CA1064690A - Procede de colmatage selectif des zones proches des puits de production d'huile ou de gaz pour diminuer les venues d'eau_______________________ - Google Patents
Procede de colmatage selectif des zones proches des puits de production d'huile ou de gaz pour diminuer les venues d'eau_______________________Info
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Abstract
Un procédé permettant de réduire ou d'annuler les venues d'eau de gisement dans au moins une partie d'un puits de production d'huile et/ou de gaz d'hydrocarbures traversant un gisement. Le procédé comprend une première étape dans laquelle on injecte, à partir du puits, dans la partie du gisement où l'on veut réduire ou annuler les venues d'eau, une solution aqueuse, stable, limpide et salée d'un polymère hydrosoluble et non réticulé P à une concentration C, la solution polymérique présentant une viscosité inversement proportionnelle à la concentration en sel, la viscosité n2 de la solution étant telle que n2 < n1 ou n1 est la viscosité d'une solution du polymère hydrosoluble P dans une échantillon de l'eau de gisement à la concentration C, la viscosité n2 étant obtenue dans la solution polymérique par la présence d'une quantité suffisante d'un sel de métal alcalin ou alcalino-terreux, ou d'un mélange de tels sels. Dans une seconde étape, on met le puits en production d'huile et/ou de gaz, ce qui permet aux fluides présents dans le gisement de venir au contact de la zone du gisement contenant le polymère absorbé, l'huile et/ou le gaz traversant sélectivement la zone pour venir dans le puits, tandis que le passage de l'eau du gisement est réduit.
Description
~0~;4690 La presente invention concerne une méthode pour dimlnuer ou arre-ter complètement une venue d'eau d'~a~ formation sout~rraine contenant dcs hydr~carbures ver~ un puits qui ~'y trouve foré. Cette méthode réalise le bloquage de l'eau sans pour autant dlminuer le passage de l'huile ou du gaz vers le puits.
L'eau, sous la forme de saumure, existe souvent dans la même for-mation que l'huile ou le gaz. La production de l'huile ou du gaz entraine tonc la production d'eau en quantite telle qu'elle pose des problèmes im-portants : elle cause tirectement ou indirectement des dépôts dans le voi-sinage tu puits ou dans le tube m8me du puits, elle accro~t considérable-ment la corrosion de toutes les pièces métalliques te fond ou te surface, elle augmente, sans intérêt, les quantités de fluides pompée~, transférées et stockées, elle cree avec l'huile des émulsions difficiles à rompre en surface et qui, au fond, forment des blocages dans les pores de la forma-tion.
De nombreuses méthodes destinées à réduire les venues d'eau dans les puLts de production ont été proposées et essayées : elles consistent souvent à mettre en place dans la formation, entre l'eau et le puits, ou entre lh'ebaiut elll'huitle ou le gaz, une barrière imperméable, mais les agentscolmat ~ loquent presque autant l'huile ou le gaz que l'eau.
Les éléments de ces barrières peuvent être, par exemple, des ciments, des r~sines, des suspensions de particules solides ou des paraffines.
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Plus récemment, les polymères ont été utilisés avec plu9 de suc-cès que les agents colmatants précédents. Le mécanisme d'action des poly- -mères es~ le suivant : les polymères injectés en solution dans le milieu ; poreux s'adsorbent à la surface du solide et réduisent le rayon des pores tant qu'ils se trouvent en milieu aqueux; les polymères sont donc suscep-tibles de réduire ;es venues d'eau. Par contre, les fluides non aqueux, tels ~ue l'huile et surtout le gaz, déshydratent les macromolécules adsor-bées qui alors n'occupent qu'un volume négligeable à la paroi et laissent ainsi le passaEe entièrement libre :: . . .
Cette méthode n'est pas entièrement satisfaisante, en ce sens qu'elle est peu efficace en milieu fortement perm~able, à moins d'utiliser des solutions très concentrées en polymère, donc très visqueuses et dif~i-c~les à injecter L'état de la technique est illustre à cet égard par le brevet tes Etats-Unis d'Amérique n~ 3.3~8.885, qui décrit le traitement des ; _ 2 -:, ~ '.
- ~064690 pults par des solutions aqueuses de polyacrylamide hydrolysé.
La présente invention a pour objet de reduire les venues d'eau dans les puit~ de production sans diminuer la production de l'huile ou du .
gaz.
Lo pracédé de cette invention ne doit pas etre confondu avec le proc~dé de récupération secondairs sslon lsqusl uno solution de polymèro génoraloment à faible concentration (quelquos centaino3 do ppm) est injootée par un ou plusiours puits, avec une pression suffisante pour que la solution pénbtrs dans la formation et déolace une partie de l'huile de cette forma-tion, qui est alors produite par une autre serio da puits distincts despremiers. Les quantités inject6es sont de l'ordre de grandeur du volumo de la formstion. Il est bien connu que l'eau chargée de polymère e~t plus officace, parce que plus visqueuse, que l'eau seule pour ce processus de récupération.
Lo procédé do cotte invontion no doit pas non plus ôtre confondu ovoc lo procédé qui conoisto ~ ojoutor du polym~ro oux fluidoa do forage.
Co~ fluidos ont pour objot de lubrifior l'outil do forage, de permettro la romont60 des dobris do rocho, d'exorcor uns contre-pres~ion son~iblomont ogolo a lo prossion du fond ot do croor un colmotogo sur lo~ paro~s du puits ;
2û ils circulont en circuit form6 ontro lo fond ot la ourface o~ il3 sont filtr~s ot leur composition r6ajust~o. Les quantités utilis~es sont fniblos, da l'ordro do grandeur du volume du puits.
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Lo procédé do cetto invention dont lo but e~t de réduirs les venues d'0au dans un puits en cours de production, con~iste à injecter dans la formation, à partir dudit pUitA, une quantit~ importante de solution de poly-mère, mais très inferieure au volumo d'huile en place. Le traitement s'étend généralement à quelque~ dizaines de m~tres du puits, co qui correspond habi-tuellement à un volume de solution de l'ordre de quelque~ centaines de mètres cubes et ~ un poios de polymère ~ec allant de 200 à l.000 kg par mètre ver~ical de formation.
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~ - . .
:1064690 Le principal avantage de la méthode décrite ci-après réside dans le fait que le colmatage créé est plus efficace, même en milieu perméable, que les méthodes classiques.
' Plus précisément, l'invention concerne un procédé
permettant de réduire ou d'annuler les venues d'eau de gisement dans au moins une partie d'un puits de production d'huile et/ou de gaz d'hydrocarbures traversant un gisement, comprenant les étapes suivantes:
a) on injecte, a partir du puits, dans la partie du gisement o~ l'on veut réduire ou annuler les venues d'eau, une solution aqueuse, stable, limpide et salée d'un polymère hydro-soluble et non réticulé P à une concentration C, la solution poly-mérique présentant une viscosité inversement proportionnelle à la concentration en sel, la viscosité n2 de la solution étant telle que n2 < nl o~ nl est la viscosité d'une solution du polymere hydrosoluble P dans un échantillon de l'eau de gisement a la concentration C, la viscosité n2 étant obtenue dans la solu-tion polymérique par la présence d'une quantité suffisante d'un sel de métal alcalin ou alcalino-terreux, ou d'un mélange de tels sels;
b) on met le puits en production d'huile et/ou de gaz, ce qui permet aux fluides présents dans le gisement de venir au contact de la zone du gisement contenant le polymare adsorbe.
l'huile et/ou le gaz traversant sélectivement ladite zone pour venir dans le puits, tandis que le passage de l'eau du gisement est réduit.
Par solution d'un polymère, on entend une solution limpide et ne faisant pas de précipité.
Le fait que n2 ~ nl indique que le liquide utilisé au paragraphe (a) est plus mauvais solvant que l'eau du gisement, vis-à-vis du polymere, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un liquide dont les propriétés physico-chimiques empêchent les macromolécules de polymère d'occuper un grand volume : elles ont donc une faible . ' ~
-~ .
10~i4~90 expansion dans un tel solvant. Dans le cas des polyacrylamides hydrolysés, ce liquide est constitué, par exemple, par une solution salée.
On prendra avantageusement n2 ~ 0~5 nl et de préférence n2 ~ 0,1 nl, n2 et nl étant exprimés en poises.
Par solution salée, on entend une solutian dans l'eau ~' d'un ou plusieurs sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux, en particulier NaCl, ' ;':
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~:' KCl, MgC12 , MgS04 , CaC12 , Na2S04 , K2S04et/ou NaN03~et plu8 8énéralement tes chlorures, sulfates ou nitrates de métaux tels que le sodium, le potas-slum, le calcium ou le magn~sium On pr~fère les solutions contenant, au ~oins en ma~eure partie, du chlorure de sodium. Les sel~ de métaux alcalino-terreux sont moins d~sirables, en particulier, en proportion ~levée, car il~ peuvent donner l~eu à de~ précipitations non souhaitées, par exemple quand le milieu contient des carbonates ou possède un pH égal ou ~upérieur à 9.
Il convient également t'éviter la présence de quantités substan-tlelleg d'ions de métaux autres que les métaux alcalin~ ou alcalino-terreux, car de tels ions peuvent donner lieu, avec certains polymères, à une réti-culation aboutissant à un colmatage complet (non sélectif) te la zone trai-t~ée. Le problème résolu par le procédé de la présente invent$on se distingue en effet complètement tu problème du colmat~ge des puits par réticulation d'un polymère.
La concentration en sels te la sol~tion salée de polymère peut ~tr~ choi~le dans te larges llmites, ~ condition de respecter la cond~tion de v~scosit~ indiqu~e plus haut.
Ello d~pend do la nstur~ et do lo concontration en 8el do l~oau du gi90mont~ et au8si do lo naturo du sol présont dans lo solution do polymèro, do tollo sorte qu'il n'est pas possible do donnor un domaine géneral de valeurs utilisables. Un essai préalable ~imple permet de dfiterminer la concentration do aol la plus favorablo. En règle généralo le9 8019 do metaux alcalins doivent ~tre utilis~s à plus forte concentration que 109 sels do m6taux alcelino-:: . . . . . . - . .
~ torreux.
.~ . . . - . .
Do~ concentrations rolativement elev~es sont, on r~gle génernle, particuli~rement favorablos~ par exemplo dana le ca~ do NaCl, MU muins 20 grammes ot, de préference, au moins 75 gra~me~ de sel pnr litro d'eau, on particulier 100 à 200 g/litre. Avec le chlorure de calciumj on utilise habituellement une concentration d'au moins 5 g/litre, do préférence 10 ~ 20 g/litre. Il n'y a pas de limite superieuro, ~i ce n'est celle qui empê-chorait lo maintien en solution du polymère a 1~ concentretion 0.
En règle génerale, pour un sel donné~ la viscoslté de la solution ~e polym~re d~croit quand la concentration en ce sel croit. Donc, sl I'eau de gisement contient en ma~eure partie du NaCl, on pourra avantageusement utlliser, dans le pr~sent procéd~, une solution de polymere dont la sal~nité
en NaCl sera plus ~levée que la salinité de l'eau de gisement.
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Le colmatant util~s~ e3t un polymère hydrosoluble qui peut ~tre un polyacrylamide part~ellement hydrolysé, ma~s fl n'est pas exclu d'uti-liser un autre polymère hydrosoluble. En effet, le procsdé est basé sur l'adsorption irréversible du polym~re ~ la surface solide tu milieu poreux et sur la possib~lité de diminuer la qu~ntit6du solvant dans lequel on dis-~out le polym~re svant l'in~ection.
IR concentrstion de polymère dans la solution squeuse est, de pr~férence, la plus élevée possible, compatible avec la salinité du milieu~
Ello 30 situo habituellement ontro S00 ot 20.000 ppm ~parties par million) en poids. Un polymère préf6re est un polyacrylamide ou un copolym~re ds l'acry-lamido dont 8 a 70 %, et de préference 8 ~ 25 % dea groupes amidos ont ~te hydrolysés ; son poids moléculaire est on général élove, au moins 200.000 et de pr~ference superiour ~ 3.000.000.
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Dos exsmplos de polyacrylamides satisfaisants ~ont :
- un polyacrylamide do poids moléculaire onviron 3.0ao.000 ot degrs d'hydrolyse dos groupos smides onvlron 20 %
- un polyecrylomide ds poids mol~culairo onviron 1,W 0.000 ot degré d'hydrolyse doo groupes amidea onviron Z5-35 %
- un polyacrylamido do poid~ moleculoirs environ 2.000.000 et dogre d'hydrolyse dos groupe~ amides environ 8-10 %.
- Lo quDntit~ de polymare a in;ectsr dans ln zon~ de production a l'ontours du puits dépend des conditions locales ; dans 1~ plupart dss cas olle ost ds 50 a 5.000 kg et de préférence de 200 a t,000 kg par matrs vortical de zons trait~s.
L'efficacité du proc~dé peut être accrue en favorisant la forma-tion d'aggiom~rats : par exemple en tissolvant le polym~re en présence de , fonmol et d'oxyg~ne, ou, pendant l'injection, en créant des contraintes mé-~ caniques au sein de la solution par effet de la vitesse. Ces exemples ne / aont pas limitatifs des modes de creation d'agglomérats , Le mode t'in3ection de la solution de polymère n!est pas nouveau en soi; on pourra se référer, par exemple, aux indications du brevet US
n' 3~30~.885. En r~gle g~n~r~le on impose à ia solution de polym~re une pression sup~rieure ~ 1~ pression exorcee par le~ fluides au niveau choisi pour lo tr~item~nt (pression hydrostatique~ ; cele pormct ~ cctto solution d~ p~n~trer dons la formetion ~usqu'h dos dlstunceo notsblo~ du puits, de 10 pr~renco au moins 20 m~tr~s, dans le~ proportions indiqube~ plu9 h~ut.
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- Dos exp~riences ont ~te realis~es, les unes selon la technique connuo, d'a~tres sn ~aivant le proc~dé de l'invention, décrit plu~ haut.
Le~ esp~riences et les mesures de la viscosité tes différentes ~olutions utllisées 80nt faite~ ~ la température constante de 30~C.
. EXEMPLE 1 s , .
; ' a) Un milieu poreux constitué pa~ du sable grossier non argileux ranulométrie : 200 ~ 300 ~ , perm~abilitë 5 darcy) est saturé avec une ~au~ure a 1 gll-NaCl qui simule une esu de gisement. On in3ecte dans le mi-lieu poreux une solution de polym~re préparée dans de l'eau a 1 g/l-NaCl a 20 partir d'un polyacrylamide partiellement hydrolysé tpoids moi~culaire moyen :3.000 000, degré d'hydrolyse ~ 20 %) à la concentration de 12.000 ppm. La viscosité ~1 de cette solution est de l'ordre de 3.103 poises. On fait en-~ulte circuler l'eau à 1 g/l-NaCl et on constate une r~duction de permeabi-lit~ de l'ordre de 20 tsoit une perméabilité de 0,25 darcy~. Cette réduction de permeabilit~ est due à la presence du polymère adsorbé sur les parois so-lides du milieu, ce qui constitue le processus de traitement par le procede classi~ue ~ignalé plus haut.
.; , ' b)Dan~ un milieu poreux identique au pr~cédent et préalablement sa-tur~ avec une sau~ure à 1 g/l-NaCl, est in3ectee une solution du même poly-30 mère ~ 12.000 ppm dans une eau très salée (loo gil-NaCl), solution dont la .
10646gO
~iscosit~ ~2 est ~gale ~ 6,75 poises, La c~rculation ultérieure d'eau de gisement à 1 g/l-NaCl fait appara~tre une r6duction te penm~abilité de l'or-dre de 55 (soit une perméabilité de 0,09 darcy). Cette dernière r~duction de per~éabilit6, supérieure ~ celle de 1' essai p~écédent, montre le r~sul-tat amélioré obtenu selon l'invention. Le mécanisme semble être le su~vant :
dsorption du polymère s'ajoute le gonflement des molécules atsorbées d~ au changement de salinité, phénom~ne qui constitue l'originalité de la - présente invention, Ce8 exp~riences ne 90nt pas li~itative8, en particulier quant a 0 l~ nature iu milieu poreux. Les essais peuvent atre réalisés avec plus te fscilité et te meilleur~ résultats dans des milieux poreux argileux, donc ~olns penméable3.
EXEMPLE 2 ~
.. - -- - ' . ' ' .
Cetto oxpérionce montre 1~ diff6rence d'efficacité entre la techni-que connuo et cello de la pr6~ento invontiont dan~ un miliou argileux. Le ~ilieu poreux est composé d'un mfilange de sablo t200 à 300~ ) et d'argile (8 % du m61ange en poids), l'ensemblo ayant une perméabilit6 voisino de 1 darcy pour une eau à 1 g/litre ds NaCl, si~ulant l'oau de qisement.
e) 8elon la technique cla9sique, on injscto dans le milieu poroux une solution de polymbre prépar6e dans do l'sau 3 1 g/l NaCl ~ partir d'un polyacrylamide partiellement hydrolysfi (poids moléculaire moyen ~ 3.000.000, degre d'hydrolyse : 20 %) à la concentration de 1.600 ppm en poids. La viscosité ~1 de cette solution est de l'ordre de 16 centipoises. On fait ensuite circuler l'eau à 1 9/1 NaCl et on constate que la perméabilité est réduite d'un facteur de 12,5.
b) selon la technique décrite dans la présente invention, on injacte, dans un milieu idsntique au précédent une solution du même polymère, à la meme concentration de 1.600 ppm danR une eau sa~e (20 9/1 NaCl)~ solution dont la viscosité ~2 ~ ~1 est égale à 5 centipo~ses. On fait ensuite circu-3û ler l'eau de gisement à 1 9/1 NaCl et on constatz que le facteur de réductionde perméabilité est égal ~ 20, ce qui est nettement supérieur à la réduction de perméabilité obtenue par la technique cla si~ue.
EXEMPLE 3 :
Cet exemple montre la possibilité d'appliquer la te-chnique d~crite dans la présente invention 3 des milieux naturels a~gileux, avec des réduc-tions de perméabilite tr~s importantes. Le milieu poreux est ici un échan-tillon de grès argileux des Vosges dont lo perméabilité est 40 mdarcy pour une eau de gisement à 1 9/1 de NaCl.
o~ solon la techniquo clDssiquo, on injcct~ dan~ le milieu poroux, une solution dc polymero prépsrbe dans do l'oau a t 9/1 NaCl, simulant l'sou de gisement, à partir du m~me polyacrylamide partiellement hydrolysé
à la concentration de 3.000 ppm en poids. La viscosité ~1 de cette solu-tion est de l'crdre de 125 centipoises. On fait en~uite circuler l'sau à
1 g/l NaCl et on constate que la perméabilité est divisée par 35.
La r6duction de perméabilite pour l'haile ost 6gals 3 t,5.
'- b) selon la technique décrite dans la présente invention, on injecte danq un milieu poreux idontique au pr~cédent une solution du meme polymère, à la même concentration de 3.000 ppm dans une eau tres salée t100 9/1 NaCl)~ solution dont la viscosité ~2C ~1 est égale 3 tO centipoi-ses. Ls circulation ult~rieure ds l'eau pou sal6e (1 9/1 NaCl) ~ait appa-raitre uno réduction de perméabilité de 55.
ZO La réduction de porméabilité pour l'huile est égale 3 1,5.
EXEMPLE 4 :
Cet exemple montre que dans un milieu poreux de nature diff~rente (un calcaire), la technique décrite dans la présente invention est supé-rieure 3 la technique classique et que la per~a~ilité 3 l'huile n'est pas ~ensiblement diminuée. Le milieu poreux est un calcaire de St Maximin dont la permésbilité est proche de 1 darcy. L'eau de gisement est une solution aqueuse 3 1 g/litre de RaCl.
a) selon lu tachnique clas3ique, on inj~cte dun3 le milieu porsux une solution de polymèrs pr6parée dans ds l~eau à 1 g/l NaCl, simulant l~eau de gi3ement, à partir du mêm0 polyacrylamide partiellement hydrolyse à la concentration de 3.000 ppm. La viscosité ~1 de cette solution est 125 centipoises. On fait circuler l~eau à 1 g/l NaCl et on observe un facteur de réduction de permeabilite egal à 6,5, alors que la perméabilit6 à l'huile, injeetée ensuite, reste pratiquement inchangée ~faeteur de réduetion infe-risur à 1,5), b) selon la teehnique décrite dans la présente invention, on injoete dans un milieu identique au précédent une solution du même polymère, la m0ms concentration de 3.000 ppm dans une eau salée à 100 g/l NaCl.
La viscosit6 de cette solution ~ 2 ~ ~1 est égale a 10 centipoises. La eirculation de l~eau de gisement (19/1 NaCl) fait apparaitre un facteux de rsduetion de perméabilite aecru , 6gal à tS alors que 1~ facteur de reduc--tion de perm6abilit6 3 llhuilo n~est que 1,4.
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L'eau, sous la forme de saumure, existe souvent dans la même for-mation que l'huile ou le gaz. La production de l'huile ou du gaz entraine tonc la production d'eau en quantite telle qu'elle pose des problèmes im-portants : elle cause tirectement ou indirectement des dépôts dans le voi-sinage tu puits ou dans le tube m8me du puits, elle accro~t considérable-ment la corrosion de toutes les pièces métalliques te fond ou te surface, elle augmente, sans intérêt, les quantités de fluides pompée~, transférées et stockées, elle cree avec l'huile des émulsions difficiles à rompre en surface et qui, au fond, forment des blocages dans les pores de la forma-tion.
De nombreuses méthodes destinées à réduire les venues d'eau dans les puLts de production ont été proposées et essayées : elles consistent souvent à mettre en place dans la formation, entre l'eau et le puits, ou entre lh'ebaiut elll'huitle ou le gaz, une barrière imperméable, mais les agentscolmat ~ loquent presque autant l'huile ou le gaz que l'eau.
Les éléments de ces barrières peuvent être, par exemple, des ciments, des r~sines, des suspensions de particules solides ou des paraffines.
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Plus récemment, les polymères ont été utilisés avec plu9 de suc-cès que les agents colmatants précédents. Le mécanisme d'action des poly- -mères es~ le suivant : les polymères injectés en solution dans le milieu ; poreux s'adsorbent à la surface du solide et réduisent le rayon des pores tant qu'ils se trouvent en milieu aqueux; les polymères sont donc suscep-tibles de réduire ;es venues d'eau. Par contre, les fluides non aqueux, tels ~ue l'huile et surtout le gaz, déshydratent les macromolécules adsor-bées qui alors n'occupent qu'un volume négligeable à la paroi et laissent ainsi le passaEe entièrement libre :: . . .
Cette méthode n'est pas entièrement satisfaisante, en ce sens qu'elle est peu efficace en milieu fortement perm~able, à moins d'utiliser des solutions très concentrées en polymère, donc très visqueuses et dif~i-c~les à injecter L'état de la technique est illustre à cet égard par le brevet tes Etats-Unis d'Amérique n~ 3.3~8.885, qui décrit le traitement des ; _ 2 -:, ~ '.
- ~064690 pults par des solutions aqueuses de polyacrylamide hydrolysé.
La présente invention a pour objet de reduire les venues d'eau dans les puit~ de production sans diminuer la production de l'huile ou du .
gaz.
Lo pracédé de cette invention ne doit pas etre confondu avec le proc~dé de récupération secondairs sslon lsqusl uno solution de polymèro génoraloment à faible concentration (quelquos centaino3 do ppm) est injootée par un ou plusiours puits, avec une pression suffisante pour que la solution pénbtrs dans la formation et déolace une partie de l'huile de cette forma-tion, qui est alors produite par une autre serio da puits distincts despremiers. Les quantités inject6es sont de l'ordre de grandeur du volumo de la formstion. Il est bien connu que l'eau chargée de polymère e~t plus officace, parce que plus visqueuse, que l'eau seule pour ce processus de récupération.
Lo procédé do cotte invontion no doit pas non plus ôtre confondu ovoc lo procédé qui conoisto ~ ojoutor du polym~ro oux fluidoa do forage.
Co~ fluidos ont pour objot de lubrifior l'outil do forage, de permettro la romont60 des dobris do rocho, d'exorcor uns contre-pres~ion son~iblomont ogolo a lo prossion du fond ot do croor un colmotogo sur lo~ paro~s du puits ;
2û ils circulont en circuit form6 ontro lo fond ot la ourface o~ il3 sont filtr~s ot leur composition r6ajust~o. Les quantités utilis~es sont fniblos, da l'ordro do grandeur du volume du puits.
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Lo procédé do cetto invention dont lo but e~t de réduirs les venues d'0au dans un puits en cours de production, con~iste à injecter dans la formation, à partir dudit pUitA, une quantit~ importante de solution de poly-mère, mais très inferieure au volumo d'huile en place. Le traitement s'étend généralement à quelque~ dizaines de m~tres du puits, co qui correspond habi-tuellement à un volume de solution de l'ordre de quelque~ centaines de mètres cubes et ~ un poios de polymère ~ec allant de 200 à l.000 kg par mètre ver~ical de formation.
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:1064690 Le principal avantage de la méthode décrite ci-après réside dans le fait que le colmatage créé est plus efficace, même en milieu perméable, que les méthodes classiques.
' Plus précisément, l'invention concerne un procédé
permettant de réduire ou d'annuler les venues d'eau de gisement dans au moins une partie d'un puits de production d'huile et/ou de gaz d'hydrocarbures traversant un gisement, comprenant les étapes suivantes:
a) on injecte, a partir du puits, dans la partie du gisement o~ l'on veut réduire ou annuler les venues d'eau, une solution aqueuse, stable, limpide et salée d'un polymère hydro-soluble et non réticulé P à une concentration C, la solution poly-mérique présentant une viscosité inversement proportionnelle à la concentration en sel, la viscosité n2 de la solution étant telle que n2 < nl o~ nl est la viscosité d'une solution du polymere hydrosoluble P dans un échantillon de l'eau de gisement a la concentration C, la viscosité n2 étant obtenue dans la solu-tion polymérique par la présence d'une quantité suffisante d'un sel de métal alcalin ou alcalino-terreux, ou d'un mélange de tels sels;
b) on met le puits en production d'huile et/ou de gaz, ce qui permet aux fluides présents dans le gisement de venir au contact de la zone du gisement contenant le polymare adsorbe.
l'huile et/ou le gaz traversant sélectivement ladite zone pour venir dans le puits, tandis que le passage de l'eau du gisement est réduit.
Par solution d'un polymère, on entend une solution limpide et ne faisant pas de précipité.
Le fait que n2 ~ nl indique que le liquide utilisé au paragraphe (a) est plus mauvais solvant que l'eau du gisement, vis-à-vis du polymere, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un liquide dont les propriétés physico-chimiques empêchent les macromolécules de polymère d'occuper un grand volume : elles ont donc une faible . ' ~
-~ .
10~i4~90 expansion dans un tel solvant. Dans le cas des polyacrylamides hydrolysés, ce liquide est constitué, par exemple, par une solution salée.
On prendra avantageusement n2 ~ 0~5 nl et de préférence n2 ~ 0,1 nl, n2 et nl étant exprimés en poises.
Par solution salée, on entend une solutian dans l'eau ~' d'un ou plusieurs sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux, en particulier NaCl, ' ;':
.
~:' KCl, MgC12 , MgS04 , CaC12 , Na2S04 , K2S04et/ou NaN03~et plu8 8énéralement tes chlorures, sulfates ou nitrates de métaux tels que le sodium, le potas-slum, le calcium ou le magn~sium On pr~fère les solutions contenant, au ~oins en ma~eure partie, du chlorure de sodium. Les sel~ de métaux alcalino-terreux sont moins d~sirables, en particulier, en proportion ~levée, car il~ peuvent donner l~eu à de~ précipitations non souhaitées, par exemple quand le milieu contient des carbonates ou possède un pH égal ou ~upérieur à 9.
Il convient également t'éviter la présence de quantités substan-tlelleg d'ions de métaux autres que les métaux alcalin~ ou alcalino-terreux, car de tels ions peuvent donner lieu, avec certains polymères, à une réti-culation aboutissant à un colmatage complet (non sélectif) te la zone trai-t~ée. Le problème résolu par le procédé de la présente invent$on se distingue en effet complètement tu problème du colmat~ge des puits par réticulation d'un polymère.
La concentration en sels te la sol~tion salée de polymère peut ~tr~ choi~le dans te larges llmites, ~ condition de respecter la cond~tion de v~scosit~ indiqu~e plus haut.
Ello d~pend do la nstur~ et do lo concontration en 8el do l~oau du gi90mont~ et au8si do lo naturo du sol présont dans lo solution do polymèro, do tollo sorte qu'il n'est pas possible do donnor un domaine géneral de valeurs utilisables. Un essai préalable ~imple permet de dfiterminer la concentration do aol la plus favorablo. En règle généralo le9 8019 do metaux alcalins doivent ~tre utilis~s à plus forte concentration que 109 sels do m6taux alcelino-:: . . . . . . - . .
~ torreux.
.~ . . . - . .
Do~ concentrations rolativement elev~es sont, on r~gle génernle, particuli~rement favorablos~ par exemplo dana le ca~ do NaCl, MU muins 20 grammes ot, de préference, au moins 75 gra~me~ de sel pnr litro d'eau, on particulier 100 à 200 g/litre. Avec le chlorure de calciumj on utilise habituellement une concentration d'au moins 5 g/litre, do préférence 10 ~ 20 g/litre. Il n'y a pas de limite superieuro, ~i ce n'est celle qui empê-chorait lo maintien en solution du polymère a 1~ concentretion 0.
En règle génerale, pour un sel donné~ la viscoslté de la solution ~e polym~re d~croit quand la concentration en ce sel croit. Donc, sl I'eau de gisement contient en ma~eure partie du NaCl, on pourra avantageusement utlliser, dans le pr~sent procéd~, une solution de polymere dont la sal~nité
en NaCl sera plus ~levée que la salinité de l'eau de gisement.
.
Le colmatant util~s~ e3t un polymère hydrosoluble qui peut ~tre un polyacrylamide part~ellement hydrolysé, ma~s fl n'est pas exclu d'uti-liser un autre polymère hydrosoluble. En effet, le procsdé est basé sur l'adsorption irréversible du polym~re ~ la surface solide tu milieu poreux et sur la possib~lité de diminuer la qu~ntit6du solvant dans lequel on dis-~out le polym~re svant l'in~ection.
IR concentrstion de polymère dans la solution squeuse est, de pr~férence, la plus élevée possible, compatible avec la salinité du milieu~
Ello 30 situo habituellement ontro S00 ot 20.000 ppm ~parties par million) en poids. Un polymère préf6re est un polyacrylamide ou un copolym~re ds l'acry-lamido dont 8 a 70 %, et de préference 8 ~ 25 % dea groupes amidos ont ~te hydrolysés ; son poids moléculaire est on général élove, au moins 200.000 et de pr~ference superiour ~ 3.000.000.
. .
Dos exsmplos de polyacrylamides satisfaisants ~ont :
- un polyacrylamide do poids moléculaire onviron 3.0ao.000 ot degrs d'hydrolyse dos groupos smides onvlron 20 %
- un polyecrylomide ds poids mol~culairo onviron 1,W 0.000 ot degré d'hydrolyse doo groupes amidea onviron Z5-35 %
- un polyacrylamido do poid~ moleculoirs environ 2.000.000 et dogre d'hydrolyse dos groupe~ amides environ 8-10 %.
- Lo quDntit~ de polymare a in;ectsr dans ln zon~ de production a l'ontours du puits dépend des conditions locales ; dans 1~ plupart dss cas olle ost ds 50 a 5.000 kg et de préférence de 200 a t,000 kg par matrs vortical de zons trait~s.
L'efficacité du proc~dé peut être accrue en favorisant la forma-tion d'aggiom~rats : par exemple en tissolvant le polym~re en présence de , fonmol et d'oxyg~ne, ou, pendant l'injection, en créant des contraintes mé-~ caniques au sein de la solution par effet de la vitesse. Ces exemples ne / aont pas limitatifs des modes de creation d'agglomérats , Le mode t'in3ection de la solution de polymère n!est pas nouveau en soi; on pourra se référer, par exemple, aux indications du brevet US
n' 3~30~.885. En r~gle g~n~r~le on impose à ia solution de polym~re une pression sup~rieure ~ 1~ pression exorcee par le~ fluides au niveau choisi pour lo tr~item~nt (pression hydrostatique~ ; cele pormct ~ cctto solution d~ p~n~trer dons la formetion ~usqu'h dos dlstunceo notsblo~ du puits, de 10 pr~renco au moins 20 m~tr~s, dans le~ proportions indiqube~ plu9 h~ut.
.
- Dos exp~riences ont ~te realis~es, les unes selon la technique connuo, d'a~tres sn ~aivant le proc~dé de l'invention, décrit plu~ haut.
Le~ esp~riences et les mesures de la viscosité tes différentes ~olutions utllisées 80nt faite~ ~ la température constante de 30~C.
. EXEMPLE 1 s , .
; ' a) Un milieu poreux constitué pa~ du sable grossier non argileux ranulométrie : 200 ~ 300 ~ , perm~abilitë 5 darcy) est saturé avec une ~au~ure a 1 gll-NaCl qui simule une esu de gisement. On in3ecte dans le mi-lieu poreux une solution de polym~re préparée dans de l'eau a 1 g/l-NaCl a 20 partir d'un polyacrylamide partiellement hydrolysé tpoids moi~culaire moyen :3.000 000, degré d'hydrolyse ~ 20 %) à la concentration de 12.000 ppm. La viscosité ~1 de cette solution est de l'ordre de 3.103 poises. On fait en-~ulte circuler l'eau à 1 g/l-NaCl et on constate une r~duction de permeabi-lit~ de l'ordre de 20 tsoit une perméabilité de 0,25 darcy~. Cette réduction de permeabilit~ est due à la presence du polymère adsorbé sur les parois so-lides du milieu, ce qui constitue le processus de traitement par le procede classi~ue ~ignalé plus haut.
.; , ' b)Dan~ un milieu poreux identique au pr~cédent et préalablement sa-tur~ avec une sau~ure à 1 g/l-NaCl, est in3ectee une solution du même poly-30 mère ~ 12.000 ppm dans une eau très salée (loo gil-NaCl), solution dont la .
10646gO
~iscosit~ ~2 est ~gale ~ 6,75 poises, La c~rculation ultérieure d'eau de gisement à 1 g/l-NaCl fait appara~tre une r6duction te penm~abilité de l'or-dre de 55 (soit une perméabilité de 0,09 darcy). Cette dernière r~duction de per~éabilit6, supérieure ~ celle de 1' essai p~écédent, montre le r~sul-tat amélioré obtenu selon l'invention. Le mécanisme semble être le su~vant :
dsorption du polymère s'ajoute le gonflement des molécules atsorbées d~ au changement de salinité, phénom~ne qui constitue l'originalité de la - présente invention, Ce8 exp~riences ne 90nt pas li~itative8, en particulier quant a 0 l~ nature iu milieu poreux. Les essais peuvent atre réalisés avec plus te fscilité et te meilleur~ résultats dans des milieux poreux argileux, donc ~olns penméable3.
EXEMPLE 2 ~
.. - -- - ' . ' ' .
Cetto oxpérionce montre 1~ diff6rence d'efficacité entre la techni-que connuo et cello de la pr6~ento invontiont dan~ un miliou argileux. Le ~ilieu poreux est composé d'un mfilange de sablo t200 à 300~ ) et d'argile (8 % du m61ange en poids), l'ensemblo ayant une perméabilit6 voisino de 1 darcy pour une eau à 1 g/litre ds NaCl, si~ulant l'oau de qisement.
e) 8elon la technique cla9sique, on injscto dans le milieu poroux une solution de polymbre prépar6e dans do l'sau 3 1 g/l NaCl ~ partir d'un polyacrylamide partiellement hydrolysfi (poids moléculaire moyen ~ 3.000.000, degre d'hydrolyse : 20 %) à la concentration de 1.600 ppm en poids. La viscosité ~1 de cette solution est de l'ordre de 16 centipoises. On fait ensuite circuler l'eau à 1 9/1 NaCl et on constate que la perméabilité est réduite d'un facteur de 12,5.
b) selon la technique décrite dans la présente invention, on injacte, dans un milieu idsntique au précédent une solution du même polymère, à la meme concentration de 1.600 ppm danR une eau sa~e (20 9/1 NaCl)~ solution dont la viscosité ~2 ~ ~1 est égale à 5 centipo~ses. On fait ensuite circu-3û ler l'eau de gisement à 1 9/1 NaCl et on constatz que le facteur de réductionde perméabilité est égal ~ 20, ce qui est nettement supérieur à la réduction de perméabilité obtenue par la technique cla si~ue.
EXEMPLE 3 :
Cet exemple montre la possibilité d'appliquer la te-chnique d~crite dans la présente invention 3 des milieux naturels a~gileux, avec des réduc-tions de perméabilite tr~s importantes. Le milieu poreux est ici un échan-tillon de grès argileux des Vosges dont lo perméabilité est 40 mdarcy pour une eau de gisement à 1 9/1 de NaCl.
o~ solon la techniquo clDssiquo, on injcct~ dan~ le milieu poroux, une solution dc polymero prépsrbe dans do l'oau a t 9/1 NaCl, simulant l'sou de gisement, à partir du m~me polyacrylamide partiellement hydrolysé
à la concentration de 3.000 ppm en poids. La viscosité ~1 de cette solu-tion est de l'crdre de 125 centipoises. On fait en~uite circuler l'sau à
1 g/l NaCl et on constate que la perméabilité est divisée par 35.
La r6duction de perméabilite pour l'haile ost 6gals 3 t,5.
'- b) selon la technique décrite dans la présente invention, on injecte danq un milieu poreux idontique au pr~cédent une solution du meme polymère, à la même concentration de 3.000 ppm dans une eau tres salée t100 9/1 NaCl)~ solution dont la viscosité ~2C ~1 est égale 3 tO centipoi-ses. Ls circulation ult~rieure ds l'eau pou sal6e (1 9/1 NaCl) ~ait appa-raitre uno réduction de perméabilité de 55.
ZO La réduction de porméabilité pour l'huile est égale 3 1,5.
EXEMPLE 4 :
Cet exemple montre que dans un milieu poreux de nature diff~rente (un calcaire), la technique décrite dans la présente invention est supé-rieure 3 la technique classique et que la per~a~ilité 3 l'huile n'est pas ~ensiblement diminuée. Le milieu poreux est un calcaire de St Maximin dont la permésbilité est proche de 1 darcy. L'eau de gisement est une solution aqueuse 3 1 g/litre de RaCl.
a) selon lu tachnique clas3ique, on inj~cte dun3 le milieu porsux une solution de polymèrs pr6parée dans ds l~eau à 1 g/l NaCl, simulant l~eau de gi3ement, à partir du mêm0 polyacrylamide partiellement hydrolyse à la concentration de 3.000 ppm. La viscosité ~1 de cette solution est 125 centipoises. On fait circuler l~eau à 1 g/l NaCl et on observe un facteur de réduction de permeabilite egal à 6,5, alors que la perméabilit6 à l'huile, injeetée ensuite, reste pratiquement inchangée ~faeteur de réduetion infe-risur à 1,5), b) selon la teehnique décrite dans la présente invention, on injoete dans un milieu identique au précédent une solution du même polymère, la m0ms concentration de 3.000 ppm dans une eau salée à 100 g/l NaCl.
La viscosit6 de cette solution ~ 2 ~ ~1 est égale a 10 centipoises. La eirculation de l~eau de gisement (19/1 NaCl) fait apparaitre un facteux de rsduetion de perméabilite aecru , 6gal à tS alors que 1~ facteur de reduc--tion de perm6abilit6 3 llhuilo n~est que 1,4.
.
-- 10 _
Claims (13)
1. Un procédé permettant de réduire ou d'annuler les venues d'eau de gisement dans au moins une partie d'un puits de production d'huile et/ou de gaz d'hydrocarbures traversant un gisement, comprenant les étapes suivantes:
a) on injecte, à partir du puits, dans la partie du gisement où l'on veut réduire ou annuler les venues d'eau, une solution aqueuse, stable, limpide et salée d'un polymère hydro-soluble et non réticulé P à une concentration C, ladite solution polymérique présentant une viscosité inversement proportionnelle à la concentration en sel, la viscosité n2 de ladite solution étant telle que n2 < n1 où n1 est la viscosité d'une solution du polymère hydrosoluble P dans un échantillon de l'eau de gisement à la concentration C, la viscosité n2 étant obtenue dans ladite solution polymérique par la présence d'une quantité suffi-sante d'un sel de métal alcalin ou alcalino-terreux, ou d'un mélange de tels sels, b) on met le puits en production d'huile et/ou de gaz, ce qui permet aux fluides présents dans le gisement de venir au contact de la zone du gisement contenant le polymère absorbé, l'huile et/ou le gaz traversant sélectivement ladite zone pour venir dans le puits, tandis que le passage de l'eau du gisement est réduit.
a) on injecte, à partir du puits, dans la partie du gisement où l'on veut réduire ou annuler les venues d'eau, une solution aqueuse, stable, limpide et salée d'un polymère hydro-soluble et non réticulé P à une concentration C, ladite solution polymérique présentant une viscosité inversement proportionnelle à la concentration en sel, la viscosité n2 de ladite solution étant telle que n2 < n1 où n1 est la viscosité d'une solution du polymère hydrosoluble P dans un échantillon de l'eau de gisement à la concentration C, la viscosité n2 étant obtenue dans ladite solution polymérique par la présence d'une quantité suffi-sante d'un sel de métal alcalin ou alcalino-terreux, ou d'un mélange de tels sels, b) on met le puits en production d'huile et/ou de gaz, ce qui permet aux fluides présents dans le gisement de venir au contact de la zone du gisement contenant le polymère absorbé, l'huile et/ou le gaz traversant sélectivement ladite zone pour venir dans le puits, tandis que le passage de l'eau du gisement est réduit.
2. Un procédé selon la revendication 1, dans lequel la concentration C est de 500 à 20.000 ppm en poids.
3. Un procédé selon la revendication 1, dans lequel n2 ? 0,5 n1.
4. Un procédé selon la revendication 1, dans lequel le polymère est unpolyacrylamide dont 8 à 70% des groupes amide ont été hydrolysés et dont le poids moléculaire est supérieur à
200.000.
200.000.
5. Un procédé selon la revendication 4, dans lequel le poids moléculaire est supérieur à 3.000.000.
6. Un procédé selon la revendication 1, dans lequel le liquide utilisé à l'étape (a) est une solution aqueuse d'au moins un sel de métal alcalin.
7. Un procédé selon la revendication 6, dans lequel le sel est le chlorure de sodium et la concentration en sel de la solution aqueuse est au moins égale à 20 g/litre.
8. Un procédé selon la revendication 6, dans lequel le sel est le chlorure de sodium et sa concentration est 100-200 g/litre.
9. Un procédé selon la revendication 6, dans lequel le sel est le chlorure de calcium et la concentration en sel de la solution aqueuse est au moins égale à S g/litre.
10. Un procédé selon la revendication 1, dans lequel le polymère est un polyacrylamide partiellement hydrolysé.
11. Un procédé selon la revendication 10, dans lequel le liquide utilisé dans l'étape (a) est une solution aqueuse d'au moins un sel de métal alcalin.
12. Un procédé selon la revendication 3, dans lequel le polymère est un polyacrylamide dont 8 à 70% des groupes amide ont été hydrolysés et dont le poids moléculaire est supérieur à 200.000.
13. Un procédé selon la revendication 1, dans lequel n2 ? 0 ,1 n1.
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