentration <SEP> Durée <SEP> (sede <SEP> l'agent <SEP> traîné <SEP> en <SEP> de <SEP> l'agent <SEP> en <SEP> condes)
<tb> (% <SEP> en <SEP> poids) <SEP> 10 <SEP> minutas <SEP> % <SEP> poids, <SEP> nécos- <SEP> pour <SEP> que
<tb> (ml) <SEP> saire <SEP> pour <SEP> en.
<SEP> la <SEP> mousse
<tb> entraîner <SEP> 800 <SEP> ml <SEP> atteigne <SEP> la
<tb> Agent <SEP> de <SEP> de <SEP> liquide, <SEP> en <SEP> branche <SEP> lamoussage <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> 10 <SEP> minutes <SEP> térale
<tb> Typos <SEP> de
<tb> la <SEP> présente
<tb> invention
<tb> 4X <SEP> 0,25 <SEP> (990) <SEP> 0,205 <SEP> 12
<tb> 5X <SEP> 0,125 <SEP> (1110) <SEP> 18
<tb> 5X <SEP> 0,10 <SEP> (8?5) <SEP> 38
<tb>
EMI20.2
5X 0,09 (6.70)
EMI20.3
<tb>
<tb> 5X <SEP> 0,08 <SEP> (?10) <SEP> 0,095
<tb> 5X <SEP> 0,07 <SEP> (510)
<tb> 5X <SEP> o,06 <SEP> (35)
<tb> 6X <SEP> 0,10 <SEP> (1165)} <SEP> 0,09
<tb> 6X <SEP> 0,08 <SEP> (6'70) <SEP> 18
<tb>
EMI20.4
7X 0 ,125 (1130)) oelo 7X 0,10 (?85) 23
EMI20.5
<tb>
<tb> 8X <SEP> 0,125 <SEP> (1135) <SEP> 0,105 <SEP> 13
<tb> 8X <SEP> 0,10 <SEP> (765) <SEP> Oeso5
<tb>
EMI20.6
9X 0,125 (940) o ,So5 20 9X 0,
10 (?4oj
EMI20.7
<tb>
<tb> 10X <SEP> 0,125 <SEP> (1140)
<tb> 10X <SEP> 0,10 <SEP> (830) <SEP> 0,095 <SEP> 14
<tb> 11X <SEP> 0,50 <SEP> mousso <SEP> excessive
<tb>
EMI20.8
11X 0,25'" (1420) 0,095 13 ,
EMI20.9
<tb>
<tb> 11X <SEP> 0,125 <SEP> (1015)' <SEP> 26
<tb>
<Desc/Clms Page number 21>
TABLEAU II (suite c)
EMI21.1
1 systémq]
EMI21.2
<tb>
<tb> Concentration <SEP> Liquida <SEP> en- <SEP> Concentration <SEP> Duréo <SEP> (sede <SEP> l'agont <SEP> traîne <SEP> en <SEP> de <SEP> l'agent <SEP> on <SEP> condes)
<tb> (% <SEP> en <SEP> poids) <SEP> 10 <SEP> minutes <SEP> % <SEP> poids, <SEP> néces- <SEP> pour <SEP> que
<tb> (ml) <SEP> saire <SEP> pour <SEP> en- <SEP> la <SEP> mousse
<tb> traîner <SEP> 800 <SEP> ml <SEP> atteigne <SEP> la
<tb>
EMI21.3
AsEint de do liquide, (en branche la- ######.
10 minutes t6rale
EMI21.4
<tb>
<tb> Types <SEP> de
<tb> la <SEP> présente
<tb> invention
<tb> 12X <SEP> 0,125 <SEP> (1100) <SEP> 0,090 <SEP> 16
<tb>
EMI21.5
isy 0,125 (1<ics) j 0,110
EMI21.6
<tb>
<tb> 13X <SEP> 0,10 <SEP> (685) <SEP> 14
<tb>
EMI21.7
14X 0,15 (1345) 0,07 14 14X 0,10 (1180) OeO7 24
EMI21.8
<tb>
<tb> 15X <SEP> 0,125 <SEP> (900) <SEP> 0,115 <SEP> 24
<tb> 16X <SEP> 0,125 <SEP> (960) <SEP> 0,105 <SEP> 19
<tb>
EMI21.9
17X ,,15 (910) , 0,1Õ 18 18X 0 , 15 (515) 0,180 26 18X Oe2O (1010)
EMI21.10
<tb>
<tb> 19X <SEP> 0,30 <SEP> (510) <SEP> 0,470 <SEP> 22
<tb> 20X <SEP> 0,50 <SEP> (1220) <SEP> 0,325 <SEP> 19
<tb> 21X <SEP> 0,50 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb>
EMI21.11
22X olo (655) ) 0,120 52 22X 0,125 (895) ' 30 23X 0, ici (l125) j 0 ,0?5 25 23X 0,08 (915) C)sO?5 24X 0,25 , (1325) 0,
155 18 24X 0,15 (775)
<Desc/Clms Page number 22>
TABLEAU II (Suite d) Essai systématique
EMI22.1
<tb>
<tb> Concentration <SEP> Liquide <SEP> en- <SEP> Concentration <SEP> Durée <SEP> (se' <SEP> . <SEP>
<tb> de <SEP> l'agent <SEP> traîné <SEP> en <SEP> do <SEP> l'agent <SEP> en <SEP> condes) <SEP> '
<tb> (% <SEP> en <SEP> poids) <SEP> 10 <SEP> minutes <SEP> % <SEP> poids, <SEP> néces- <SEP> pour <SEP> que <SEP> 1@
<tb> (ni) <SEP> sairc <SEP> pour <SEP> en- <SEP> mousse <SEP> attraîner <SEP> 800 <SEP> ml <SEP> teigne <SEP> la.
<tb>
Agent <SEP> de <SEP> de <SEP> liquide, <SEP> en <SEP> branche <SEP> @umoussage <SEP> 10 <SEP> minutes <SEP> , <SEP> , <SEP> térale
<tb> Types, <SEP> do
<tb> la <SEP> présente
<tb> invention
<tb> 25X <SEP> 0,25 <SEP> (1140) <SEP> 0,175 <SEP> 15
<tb> 26X <SEP> 0,15 <SEP> (690) <SEP> 0,175 <SEP> 26
<tb> 27X <SEP> 0,15 <SEP> (?00) <SEP> 0,218 <SEP> 20
<tb> 28X <SEP> 0,50 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> 29X <SEP> 0,15 <SEP> (820) <SEP> 0,155
<tb> 30X <SEP> 1,00 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> 31X <SEP> 0,25 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> 31X <SEP> 0,50 <SEP> (460) <SEP> 0,870 <SEP> 64
<tb> 32X <SEP> 1,00 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> 33X <SEP> 0,25 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> 33X <SEP> 0,
50 <SEP> (?55) <SEP> 0,535 <SEP> 34
<tb> 34X <SEP> 0,50 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> 35X <SEP> 0,50 <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse <SEP> pas <SEP> de <SEP> mousse
<tb> Des <SEP> résultats <SEP> dos <SEP> essais <SEP> systématiques <SEP> du <SEP> tableau <SEP> II, <SEP> on <SEP> peut <SEP> tirer <SEP> un <SEP> certain <SEP> nombre <SEP> de <SEP> conclusions.
<SEP> L'observation <SEP> probablement <SEP> la <SEP> plus <SEP> frappante <SEP> est <SEP> la <SEP> supériorité
<tb> nette <SEP> des <SEP> agents <SEP> de <SEP> moussage <SEP> de <SEP> l'invention <SEP> sur <SEP> les <SEP> 17
<tb> agents <SEP> disponibles <SEP> dans <SEP> le <SEP> commerce <SEP> qui <SEP> ont <SEP> été <SEP> soumis
<tb> aux <SEP> essais <SEP> pour <SEP> établir <SEP> la <SEP> concentration <SEP> nécessaire <SEP> par-
<tb>
<Desc/Clms Page number 23>
EMI23.1
mettant l'ontratncraent de 80G n.l de liquide en 10 minoutes.
Les salières de l'invention sont aunsi S-4,néral*ment ïî::.1L'u'x'E..3 qu<; les agents comJrc1ux en ce 1u1 concerne 1.9. durée n o\..I.1Se.irc pour =lue le volucie L causse attoigno la branche latérale du oô+lin,1:?., On rt..'1Q.I'qu1 -ncore dane lee donnéei dfs sû:3,s du t.':olo9.u II qu< 1. matières préférées (}".,; l'invéntion -'ont les tho'ia.te:, sulfat6x dérivés doc alcools contenant j, j a 1.- -.to-.c 1 carbone (agents 1X à lux inclus) t les :lng.t ài c,,s éthoxylates (agents 22 & 26X inclus).
De façon µtonnant-, le nombre der atomes de car-
EMI23.2
bone dans les portions d'.lkanol (ou pour s'exprimer d'une autre façon, dans les précurseurs des alcools) des 6tho.'Y1ates sulfaté.,- d'cjkanol selon l'invention est in- férieur celui qui est caractéristique des longueurs des chaînes des agents de moussage du commerce ressem-
EMI23.3
bilant cc;u7,,- dc l'invention en cc qui concerne la structure moléculc.ire. En d'autres terM0fi, on remarquera que les com- posés préfères et les plus efficaces do l'invention sont plus hydrophiles qu'il n'est habituel pour les détersifs et surfactifs précédemment utilises.
Habituellement, la limite inférieure do la longueur de la chaîna lans un sur- àctif industriel est d'environ 12 atomes de carbone. Cependant, les matières préférées de l'invention sont les
EMI23.4
étlioxylatws sulfatés d'alkanols dériv6o dos alcools oon- tenant de 8 à 12 atones de.carbone. L'explication théorique de la raison pour laquelle la nature plus hydrophile de ces matières semble améliorer leur efficacité comme
EMI23.5
agents de moussage dans l'environneront cujlec3Btr dans les puits de pétrole n'est pas évidente ni facile, et on profère s'Siba1inir 'le faire ici une 6buà< théorique à ce sujet.
<Desc/Clms Page number 24>
Après que les éthoxylates sulfatés de l'inven- tion ont été essayas, on 3. procédé à toute une série d'es- sais comparatifs en choisissant les plus prometteurs des composas do l'invention et les plus efficaces parmi les agents industriels connus, afin de déterminer l'efficacité dans les solutions de saumure huileuse contenant des débris d'argile, Le but principal de tous ces essais est une es. timation comparative do l'universalité do divers agents ou de leur aptitude à faire mousser des fluides souterrains de types divers.
On effectue des essais dans l'eau douce, la saumure, et dans l'eau chauléecontenant des débris d'argile et du chloruro de sodium. D'autre part, on estime la quantité des débris d'argile transférée du cylindre de l'appareil d'essai par ladite mousse sous forme du nombre de kilogrammes d'argile transférée par hectolitre de liquide transféré. Les résultats de tous ces essais sont con- signés au tableau III.
<Desc/Clms Page number 25>
TABLEAU III Concentration en % poids de l'agent pour entraîner 800 ml de liquide en 10 minutes
EMI25.1
<tb> Agent <SEP> ae <SEP> Eau <SEP> or- <SEP> Eau <SEP> crdi- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> NaCl <SEP> 5 <SEP> % <SEP> NaCl, <SEP> débris <SEP> kg <SEP> de <SEP> décris
<tb> moussage <SEP> dinaire <SEP> naire.
<SEP> et <SEP> dans <SEP> eau <SEP> d'argile <SEP> dans <SEP> cau <SEP> d'argile <SEP> enlevée
<tb> sable <SEP> ordinaire <SEP> saturée <SEP> de <SEP> chaux <SEP> par <SEP> hl <SEP> de <SEP> liquide
<tb> @ <SEP> ######## <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯enlev鯯¯¯¯¯¯
<tb> 1C <SEP> 0,042 <SEP> 0,377 <SEP> 0,60 <SEP> 0,75
<tb> 2C <SEP> 0,032 <SEP> 0,056 <SEP> 0,210 <SEP> 0,90
<tb> 3C <SEP> 0,024 <SEP> 0,036 <SEP> 0,140 <SEP> 0,75
<tb> 4C <SEP> 0,036 <SEP> 0,032 <SEP> 0,126
<tb> 4C <SEP> 0,033 <SEP> 0,72
<tb> 5C <SEP> 0,112
<tb> 8C <SEP> 0,011 <SEP> 0,062
<tb> 9C <SEP> 0,008 <SEP> 0,560
<tb> 120 <SEP> 0,038 <SEP> 0,031 <SEP> 0,049 <SEP> 0,84
<tb> 13C <SEP> 0,022 <SEP> 0,075
<tb> 14C <SEP> 0,028 <SEP> 0,116
<tb> 150 <SEP> 0,023 <SEP> 0,105 <SEP> 0,90
<tb> 1X <SEP> 0,032 <SEP> 0,032
<tb> 12X <SEP> 0,013 <SEP> 0,037
<tb> 17X <SEP> 0,022 <SEP> C,013 <SEP> 0,039 <SEP> 0,045 <SEP> 0,60
<tb> 18X <SEP> 0,
017 <SEP> 0,034 <SEP> 0,076 <SEP> 0,60
<tb> 23X <SEP> 0,015 <SEP> 0,017
<tb>
<Desc/Clms Page number 26>
On remarquera des données figurant au tableau III 1 que l'efficacité de moussage des matières préférées de l'in- vention est acceptable dans toutes les solutions dans lesquelles les produits ont été essayés, et se comparent favorablement dans chaque cas avec les agents industriels
Les agents selon l'invention semblent être généralement , supérieurs aux agents commerciaux en présence des débris d'argile. Les deux agents de moussage selon l'invention qui ont été essayés dans de l'eau ordinaire non contami- née se sont également mieux comportés que les cinq agents commerciaux essayés.
Pour une estimation finale des agents de moussage constitués par des éthoxylates sulfatés,on compare deux éthoxylates sulfatés qui se sont comportés le mieux dans les essais précédents avec six des meilleurs agents commerciaux, pour déterminer la potentiel de génération de mousse dans de l'eau chaulée contenant 5% de chlorure de sodium et 25% de pétrole brut. Les résultats de cet essai sont consignés au tableau IV.
-TABLEAU IV-
EMI26.1
<tb>
<tb> Agent <SEP> de <SEP> moussago <SEP> Efficacité <SEP> dans <SEP> une <SEP> solution <SEP> d'eau
<tb> saturée <SEP> de <SEP> chaux,contenant <SEP> 5% <SEP> de <SEP> NaCl
<tb> et <SEP> 25% <SEP> de <SEP> parole <SEP> brut(concentration
<tb> en% <SEP> poids <SEP> nécessaire <SEP> pour <SEP> entraîner
<tb> 800ml <SEP> liquide <SEP> en <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> minutes <SEP> . <SEP>
<tb>
4C <SEP> 1% <SEP> +
<tb> 50 <SEP> 1%
<tb> 80 <SEP> 0,675%
<tb> 9C <SEP> 1% <SEP> + <SEP>
<tb> 13C <SEP> 1% <SEP> + <SEP>
<tb> 14C <SEP> 1% <SEP> + <SEP>
<tb> 12X <SEP> 0,30%
<tb> 17X <SEP> 0,56%
<tb>
<Desc/Clms Page number 27>
Il ressort des résultats du Tableau IV que l'un . des agents commerciaux seulement (agent 8 0)'est suffi- samment efficace avec une concentration suffisamment basse pour un rendement économiquement rentable.'Cet agent-est d'ailleurs beaucoup moins efficace que les deux agents de l'invention qui ont été essayés. Il est aussi de-loin moins.efficace que les agents préférés de l'invention dans l'essai systématique, comme on a pu le voir sur le tableau II.
Un autre-groupe des suràctifs anioniques envisagés par l'invention est celui des thoxylates sulfatés des aminés àlkyliques primaires dans lesquels le groupe alkyle contient de 8 18 atomes de carbone
EMI27.1
environ-et qui contient environ 6 'à. 10 moles d'oxyde d''::
thy1ène par :iole d'amine 7.ns ce. mode de réalisa- tion de l'invention, ces éthoxylates d'amines sont sulfatés avec plus d'une mole, et de préférence avec un maximum ne dépassant pas 2 noies, do sulfate pour en accroître la nature hydrophile. Fuisque lus amines alkyliques primaires contiennent 2 atomes d'hydrogène actif, la molécule peut contanir deux chaînes poly- éthoxy, dont chacune peut être sulfatée. Parmi les composés appropriés rentrant dans ce groupe, en peut citer
EMI27.2
les disulfonate éthoxylé de n-octylaminc, disulfonate éthoxylé d'une co-eoamine, disulfonate éthoxylé de ndodecylamine et disulfonate -'.thox3rlf'-i de ll-octadéoylamine..
L'effet d'augmentation de la tenour on sulfate ressort des essais comparatifs dans lesquels une cocoaminc primaire (amine alkylique mixte comprenant
EMI27.3
environ 8 1 C8' 7' 10 48 % 12,17 % C14' t) % 016 et 10 % C18) est éthoxylé pour contenir 8 ,:loleB d'oxyde
<Desc/Clms Page number 28>
d'éthylène par mole d'amine et est ensuite sulfatée en. dëux portions, la première portion contenant 1 mole de SO3 par mole d'aminé et la seconde contenant 2 moles do S03 par mole d'amine. On essaie ensuite ces compo- sés pour déterminer l'efficacité de moussage dans de l'eau chaulée contenant 5 % de NaCl, 10 g d'argile et 1 % de pétrole brut.
Les concentrations de l'agent de . moussage pour entraîner 800 ml de ce liquide en 10 minutes sont respectivement 0,80 et 0,42, d'où l'on peut déduire que la sulfatation supplémentaire augmente fortement l'efficacité.
Un troisième groupe de surfactifs envisagés par l'invention est constitué par les sulfates étho. xylés d'alkylphénols, dont le groupe alkyle contient de 8 à 12 atomes de carbone environ et le rapport mo- laire de l'oxyde d'éthylène au sulfate d'alkylphénol est compris entre environ 3:1 et 25:1. Parmi les com- posés appropriés de ce groupe, on citera les sulfates éthoxylés de 1-octylphénol, le sulfate éthoxylé de 2,2,5-triméthylhcptylphénol et le sulfate éthoxylé de 3,6-diméthyldécylph6nol.
Comme le comprendront les spécialistes, les di- vers dérivée comme les sels ammoniacaux, aminés et des métaux alcalins et alcalino-terreux sont inclus dans la notion des thoxylates sulfatés des amines alkyliques primaires et des sulfates éthoxylés d'alkyl- phenols, de même d'ailleurs que les éthoxysulfates d'al- kanol qui ont été précédemment étudiés.
On procède à une série d'escais pour montrer les effets de (1) la sulfatation d'un détersif non ionique typique à faible teneur en oxyde d'éthylène et (2) la
<Desc/Clms Page number 29>
sulfatation d'un non-ionique contenant une plus forte proportion d'oxyda d'éthylène qu'il n'est normalement jugé approprié pour les éthoxylates sulfatés. On étu- die ces matières en déterminant la concentration de l'agent do moussage nécessaire pour entraîner 800 ml d'eau chaulée contenant 5 % de NaCl, 10 g d'argile et 1 % de pétrole brut, en 10 minutes.
Les résultats sont comme suit :
EMI29.1
<tb>
<tb> Agent <SEP> de <SEP> moussage <SEP> Concentration <SEP> requise
<tb> (a) <SEP> "Triton <SEP> X100" <SEP> (alkylphénol
<tb> éthoxylé, <SEP> 67 <SEP> % <SEP> d'oxyde <SEP> d'éthylène) <SEP> 0,595 <SEP> % <SEP>
<tb> (b) <SEP> "Alipal <SEP> LL433" <SEP> (sel <SEP> sodique
<tb> d'alkylphénol <SEP> éthoxylé <SEP> sulfaté, <SEP> 40 <SEP> % <SEP> d'oxyde <SEP> d'éthylène) <SEP> 0,505 <SEP> %
<tb> (c) <SEP> "Igepal <SEP> C0730" <SEP> (nonylphénol
<tb> éthoxylé <SEP> , <SEP> 73 <SEP> % <SEP> d'oxyde <SEP> d'éthylène) <SEP> sulfaté <SEP> 0,250 <SEP> %
<tb> (d) <SEP> "Triton <SEP> XlOC" <SEP> sulfaté <SEP> 0,235 <SEP> % <SEP>
<tb>
Il ressort de ce tableau que l'efficacité comme agent de moussage augmente à partir du compose nonionique (a), en passant par le composé sulfaté normal (b),
les composés sulfatés (c) et (d) contenant plus d'oxyde d'éthylène qu'il n'est considéré normalement approprié pour des éthoxylates sulfatés.
Les résultats de tous ces essais indiquent clairement que les agents préférés selon l'invention sont généralement supérieurs aux meilleurs agents industriels en service à l'heure actuelle, On peut efficacement utiliser les agents de l'invention sous pratiquement
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toutes les conditions qu'on rencontre normalement dans les puits de pétrole, et on élimine ainsi la nécessité d'avoir à transporter plusieurs compositions différen . tes sur le lieu de forage, et on abaisse d'autant le prix de revient du forage à la mousse.
Les concentrations -et la façon d'ajouter les agents de moussage aux fluides souterrains peuvent va- rier entre de très larges limites. Les concentrations de l'agent de moussage et le taux d'injection de mousse dans l'eau dépendront de la lithologie, de la profondeur du puits, du taux d'irruption d'eau souterraine et du taux de penétration. Généralement, si l'écoulement de l'eau souterraine est suffisant pour disperser les dé- bris, l'agent de moussage est avantageusement injecté en continu avec une addition d'eau tout juste suffi- sante pour amener le mousse jusqu'au trépan.
Par con- tre, si l'eau souterraine est insuffisante pour disper- ser les débris, on introduit davantage d'eau de la surface en même temps que la mousse. Norualement, une quantité de 6,9 à 11,5 litres d'agent de moussage dans 10 hl d'eau donnera une bonne mousse. Des concentrations beaucoup plus faibles peuvent être envisagées avec les agents de l'invention par suite de leur plus grande efficacité. Les taux d'injection vont varier de 160 à 320 litres du mélange à l'heure et peuvent atteindre jusqu'à 160 litres à la minute dans des cas spéciaux.
Egalement dans certaines conditions qu'on rencontre parfois, il peut être souhaitable d'ajouter.une petite quantité d'un composa de stabilisation de la mousse à l'agent de moussage pour améliorer la stabilité de la mousse engendrée et réduire le taux de drainage d'eau de
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la pellicule de uousse, Parmi les composes stabilisante de la mousse, on citera les alkanol amides des acides
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gras, f COro;.6 l'auide laurique d'.sapropano9., l'amide lauJ:'iqu; de diéthanol, etc. ; 1 lac oxydes des anines tertiaires cornue l'oxyde de l'aminé lauryliquc de diméthyle ; les protéines et les protéines hydrolysées ;
les solides ou liquides finement dispersés, par exemple les argiles, l'alcool laurylique, l'acide laurique, etc. ; et les colloïdes hydrophiles
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comme l'ainidon, la méthylcellulose, l' hy. xoxyethyl- cellulose, la carboxyméthylcellulose sodique, l'alginate de sodium et l'alcool polyvinylique.
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Les compositions finales des mélanges moussants de l'invention peuvent contenir avantageusement, en plus de l'agent surf actif et des composés précipités de stabilisation de la mousse, un agent antigel comme un alcool inférieur, par exemple l'éthanol ou l'isopro- panol,et l'eau. Les compositions appropriées contien- nent ;un produit de sulfamation (sel ammoniacal de n-décanol éthoxylé sulfaté contenant environ 40 % en poids d'oxyde d'éthylène par rapport à l'alcool), 42 % en poids ; l'amide laurique d'isopropanol, 8 % en poids ; isopropanol, 12 % en poids ;et le complément (38 % en poids) d'eau.
Une composition contenant une plus forte teneur "active" qu'on peut diluer convena- blement avec de l'eau sur le terrain est produit de sulfamation (comme dans la composition précédente), environ 75,6 % en poids ;amide laurique d'isopropanol, environ 14,4 % en poids, et le complément (10 % en poids) d'isopropanol.
En général, les additions d'agent de moussage et d'eau doivent se faire en quantité minimale permet- tant d'assurer une circulation constante et une pres- sion de circulation faible mais régulière afin de réa-' liser le taux maximum de pénétration tout en mainte- . nant au minimum les frais chimiques. La plus faible con- centration qu'on peut utiliser efficacement constitue un facteur d'importance. Pour les agents de moussage préférés et les plus efficaces de l'invention, on peut descendre à des concentrations aussi faibles que 0,05 % dans les conditions qu'on rnecontre le plus fréquemment, c'est-à-dire une contamination modérée par la saumure et les débris d'argile. Pour les agents de moussage actuel-
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lement utilisés, les concentrations normales sont de l'ordre de 0,2 % en poids.
Des quantités importantes de fluide sont parfois manipulées plus économiquement en inondant pério- diquement l'air ou le gaz admis avec quelques hectolitres d'eau contenant une concentration plus élevée d'agent de moussage. On provoque ainsi une saute de pression dans le puits, ce qui a pour effet d'éjecter une grosse quantité d'eau et permettre parfois de maintatenir une plus faible pression moyenne. Quand on produit de la mousse pendant le forage à l'air, la quantité exacte d'eau ou de fluide à enlever n'est pas connue avec précision)) comme on l'a déjà dite L'effi- cacité du mélange est également inconnue.
En raison de ces deux facteurs qui ne sont paa connus avec préoi- sion, il serait normalement plus avantageux de dépasser plutôt la concentration car on ne produit ainsi qu'une faible diminution ou même pas de diminution du tout de l'efficacité de moussage dans la plupart des cas. En'outre, un léger excès de l'agent de moussage par rapport à la quantité exigée pour produire la quantité de mousse nécessaire dès le début est généralement désirable puisque la concentration de l'agent de moussage baisse constamment à mesure que la mousse s'élève et sort du trou de sonde.
Un autre facteur qui joue sur la quantité d'a- gent de moussage qu'il convient d'ajouter au courant d'air ou qu'il convient d'injecter dans l'eau souterraine est le débit d'air mis en jeu. Pour mieux comprendre l'effet du débit d'air sur le volume d'eau transférée ou enlevée du puits, on a procédé à une
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série d'essais avec les agents de moussage les plus efficaces de l'invention. Pour ces essais, le débit d'air dans le cylindre de verre varie de 1 à 25 litres à la uinute. Avec ces essais, on a pu faire certaines observations générales sur la qualité de la mousse en fonction du débit d'air particulier.
Pour divers agents industriels soumis aux mêmes essais, l'effica- cité des agents commence à baisser après l'augmenta- tion du débit d'air au-dessus de 10 litres à la minute A des débits d'air plus élevés, certaines des mousses produites par les agents industriels commencent à se brider et on constate des vides et des canaux dans la colonne de mousse. On pense qu'il en est ainsi par suite de la pellicule à drainage rapide formée par ces surf actifs.
La capacité d'entraînement de liquide des étho- xylates sulfatés selon l'invention augmenta au con- traire rapidement aux approches du débit d'air maximum de 25 litres à la minute. On ne détecte aucun signe de canaux dans la mousse et la capacité de transport du liquide ne semble pas se niveler. La mousse reste uni- forme et dense sans vides ni canaux, et on peut donc conclure quo, pour un intervalle important de débits d'air au moins, l'efficacité de moussage des agents de l'invention-ne subit aucune détérioration.
Outre l'utilisation des agents de moussage de l'invention pour l'enlèvement des liquides souterrains qui ont pénétré dans le trou de sonde d'un puits en cours de forage, les agents de moussage ont une ) utilité dans d'autres applications, par exemple le forage de zones à circulation perdue, le forage des coups de mine
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sismiques et le forage par percussion. Les agents ont également de l'utilité pour décharger l'eau des puits produisant du gaz nuturel et pour enlever l'eau après la fracturation, l'acidification et ,autres opérations d'achèvement du puits.
Lorsqu'on envisage la fracturation hydraulique avec de l'eau, on peut introduire l'agent de moussage dans le liquide de fracturation après l'achèvement de la fracture. L'utilisation des agents de moussage présente 1'avantage supplémentaire de laver los dépôts de paraffine, la boue et les agglomérations desséchées de boue. Dans certaine cas) les agents de moussage peuvent donc augmenter le diamètre du forage à travers la zone productive.
De plus, on peut utiliser ces agents pour noyauter des zones d'exploitation à basse pression
Il ressort de la description qui vient d'être faite que l'invention fournit des techniques sensible- mont améliorées pour moussage des liquides innée des couches souterraines On a proposé plusieurs agents de moussage nouveaux et très améliorée, ainsi que la façon préférée de les utiliser, Comme il a été dit,des modifications des concentrations exactes et de '? ' façon précise d'introduire les agents dans un trou de sonde, ou pour les ajouter au fluide souterrain,
seront nécessaires lorsque les conditions dans lesquelles les agents qui sont utilisée varient.Cependant pour autant que ces modifications des concentrations et des procédés ne s'écartent pas des concepts généraux 'le 2'invention, on les considérera comme entrant dans le cadre de cette dernière.