CA1207195A - Compositions de polymeres hydrosolubles enrobes, leur preparation et leur utilisation pour la preparation de solutions aqueuses destinees a la recuperation assistee du petrole - Google Patents
Compositions de polymeres hydrosolubles enrobes, leur preparation et leur utilisation pour la preparation de solutions aqueuses destinees a la recuperation assistee du petroleInfo
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Abstract
La présente invention concerne des compositions de polymères hydrosolubles enrobés, leur préparation et leur utilisation pour la préparation de solutions aqueuses destinées notamment à la récupération assistée du pétrole. Ces compositions sont caractérisées en ce qu'elles comprennent de 80 à 250 parties en poids de particules solides d'au moins un polymère hydrosoluble, enrobées par 100 parties en poids d'au moins un produit paraffinique solide à la température ambiante.
Description
~Z~7~g5 La présente invention concerne des compositions de polymères hydrosolubles enrobés, leur préparation et leur utilisation pour la preparation de solutions aqueuses desti-nées notamment à la récupération assistée du pétrole.
Avec la crise mondiale de l'énergie, il est devenu essentiel de pouvoir récupérer le maximum du pétrole contenu dans les gisements.
Une des méthodes de récuperation assistée les plus employées consiste à balayer le c~amp pétrolifère au moyen d'une injection d'eau saline forçant ainsi le pétrole à ressuer et à sortir des pores de la roche où il se trouve absorbé.
L'efficacité d'une telle méthode se trouve malheu-reusement tres souvent limitée par la différence de visco-site entre le pétrole et l'eau, différence qui amène l'eau, plutot que de s'étaler à travers toute l'étendue du gisement, à chercher à passer, au travers des cheminements préfé-rentiels, directement du puits d'injection au puits de pro-duction.
Afin de corriger cette différence de viscosité, il est de coutume d'épaissix l'eau d'injection au moyen d'une addition de polymères hydrosolubles, très souvent un poly-acrylamide eventuellement partiellement hydrolysé ou un polysaccharide.
Le stockage et la manipulation sur le champ de ces polymères a posé de nombreux problèmes pratiques.
En effet, les poudres de polymère ont la propriété
d'absorber l'humidité de l'air. Cette absorption ~e traduit ensuite par Ull gonflement et par une formation d'agglomérats et/ou de microgels.
Les agglomérats ont tendance à se coller aux parois et à bloquer ainsi le fonctionnement des installations de mélange, notamment celui de la vis d'alimentation.
Les micxogels se dissolvent mal dans l'eau et, une 9~
fois injectés dans les champs, ils ont tendance à créer des bouchages en bloquant les issues des pores des roches pétro-lifères~
Par ailleurs, la poudre de polymère, en se ré-pandant par terre et dans l'air pose des problèmes de sécu-rité en rendant le sol épais et glissant e-t l'atmosphère difficilement xespirable.
Afin de remédier à ces divers inconvénients, on a déjà proposé, dans l'art antérieur, différentes techniques de dispersion de particules solides de polymères hydrosolu-bles dans un liquide organique qui est non-solvant du poly-mère.
Par exemple, des dispersions fluides de polymères hydrosolubles ont été obtenues en ajoutant les polymères dans un milieu non-solvant anhydre, en présence d'un agent tensioactif et, eventuellement, d'un agent épaississant afin de stabiliser les dispersions; de telles compositions ont été décrites dans les brevets américain 3 282 874, britannique 1 397 933 et dans la demande de brevet européen 002 368 et elles sont caractérisées par l'emploi d'un hydro-carbure liquide à la température ambiante comme milieu non-solvant des po~ymères.
On a également enseigné dans l'art antérieur d'en-rober les polymères hydrosolubles de manière à les protéger, soit au moyen de soxbitol ou de mannitol, comme décrit par exemple dans la demande de brevet japonais 47 44 335, soit au moyen d'un monoalkyléther de diéthylèneglycol, comme dé-crit par exemple dans le brevet américain 3 350 338.
Néanmoins, compte tenu de la sensibilité à l'eau de ces 3~ divers agents d'enrobage, la protection des polymères n'est pas complètement satisfaisante.
En vue d'améliorer et de simplifier la manutention et le mode de stockage des polymères h~drosolubles, il etait donc intéressant d'obtenir des compositions stabilisées à
Avec la crise mondiale de l'énergie, il est devenu essentiel de pouvoir récupérer le maximum du pétrole contenu dans les gisements.
Une des méthodes de récuperation assistée les plus employées consiste à balayer le c~amp pétrolifère au moyen d'une injection d'eau saline forçant ainsi le pétrole à ressuer et à sortir des pores de la roche où il se trouve absorbé.
L'efficacité d'une telle méthode se trouve malheu-reusement tres souvent limitée par la différence de visco-site entre le pétrole et l'eau, différence qui amène l'eau, plutot que de s'étaler à travers toute l'étendue du gisement, à chercher à passer, au travers des cheminements préfé-rentiels, directement du puits d'injection au puits de pro-duction.
Afin de corriger cette différence de viscosité, il est de coutume d'épaissix l'eau d'injection au moyen d'une addition de polymères hydrosolubles, très souvent un poly-acrylamide eventuellement partiellement hydrolysé ou un polysaccharide.
Le stockage et la manipulation sur le champ de ces polymères a posé de nombreux problèmes pratiques.
En effet, les poudres de polymère ont la propriété
d'absorber l'humidité de l'air. Cette absorption ~e traduit ensuite par Ull gonflement et par une formation d'agglomérats et/ou de microgels.
Les agglomérats ont tendance à se coller aux parois et à bloquer ainsi le fonctionnement des installations de mélange, notamment celui de la vis d'alimentation.
Les micxogels se dissolvent mal dans l'eau et, une 9~
fois injectés dans les champs, ils ont tendance à créer des bouchages en bloquant les issues des pores des roches pétro-lifères~
Par ailleurs, la poudre de polymère, en se ré-pandant par terre et dans l'air pose des problèmes de sécu-rité en rendant le sol épais et glissant e-t l'atmosphère difficilement xespirable.
Afin de remédier à ces divers inconvénients, on a déjà proposé, dans l'art antérieur, différentes techniques de dispersion de particules solides de polymères hydrosolu-bles dans un liquide organique qui est non-solvant du poly-mère.
Par exemple, des dispersions fluides de polymères hydrosolubles ont été obtenues en ajoutant les polymères dans un milieu non-solvant anhydre, en présence d'un agent tensioactif et, eventuellement, d'un agent épaississant afin de stabiliser les dispersions; de telles compositions ont été décrites dans les brevets américain 3 282 874, britannique 1 397 933 et dans la demande de brevet européen 002 368 et elles sont caractérisées par l'emploi d'un hydro-carbure liquide à la température ambiante comme milieu non-solvant des po~ymères.
On a également enseigné dans l'art antérieur d'en-rober les polymères hydrosolubles de manière à les protéger, soit au moyen de soxbitol ou de mannitol, comme décrit par exemple dans la demande de brevet japonais 47 44 335, soit au moyen d'un monoalkyléther de diéthylèneglycol, comme dé-crit par exemple dans le brevet américain 3 350 338.
Néanmoins, compte tenu de la sensibilité à l'eau de ces 3~ divers agents d'enrobage, la protection des polymères n'est pas complètement satisfaisante.
En vue d'améliorer et de simplifier la manutention et le mode de stockage des polymères h~drosolubles, il etait donc intéressant d'obtenir des compositions stabilisées à
- 2 ~
~7~9S
l'état solide et c'est l'objet de la présente invention.
On a en e~fet découvert gu'il était possible d'en-rober les particules solides des polymères hydrosolubles par une couche protectrice inerte, solide à la température ambiante, qui s'élimine facilement lors de la dispersion et dissolution ultérieure des polymères dans l'eau chaude.
Les nouvelles compositions solides de polymères hydrosolubles de l'invention sont plus particulièrement appropriées pour être facilement mises en oeuvre sur un champ pétrolier et pour etre utilisées afin d'améliorer la récupération assistée du pétrole. En particulier, toutes les techniques usuelles de filtration réalisées sur champs pétroliers, peuvent etre appliquées sans problème majeur sur les compositions de l'invention, telles que les filtrations sur filtres à cartouche, filtres à feutre, terres à diatomees, fibres calibrés de type Millipore, etc..
D'une manière générale, les compositions solides de polymères hydrosolubles de l'invention comprennent:
(a) de 80 à 250 parties en poids d'au moins un polymère hydrosoluble sous forme de particules solides (poudres, billes, granulés..) la dimension de ces particules allant par exemple de quelques microns à 5mm., pour (b~ 100 parties en poids de produits paraffiniques ayant une température de fusion supérieure ~ la température ambiante et comprise, en général, entre 40 et 90C ainsi que éven-tuellement, (c) de 0,1 à 5 parties en poids d'au moins un agent tensio-actif non-ionique ou anioni~ue.
La technique de l'invention s'applique aux divers polymères hydrosolubles connus dans l'art, tels que ceux qui présentent une structure de polyalcanes, linéaires ou ramifiés, comportant suffisamment de fonction hydrophiles pour rendre le polymère soluble en phase aqueuse, les fonctions hydrophiles étant de préférence choisies parmi les ~Z~7~
groupements carboxylates, sulfonates, amines, imines, ammonium, carboxamides, imides, hydroxyles, acétyles, cétyles, carbamates ou lactames.
A titre d'exemples de tels polymères hydro-solubles, on peut citer : les poly (meth-) acrylates d'amino-éthyle, la polyvinylpyridine, la polyvinylpyrrolidone, le chlorure de polyvinylbenzyltriméthylammonium, le polystyrène sulfoné, le polyoxyéthylène, le polyéthylèneimine, le polyvinyloxazolidinone et les produits d'hydrolyse des poly (méth-) acrylonitrile. De facon pa.rticulièrement préférée, on pourra utiliser les polymères ou copolymères résultant de la polyaddition de monomères vinyliques ou acryliques comportant des substituants hydroxyles ou amides, tels que l'alcool polyvinylique,les dérivés cellulosiques, tels que la carboxyméthylcellulose, hydroxyéthylcellulose et carboxy-methylhydroxyéthylcellulose, les polysaccharides, tels que les gommes "Xanthanes" ou "Scléroglycanes", les acides poly-acrylique et polyméthacrylique ou leur sels, les polyacryl-amides, les polyméthacrylamides, les poly-N-diméthylamino-acrylamides et les copolymères acrylamide-acide acrylique, éthylène acide acrylique, styrène-acide maléique~
Les produits paraffiniques ~b) servant de su~stances d'enrobage des polymères hydrosolubles sont choisis parmi les produits ayant une température de fusion supérieure à la temperature ambiante, par exemple supérieure à 20C et de préférence comprise entre 40 et 90C, cet intervalle de température présentant le meilleur compromis entre les températures de préparation des compositions de l'invention (afin de ne pas dégrader les polymères), de leur stockage sans précaution particulière et de leur redissolution ulté-rieure dans l'eau chaude.
Les produits paraffiniques contiennent générale-ment de 14 à 35 atomes de carbone; ce sont soit des hydro-carbures al.iphatiques saturés tels que l'héréicosane, le gs docosane, le tricosane, le tétracosane, le pentacosane, l'hentriacontane, le dotriacontane, le pentatriacontane, soit des monoalcools naturels ou synthétiques à longue chaine aliphatique saturée tels que le n-hexadécanol-1, le n-octa-décanol-l, le n-eicosanol-1, ou des mélanges de monoalcools en C 14 à C 26, soit des fractions peu volatiles provenant de la distillation du pétrole, telles que des cires, vaselines ou pétrolatums.
Les produits paraffiniques utilises dans l'inven-tion peuvent éventuellement être partiellement oxydés,hydroxylés ou maléinisés en vue d'améliorer leur compatibilité
en phase aqueuse, et par conséquent de faciliter la dissolu-tion ultérieure du polymère dans l'eau.
Dans le meme but de faciliter la dispersion ultérieure des particules enrobées et la dissolution en phase aqueuse du polymère hydrosoluble, on peut incorporer dans les compositions de l'invention au moins un agent tensio-actif (c), utilisé alors en une proportion allant d'environ 0,1 à 5 parties en poids, pour 100 parties en poids de pro-duits paraffini~ues (b) mis en jeu. L'agent tensioactif~c~ peut etre choisi, d'une part, parmi les émulsifiants hydrophiles non-ioniques tels que les produits de condensa-tion des alcools gras supérieurs, des amides d'acides gras supérieurs Oll des alkylphénols avec l'oxyde d'éthylène, ou les esters obtenus à partir de polyéthylèneglycol et d'acides gras à longue chaine, et, d'autre part, parmi les émulsifiants hydrophiles anioniques, tels que les sels alcalins des acides alcoyl-ettou-aryl- sulfoniques, alcoylsulfosucciniques ou acides sulfoniques dérivés de coupes pétrolières et les alcoyl-ou alcoylène-sulfates alcalins.
A titre d'illustration d'agents émulsifiants bien connus de l'homme de l'art et utilisés seuls ou en mélange, on peut citer : les nonylphénols polyéthoxyles, l'octylphénol polyéthoxyéthanol, le monopalmitate de tétraéthylèneglycol, j~
- , ~ ,, ~7~
le monolaurate d'hexaéthylèneglycol, le monostéarate de nonaethylèneglycol, le dioctyl ester de sulfosuccinate de sodium, le diéthyl-hexylsulfosuccinate de sodium, le monostéarylsulfosuccinate de sodium, le laurylsulfonate de sodium, le stéarylsulfonate de potassium, le laurylsulfate de sodium et les sulfonates de pétrole.
Les compositions de particules solides de poly-mères hydrosolubles enrobés de l'invention peuvent avanta-geusement être préparées comme suit:
Les particules du polymère hydrosoluble (par exemple sous la forme d'une poudre, de billes, de ~ranulés etc.) ayant des dimensions allant de quelques microns à 5 millimètres, sont tout d'abord dispersées sous agitation et sous atmosphère inerte, dans le produit paraffinique (b) con-tenant eventuellement un ou plusieurs agents tensioactifs (c) non-ionique(s) ou anionique(s), à une température supe-rieure à la température de fusion du produit paraffinique; on refroidit ensuite rapidement la dispersion jusqu'à la température ambiante~
Selon une forme particulière de mise en oeuvre de la préparation des compositions de l'invention, les particules solides du polymère hydrosoluble sont préalable-ment imbibées ou légerement gonfléespar un composé polaire qui facilitera leur dissolution ultérieure dans l'eau. Parmi 2S les composés polaires on pourra utiliser plus particulière-ment:
l'isopropanol, l'éthylèneglycol, le polyéthyleneglycol, la glyc~rine ou le diméthylsulfoxyde.
Selon une autre forme particulière de mise en oeuvre de la préparation des compositions de l'invention, ~a dispersion fluide des particules solides du polymère hydroso`iuble dans le produit paraffinique à l'état fondu, est versée et refroidie dans un moule, ce qui permet d'obte-nir des blocs ou plaques solides, facilitant la manipula-~2~ 5 tion, le stockage et le dosage ultérieur des solutions aqueuses.
Selon encore une autre forme particulière de mise en oeuvre de la préparation des compositions de l'inven-tion, le polymère hydrosoluble enrobé par le produit paraffi-nique est extrudé à chaud en vue d'obtenir des rubans ou filaments, /
,/
qui seront ensuite -eventuellement- coupés scus forme de granulats, ce qui augmen-~e la vitesse de dispersion et de redissolution ulterieure des compositions dans l'eau chaude.
Les compositions de polymères hydrosolubles enrobés de l'invention sont plus particulièrement appropriées pour etre facilement mises en oeuvre sur un champ petrolier et pour préparer des solutions aqueuses destinées à la récupér~
tion assistee du pétrole.
Leurs divers avantages sont énumérés ci-après :
Elles confèrent aux polymères hydrosolubles une protec tlon eficace contre l'humidite, contre la formation d'agglo-mérats ou de microgels, et contre la dégradation ox~dante.
En e~fet,ce mode de présentation offre tout particulièrement l'avantage, par rapport aux poudres usuelles, d'une meiileure protection vis-à-vis de l'o~ygène lors de la dissolution, et des agents o~ydants en genéral.
En particulier, il n'est plus nécessaire d'i.ncorporer à l'eau de dissolutioll des polymeîes des agents protecteur~, tels que les sulfites ou le formaldéllyde ; en effet, l'in--troduction des col~lposltions de l'invention peut se faire enligne sans apport d'ox~gène extérieur et en utilisant de ].'eau de gisement consicl~rëe corume anaérobique.
Les compositions de polymeres hydrosolu}~les enrobes selon l'invention sont également protégées contre la clégra-dation mécanique, lors du brassage du polymère, les grains étant enro~és par une couche hydrophobe.
~I7~5 Le mode de conditionnement par enro~aye représente une économie importante. D plus, cette présentation implique une simplificatioll dans le stockage, la manutention et le dosage. Ainsi ~,ar exemple, le conditionne~ent sous forme de plaques (ou briquettes) ou de granulats facilite l'entrepo-sase sur champ et ~;implifie 12 dosage ultérieur au moment de la mise en solution. En effet, le dosage était jusqu'a-lors effectué au moyen de la vis d'alimentatioll. Les carac-téristiques du produit à introduire étaient responsables de nombreux inci.dents qui rendaient la méthode incertaine et aléatoil-e.
Les compositions de l'invention permettent u~ne bonne vitesse Ae dissolution des polymères dans l'eau chaude ; en particulier, il a été ~érifié que la viscositC~ maximale des solutions aqueuses préparePs à partir des composi~ions de l'invention est atteinte après une duree beaucoup plus co~lr-te que lors de 1~ dispersion directe ~u polymère hy~rosolu-ble en poudre, selon les techniques de l'art antC~rieur. De plus, à p~tir des compositions da l'invention, on obtient tres rapidement (généralement en moins de 2 heures) une va-leur constante de viscosi~té, mesurée à l'aide d'un viscosi-metre à écran, ("Screen Viscosimeter", voir par exemple, R.R. JEN~INGS, J.H. ROGERS et T~ J. WEST dans ~. Pet. Tech.
~Mars 1971) payes 391 à 401), ce qui confirme l'absence d'ag--grégats et la qualité des solutions aqueuses obtenues.
Pour la récupération assistée, la teneur en polymère hydrosoluble des solutions aqueuses est avantageusement de O,OOS à 1% e~ poids, par rapport a l'eau.
~7~95 Les exem~les s~livants illustrellt l'invention ; ils ne doivent en aucune manjère etre considéres comme limitatir Les exem~les 5,b et 7 sont donn~s ~ titre dc cornparaison .
Exemple l Après avoir ctlau~fé à 60 C 500 g. d'un polyalcane (para~fine commerciale ayant une tempéra~u~e de fusion si-tuée entre 52 et 54 C), on y ajoute, sou~ agitati.on, 2 y.
de nonylphénolpolyéthoxylé et SOO ~. de polyacrylamide par-tiellement hydrolysé en poudre (produit commercial PUSHE~
lO 700 de la société DOW CHEMICA~. Le mélange est agité à 60 C
durant 30 minutes ; pu.is après avoir arr~té l'agitation, ii est refroidi rapidement jus~u'~ 20 C. On obtient de cette fa~on une masse solide dans laquelle~ le polyacrylamide est réparti de manière uniforme. L'ensem~e est stable à l'air dur~nt plusieurs mois et i] peut etre di~isé sous for~ne de petites particuies ou de grallulés. Lorsqu'il est a~outé
dans un exc~s d'eau c~lauffée ~ 80 C, le polymère est ].i~ér~
de son enrobage protecteur et il se dissout rapidement. En refroidissa~t ensui~e la solution aqueuse à 20 C, on ~eut 20 séparer facilement par filtration la paraffin~ ayant sexvi initialement à l'enrobage du polymère. En mesurant la vis-cosité de la solution aqueuse au cours du temps, on confirme que la dissolution du polymère es-t complète après 70 minutes.
E~emple 2 On chauffe à 60 C 400 g. de n-octadecanol (alcool stca~yliqu~ ~ ayan-t une température de fusion si.tuée entre 54-57 C. On y ajoute pro~ressivement, sous agitation, 600 g.
de polyacrylamide partiellement hydrolyse (copolymere acrylamide-acide acrylique) en poudre (produit commercial P E T R O G I L
I(~
AD 37 de la société RHONE-POULENC INDUSTRIES) et le mélange est poursuivi à 60C durant 15 minutes, avant d'etre refroidi à la température ambiante. Le solide obtenu est stable et lorsqu'il est dispersé dans un excès d'eau chauffee à 60C, le polymère se dissout complètement après 2 heures.
Exemple 3 A 400 g. de pétrolatum ~produit commercial WITC~
~16) chauffé à 70C, on ajoute progressivement, sous agitation, 600 g. de polyacrylamide partiellement hydrolysé en poudre (produit commercial PETROGIL AD 27 de la société RHONE-POULENC
IN~USTRIES) préalablement mélangés avec 20 g.de dimethyl-sulfoxyde. Ce mélange est agité à 70C durant 30 minutes de manière à obtenir une pate uniforme qui est ensuite refroidie rapidement jusqu'à la température ambiante. 3n obtient de cette façon une bonne dispersion du polymère dans la masse solide, qui se dissout rapidement dans un excès d'eau chaude à 80C.
Exemple 4 Un mélange à l'état solide de 350 g. de pétrolatum oxydé tproduit commercial TE~ACO TC-5416 ayant une tempé-rature de fusion à ~9C) et de 650 g. de polysaccharide en poudre ~produit commercial RHODOPOL 23 P de RH~N~-POULENC
INDUSTRIES) est chauffé et agite à 55C durant 30 minutes.
Après refroidissement à la température ambiante, le mélange solide obtenu peut etre conservé sans précautions particulières et il se dissout rapidement par agitation dans de l'eau à
70C, (en quelques heures).
Exemple 5 (comparatif) ~i on répète l'exemple 1 sans enrober le poly-acrylamide en poudre par un polyalcane, le polymère devientpoisseux et collant après quelques heures à l'air. Il ne peut pas etre mis en oeuvre selon les techniques usuelles des poudres ou des granulés et lorsqu'il est ajouté dans un excès d'eau chauffée à B0C, la dissolution du polymère est ;,~
., ~
~2~ S
incomplète même après 2 heures.
Exemple 6 (comparatif) Si l'on répète l'exemple 2 en remplaçant le n-octadécanol par une quantité équivalente de sorbitol, ayant une température de fusion vers 110-111C, et si le mélange avec le polymère est chauffé à 115C, toutes choses étant égales par ailleurs, on obtient finalement un solide qui devient collant lorsqu'il est mis au contact de l'air.
Lorsque ce solide est dispersé dans un excès d'eau, chauffée à 60C, la diss~lution du polymère est incomplète même après
~7~9S
l'état solide et c'est l'objet de la présente invention.
On a en e~fet découvert gu'il était possible d'en-rober les particules solides des polymères hydrosolubles par une couche protectrice inerte, solide à la température ambiante, qui s'élimine facilement lors de la dispersion et dissolution ultérieure des polymères dans l'eau chaude.
Les nouvelles compositions solides de polymères hydrosolubles de l'invention sont plus particulièrement appropriées pour être facilement mises en oeuvre sur un champ pétrolier et pour etre utilisées afin d'améliorer la récupération assistée du pétrole. En particulier, toutes les techniques usuelles de filtration réalisées sur champs pétroliers, peuvent etre appliquées sans problème majeur sur les compositions de l'invention, telles que les filtrations sur filtres à cartouche, filtres à feutre, terres à diatomees, fibres calibrés de type Millipore, etc..
D'une manière générale, les compositions solides de polymères hydrosolubles de l'invention comprennent:
(a) de 80 à 250 parties en poids d'au moins un polymère hydrosoluble sous forme de particules solides (poudres, billes, granulés..) la dimension de ces particules allant par exemple de quelques microns à 5mm., pour (b~ 100 parties en poids de produits paraffiniques ayant une température de fusion supérieure ~ la température ambiante et comprise, en général, entre 40 et 90C ainsi que éven-tuellement, (c) de 0,1 à 5 parties en poids d'au moins un agent tensio-actif non-ionique ou anioni~ue.
La technique de l'invention s'applique aux divers polymères hydrosolubles connus dans l'art, tels que ceux qui présentent une structure de polyalcanes, linéaires ou ramifiés, comportant suffisamment de fonction hydrophiles pour rendre le polymère soluble en phase aqueuse, les fonctions hydrophiles étant de préférence choisies parmi les ~Z~7~
groupements carboxylates, sulfonates, amines, imines, ammonium, carboxamides, imides, hydroxyles, acétyles, cétyles, carbamates ou lactames.
A titre d'exemples de tels polymères hydro-solubles, on peut citer : les poly (meth-) acrylates d'amino-éthyle, la polyvinylpyridine, la polyvinylpyrrolidone, le chlorure de polyvinylbenzyltriméthylammonium, le polystyrène sulfoné, le polyoxyéthylène, le polyéthylèneimine, le polyvinyloxazolidinone et les produits d'hydrolyse des poly (méth-) acrylonitrile. De facon pa.rticulièrement préférée, on pourra utiliser les polymères ou copolymères résultant de la polyaddition de monomères vinyliques ou acryliques comportant des substituants hydroxyles ou amides, tels que l'alcool polyvinylique,les dérivés cellulosiques, tels que la carboxyméthylcellulose, hydroxyéthylcellulose et carboxy-methylhydroxyéthylcellulose, les polysaccharides, tels que les gommes "Xanthanes" ou "Scléroglycanes", les acides poly-acrylique et polyméthacrylique ou leur sels, les polyacryl-amides, les polyméthacrylamides, les poly-N-diméthylamino-acrylamides et les copolymères acrylamide-acide acrylique, éthylène acide acrylique, styrène-acide maléique~
Les produits paraffiniques ~b) servant de su~stances d'enrobage des polymères hydrosolubles sont choisis parmi les produits ayant une température de fusion supérieure à la temperature ambiante, par exemple supérieure à 20C et de préférence comprise entre 40 et 90C, cet intervalle de température présentant le meilleur compromis entre les températures de préparation des compositions de l'invention (afin de ne pas dégrader les polymères), de leur stockage sans précaution particulière et de leur redissolution ulté-rieure dans l'eau chaude.
Les produits paraffiniques contiennent générale-ment de 14 à 35 atomes de carbone; ce sont soit des hydro-carbures al.iphatiques saturés tels que l'héréicosane, le gs docosane, le tricosane, le tétracosane, le pentacosane, l'hentriacontane, le dotriacontane, le pentatriacontane, soit des monoalcools naturels ou synthétiques à longue chaine aliphatique saturée tels que le n-hexadécanol-1, le n-octa-décanol-l, le n-eicosanol-1, ou des mélanges de monoalcools en C 14 à C 26, soit des fractions peu volatiles provenant de la distillation du pétrole, telles que des cires, vaselines ou pétrolatums.
Les produits paraffiniques utilises dans l'inven-tion peuvent éventuellement être partiellement oxydés,hydroxylés ou maléinisés en vue d'améliorer leur compatibilité
en phase aqueuse, et par conséquent de faciliter la dissolu-tion ultérieure du polymère dans l'eau.
Dans le meme but de faciliter la dispersion ultérieure des particules enrobées et la dissolution en phase aqueuse du polymère hydrosoluble, on peut incorporer dans les compositions de l'invention au moins un agent tensio-actif (c), utilisé alors en une proportion allant d'environ 0,1 à 5 parties en poids, pour 100 parties en poids de pro-duits paraffini~ues (b) mis en jeu. L'agent tensioactif~c~ peut etre choisi, d'une part, parmi les émulsifiants hydrophiles non-ioniques tels que les produits de condensa-tion des alcools gras supérieurs, des amides d'acides gras supérieurs Oll des alkylphénols avec l'oxyde d'éthylène, ou les esters obtenus à partir de polyéthylèneglycol et d'acides gras à longue chaine, et, d'autre part, parmi les émulsifiants hydrophiles anioniques, tels que les sels alcalins des acides alcoyl-ettou-aryl- sulfoniques, alcoylsulfosucciniques ou acides sulfoniques dérivés de coupes pétrolières et les alcoyl-ou alcoylène-sulfates alcalins.
A titre d'illustration d'agents émulsifiants bien connus de l'homme de l'art et utilisés seuls ou en mélange, on peut citer : les nonylphénols polyéthoxyles, l'octylphénol polyéthoxyéthanol, le monopalmitate de tétraéthylèneglycol, j~
- , ~ ,, ~7~
le monolaurate d'hexaéthylèneglycol, le monostéarate de nonaethylèneglycol, le dioctyl ester de sulfosuccinate de sodium, le diéthyl-hexylsulfosuccinate de sodium, le monostéarylsulfosuccinate de sodium, le laurylsulfonate de sodium, le stéarylsulfonate de potassium, le laurylsulfate de sodium et les sulfonates de pétrole.
Les compositions de particules solides de poly-mères hydrosolubles enrobés de l'invention peuvent avanta-geusement être préparées comme suit:
Les particules du polymère hydrosoluble (par exemple sous la forme d'une poudre, de billes, de ~ranulés etc.) ayant des dimensions allant de quelques microns à 5 millimètres, sont tout d'abord dispersées sous agitation et sous atmosphère inerte, dans le produit paraffinique (b) con-tenant eventuellement un ou plusieurs agents tensioactifs (c) non-ionique(s) ou anionique(s), à une température supe-rieure à la température de fusion du produit paraffinique; on refroidit ensuite rapidement la dispersion jusqu'à la température ambiante~
Selon une forme particulière de mise en oeuvre de la préparation des compositions de l'invention, les particules solides du polymère hydrosoluble sont préalable-ment imbibées ou légerement gonfléespar un composé polaire qui facilitera leur dissolution ultérieure dans l'eau. Parmi 2S les composés polaires on pourra utiliser plus particulière-ment:
l'isopropanol, l'éthylèneglycol, le polyéthyleneglycol, la glyc~rine ou le diméthylsulfoxyde.
Selon une autre forme particulière de mise en oeuvre de la préparation des compositions de l'invention, ~a dispersion fluide des particules solides du polymère hydroso`iuble dans le produit paraffinique à l'état fondu, est versée et refroidie dans un moule, ce qui permet d'obte-nir des blocs ou plaques solides, facilitant la manipula-~2~ 5 tion, le stockage et le dosage ultérieur des solutions aqueuses.
Selon encore une autre forme particulière de mise en oeuvre de la préparation des compositions de l'inven-tion, le polymère hydrosoluble enrobé par le produit paraffi-nique est extrudé à chaud en vue d'obtenir des rubans ou filaments, /
,/
qui seront ensuite -eventuellement- coupés scus forme de granulats, ce qui augmen-~e la vitesse de dispersion et de redissolution ulterieure des compositions dans l'eau chaude.
Les compositions de polymères hydrosolubles enrobés de l'invention sont plus particulièrement appropriées pour etre facilement mises en oeuvre sur un champ petrolier et pour préparer des solutions aqueuses destinées à la récupér~
tion assistee du pétrole.
Leurs divers avantages sont énumérés ci-après :
Elles confèrent aux polymères hydrosolubles une protec tlon eficace contre l'humidite, contre la formation d'agglo-mérats ou de microgels, et contre la dégradation ox~dante.
En e~fet,ce mode de présentation offre tout particulièrement l'avantage, par rapport aux poudres usuelles, d'une meiileure protection vis-à-vis de l'o~ygène lors de la dissolution, et des agents o~ydants en genéral.
En particulier, il n'est plus nécessaire d'i.ncorporer à l'eau de dissolutioll des polymeîes des agents protecteur~, tels que les sulfites ou le formaldéllyde ; en effet, l'in--troduction des col~lposltions de l'invention peut se faire enligne sans apport d'ox~gène extérieur et en utilisant de ].'eau de gisement consicl~rëe corume anaérobique.
Les compositions de polymeres hydrosolu}~les enrobes selon l'invention sont également protégées contre la clégra-dation mécanique, lors du brassage du polymère, les grains étant enro~és par une couche hydrophobe.
~I7~5 Le mode de conditionnement par enro~aye représente une économie importante. D plus, cette présentation implique une simplificatioll dans le stockage, la manutention et le dosage. Ainsi ~,ar exemple, le conditionne~ent sous forme de plaques (ou briquettes) ou de granulats facilite l'entrepo-sase sur champ et ~;implifie 12 dosage ultérieur au moment de la mise en solution. En effet, le dosage était jusqu'a-lors effectué au moyen de la vis d'alimentatioll. Les carac-téristiques du produit à introduire étaient responsables de nombreux inci.dents qui rendaient la méthode incertaine et aléatoil-e.
Les compositions de l'invention permettent u~ne bonne vitesse Ae dissolution des polymères dans l'eau chaude ; en particulier, il a été ~érifié que la viscositC~ maximale des solutions aqueuses préparePs à partir des composi~ions de l'invention est atteinte après une duree beaucoup plus co~lr-te que lors de 1~ dispersion directe ~u polymère hy~rosolu-ble en poudre, selon les techniques de l'art antC~rieur. De plus, à p~tir des compositions da l'invention, on obtient tres rapidement (généralement en moins de 2 heures) une va-leur constante de viscosi~té, mesurée à l'aide d'un viscosi-metre à écran, ("Screen Viscosimeter", voir par exemple, R.R. JEN~INGS, J.H. ROGERS et T~ J. WEST dans ~. Pet. Tech.
~Mars 1971) payes 391 à 401), ce qui confirme l'absence d'ag--grégats et la qualité des solutions aqueuses obtenues.
Pour la récupération assistée, la teneur en polymère hydrosoluble des solutions aqueuses est avantageusement de O,OOS à 1% e~ poids, par rapport a l'eau.
~7~95 Les exem~les s~livants illustrellt l'invention ; ils ne doivent en aucune manjère etre considéres comme limitatir Les exem~les 5,b et 7 sont donn~s ~ titre dc cornparaison .
Exemple l Après avoir ctlau~fé à 60 C 500 g. d'un polyalcane (para~fine commerciale ayant une tempéra~u~e de fusion si-tuée entre 52 et 54 C), on y ajoute, sou~ agitati.on, 2 y.
de nonylphénolpolyéthoxylé et SOO ~. de polyacrylamide par-tiellement hydrolysé en poudre (produit commercial PUSHE~
lO 700 de la société DOW CHEMICA~. Le mélange est agité à 60 C
durant 30 minutes ; pu.is après avoir arr~té l'agitation, ii est refroidi rapidement jus~u'~ 20 C. On obtient de cette fa~on une masse solide dans laquelle~ le polyacrylamide est réparti de manière uniforme. L'ensem~e est stable à l'air dur~nt plusieurs mois et i] peut etre di~isé sous for~ne de petites particuies ou de grallulés. Lorsqu'il est a~outé
dans un exc~s d'eau c~lauffée ~ 80 C, le polymère est ].i~ér~
de son enrobage protecteur et il se dissout rapidement. En refroidissa~t ensui~e la solution aqueuse à 20 C, on ~eut 20 séparer facilement par filtration la paraffin~ ayant sexvi initialement à l'enrobage du polymère. En mesurant la vis-cosité de la solution aqueuse au cours du temps, on confirme que la dissolution du polymère es-t complète après 70 minutes.
E~emple 2 On chauffe à 60 C 400 g. de n-octadecanol (alcool stca~yliqu~ ~ ayan-t une température de fusion si.tuée entre 54-57 C. On y ajoute pro~ressivement, sous agitation, 600 g.
de polyacrylamide partiellement hydrolyse (copolymere acrylamide-acide acrylique) en poudre (produit commercial P E T R O G I L
I(~
AD 37 de la société RHONE-POULENC INDUSTRIES) et le mélange est poursuivi à 60C durant 15 minutes, avant d'etre refroidi à la température ambiante. Le solide obtenu est stable et lorsqu'il est dispersé dans un excès d'eau chauffee à 60C, le polymère se dissout complètement après 2 heures.
Exemple 3 A 400 g. de pétrolatum ~produit commercial WITC~
~16) chauffé à 70C, on ajoute progressivement, sous agitation, 600 g. de polyacrylamide partiellement hydrolysé en poudre (produit commercial PETROGIL AD 27 de la société RHONE-POULENC
IN~USTRIES) préalablement mélangés avec 20 g.de dimethyl-sulfoxyde. Ce mélange est agité à 70C durant 30 minutes de manière à obtenir une pate uniforme qui est ensuite refroidie rapidement jusqu'à la température ambiante. 3n obtient de cette façon une bonne dispersion du polymère dans la masse solide, qui se dissout rapidement dans un excès d'eau chaude à 80C.
Exemple 4 Un mélange à l'état solide de 350 g. de pétrolatum oxydé tproduit commercial TE~ACO TC-5416 ayant une tempé-rature de fusion à ~9C) et de 650 g. de polysaccharide en poudre ~produit commercial RHODOPOL 23 P de RH~N~-POULENC
INDUSTRIES) est chauffé et agite à 55C durant 30 minutes.
Après refroidissement à la température ambiante, le mélange solide obtenu peut etre conservé sans précautions particulières et il se dissout rapidement par agitation dans de l'eau à
70C, (en quelques heures).
Exemple 5 (comparatif) ~i on répète l'exemple 1 sans enrober le poly-acrylamide en poudre par un polyalcane, le polymère devientpoisseux et collant après quelques heures à l'air. Il ne peut pas etre mis en oeuvre selon les techniques usuelles des poudres ou des granulés et lorsqu'il est ajouté dans un excès d'eau chauffée à B0C, la dissolution du polymère est ;,~
., ~
~2~ S
incomplète même après 2 heures.
Exemple 6 (comparatif) Si l'on répète l'exemple 2 en remplaçant le n-octadécanol par une quantité équivalente de sorbitol, ayant une température de fusion vers 110-111C, et si le mélange avec le polymère est chauffé à 115C, toutes choses étant égales par ailleurs, on obtient finalement un solide qui devient collant lorsqu'il est mis au contact de l'air.
Lorsque ce solide est dispersé dans un excès d'eau, chauffée à 60C, la diss~lution du polymère est incomplète même après
3 heures.
Exemple 7 (comparatif) Si, dans l'exemple 4, on remplace le petrolatum oxydé par une quantité équivalente de monométhyléther de diéthylèneglycol, toutes choses étant égales par ailleurs, on obtient un mélange pâteux et collant dont la dissolution par agitation dans de l'eau à 70C, ne se fait pas complète-ment, même après 24 heures.
Exemple 8 (comparatif) Si on répète l'exemple 1 en enrobant le polyacryl~
amide par de l'heptane c'est-à-dire par un polyalcane liquide à la température mbiante, toutes choses étant égales par ailleurs, on obtient un mélange instable au stockage, di~fi-cile à mettre en oeuvre et ne permettant pas un dosage homo-~5 gène lors de la préparation de solutions aqueuses par dissolution du polymère dans l'eau.
Exemple 7 (comparatif) Si, dans l'exemple 4, on remplace le petrolatum oxydé par une quantité équivalente de monométhyléther de diéthylèneglycol, toutes choses étant égales par ailleurs, on obtient un mélange pâteux et collant dont la dissolution par agitation dans de l'eau à 70C, ne se fait pas complète-ment, même après 24 heures.
Exemple 8 (comparatif) Si on répète l'exemple 1 en enrobant le polyacryl~
amide par de l'heptane c'est-à-dire par un polyalcane liquide à la température mbiante, toutes choses étant égales par ailleurs, on obtient un mélange instable au stockage, di~fi-cile à mettre en oeuvre et ne permettant pas un dosage homo-~5 gène lors de la préparation de solutions aqueuses par dissolution du polymère dans l'eau.
Claims (14)
1. Composition solide de polymère hydrosoluble enrobé, caractérisé en ce qu'elle comprend:
(a) de 80 à 250 parties en poids de particules solides d'au moins un polymère hydrosoluble, enrobées par (b) 100 parties en poids d'au moins un produit paraf-finique solide à la température ambiante.
(a) de 80 à 250 parties en poids de particules solides d'au moins un polymère hydrosoluble, enrobées par (b) 100 parties en poids d'au moins un produit paraf-finique solide à la température ambiante.
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le produit paraffinique présente un point de fusion de 40 à 90°C.
3. Composition solide de polymère hydrosoluble enrobé, selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit polymère hydrosoluble présente une structure de polyalcane comportant suffisamment de fonctions hydrophiles choisies dans le groupe constitué par les groupements carboxylates, sulfona-tes, amines, imines, ammonium, carboxamide, imides, hydroxyles, acétyles, cétyles, carbamates et lactames, pour être soluble en milieu aqueux.
4. Composition solide de polymère hydrosoluble enrobé, selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit polymère hydrosoluble est choisi dans le groupe constitué par l'alcool polyvinylique, la carboxyméthylcellulose, l'hydro-xéthylcellulose, la carboxyméthylhydroxyéthylcellulose, les polysaccharides, les acides polyacrylique et polyméthacrylique, leurs sels, le polyacrylamide, le polyméthacrylamide, le poly-N-diméthylaminoacrylamide et les copolymères acrylamide-acide acrylique, éthylène-acide acrylique et styrène-acide maléique.
5. Composition solide selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le polymère hydrosoluble est un polyacry-lamide partiellement hydrolysé.
6. Composition solide de polymère hydrosoluble enrobé selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit produit paraffinique contient de 14 à 35 atomes de carbone et est choisi dans le groupe constitué par les hydrocarbures aliphatiques saturés, les monoalcools aliphatiques saturés et les fractions peu volatiles provenant de la distillation du pétrole.
7. Composition solide de polymère hydrosoluble enrobé
selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit produit paraffinique est partiellement oxydé, hydroxylé ou maléinisé.
selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit produit paraffinique est partiellement oxydé, hydroxylé ou maléinisé.
8. Composition solide de polymère hydrosoluble enrobé
selon la revendication 1, 2 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, pour 100 parties en poids dudit produit paraffinigue, de 0,1 à 5 parties en poids d'au moins un agent tensioactif choisi dans le groupe constitué par les agents émulsifiants hydrophiles non-ioniques et les agents émulsifiants hydrophile anioniques.
selon la revendication 1, 2 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, pour 100 parties en poids dudit produit paraffinigue, de 0,1 à 5 parties en poids d'au moins un agent tensioactif choisi dans le groupe constitué par les agents émulsifiants hydrophiles non-ioniques et les agents émulsifiants hydrophile anioniques.
9. Procédé de préparation d'une composition solide de polymère hydrosolyble enrobé comprenant:
(a) de 80 à 250 parties en poids de particules solides d'au moins un polymère hydrosoluble, enrobées par (b) 100 parties en poids d'au moins un produit paraffinique solide à la température ambiante,caractérisé en ce que dans une première étape, les particules de polymère hydrosoluble (a) sont dispersées au sein du produit paraffinique (b) à une température supérieure à la température de fusion dudit paraffinique (b), et dans une seconde étape, la dispersion est refroidie jusqu'à une température inférieure à ladite température de fusion pour obtenir ledit polymère hydrosoluble enrobé.
(a) de 80 à 250 parties en poids de particules solides d'au moins un polymère hydrosoluble, enrobées par (b) 100 parties en poids d'au moins un produit paraffinique solide à la température ambiante,caractérisé en ce que dans une première étape, les particules de polymère hydrosoluble (a) sont dispersées au sein du produit paraffinique (b) à une température supérieure à la température de fusion dudit paraffinique (b), et dans une seconde étape, la dispersion est refroidie jusqu'à une température inférieure à ladite température de fusion pour obtenir ledit polymère hydrosoluble enrobé.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on ajoute en outre au sein du produit paraffinique au moins un agent tensioactif choisi dans le groupe constitué par les agents émulsifiants non-ioniques et les agents émulsifiants anioniques, au cours de la première étape.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, carac-térisé en ce que les particules solides de polymère hydrosoluble sont préalablement imbibés ou gonflées par un composé polaire choisi dans le groupe constitué par l'isopropanol, l'éthylène-glycol, le polyéthyléneglycol, la glycérine et le diméthyl-sulfoxyde.
12. Procédé selon la revendication 9 ou 10, carac-térisé en ce que, après la première étape, la dispersion des particules solides du polymère hydrosoluble dans le produit paraffinique à l'état fondu est versée dans un moule avant d'être refroidie, dans la deuxième étape.
13. Procédé selon la revendication 9 ou 10, carac-térisé en ce que, après la seconde étape, le polymère hydrosolu-ble enrobé est extrudé à chaud.
14. Une solution aqueuse de polymère utilisable pour améliorer la précupération du pétrole et obtenue par dispersion dans l'eau chaude d'une composition solide de polymère hydro-soluble selon la revendication 1, ladite solution ayant une concentration en polymère hydrosoluble de 0, 005 à 1% en poids, par rapport à l'eau.
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