FR2557198A1 - Agent for recovering oil from underground formations by means of vapour - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé amélioré pour la récupération de l'huile des formations souterraines ; elle comprend également une nouvelle composition tensio-active à injecter conjointement avec de la-vapeur, dans des formations souterraines porteuses d'huile, afin d'améliorer la récupération de celle-ci. The present invention relates to an improved process for recovering oil from underground formations; it also includes a novel surfactant composition to be injected together with vapor into oil-bearing subsurface formations to enhance recovery thereof.
L'utilisation de techniques de récupération secondaire et tertiaire d'huile, avec ou sans addition de différents réactifs tels que agents tensio-actifs, agents épaississeurs d'eau, et similaires, pour la récupération d'huile brute, laissée dans les formations après extraction de l'huile "primaire", est bien connue de l'homme de l'art. Ces procédés de déplacement ont été améliorés par addition de compositions tensio-actives à la fois dans les modes opératoires secondaires et tertiaires, par exemple là où une formation a déjà été au moins une fois submergée d'eau. The use of secondary and tertiary oil recovery techniques, with or without addition of different reagents such as surfactants, water thickening agents, and the like, for the recovery of crude oil, left in formations after extraction of the "primary" oil is well known to those skilled in the art. These displacement methods have been improved by the addition of surfactant compositions in both the secondary and tertiary procedures, for example where formation has already been submerged with water at least once.
Des compositions et procédés représentatifs de cet art antérieur sont mentionnés dans les brevets U.S. Representative compositions and methods of this prior art are mentioned in the U.S.
nO 3 348 611 de Reisburg, nO 3 885 62-6 de Gale et coll., nO 3 901 317 de Plummer et coll., nO 3 994 342 de Healy et coll., et nO 4 295 980 de Motz, qui tous décrivent des techniques d'inondation aqueuse avec au moins un agent tensioactif, et dans certains cas avec des agents de modification de viscosité, des agents co-tensio- ctifs, ou similaires. No. 3,348,611 to Reisburg, No. 3,885,626 to Gale et al., No. 3,901,317 to Plummer et al., No. 3,994,342 to Healy et al., and No. 4,295,980 to Motz, all of which describe aqueous flooding techniques with at least one surfactant, and in some cases with viscosity modifiers, co-surfactants, or the like.
Enfin, dans un domaine sans relation avec cette récupération, le brevet U.S. nO 3 501 409 décrit une composition dé tergenteliquide, de lavage, qui comprend le détergent combiné avec un hydrotrope.Finally, in a field unrelated to this recovery, U.S. Patent No. 3,501,409 discloses a washing liquid detergent composition which comprises the combined detergent with a hydrotrope.
En plus de ces techniques d'inondation aqueuse, mentionnéès plus haut, on a également utilisé de la vapeur pour la récupération d'huile secondaire et tertiaire, se servant de l'effet de chaleur pour obtenir l'huile lourde à partir des formations dans lesquelles elle se trouve (voir par exemple les brevets U.S. nO 3 357 487 et 3 994 345). Cependant, les mécanismes et effets des agents tensio-actifs à ces températures et dans les diverses conditions de for mlatnon, Ameurent obscures, et de ce fait il est impossible de prévoir, à partir d'une connaissance des effets des systèmes aqueux tensio-actifs, quel agent tensio-actif, il en existe, peut être avantageusement utilisé dans ces conditions de récupération par la vapeur.Cela est encore plus vrai pour le choix d'un agent de modification pouvant augmenter l'efficacité de l'agent tensio-actif. In addition to these aqueous flooding techniques, mentioned above, steam was also used for secondary and tertiary oil recovery, using the heat effect to obtain heavy oil from the formations in which it is (see for example US Pat. Nos. 3,357,487 and 3,994,345). However, the mechanisms and effects of surfactants at these temperatures and under the various conditions of melatonin, are obscure, and therefore it is impossible to predict, from knowledge of the effects of aqueous surfactant systems. which surfactant, it exists, can be advantageously used in these conditions of recovery by steam.Cela is even more true for the choice of a modifying agent that can increase the effectiveness of the surfactant .
La présente invention permet de remédier à cet inconvénient de l'art antérieur, et d'améliorer le processus de récupération, par la vapeur, du pétrole secondaire ou tertiaire à partir de formations souterraines. Elle concerne également une composition utilisable dans ce procédé. The present invention overcomes this disadvantage of the prior art, and improve the process of recovery, by steam, secondary or tertiary oil from underground formations. It also relates to a composition that can be used in this process.
Le nouveau procédé, selon l'invention, est caractérisé en ce qu'outre un agent tensio-actif anionique un produit hydrotrope est introduit dans la formation. The novel process according to the invention is characterized in that in addition to an anionic surfactant a hydrotrope product is introduced into the formation.
Conformément à l'invention, l'agent tensio-actif anionique est de préférence un alkyl aryl sulfonate à longue chaîne, un sulfonate de pétrole, un sulfonate d'oléfine y compris ses dérivés comme éther sulfonate, sulfonate éthoxylé ou propoxylé. Les hydrotropes, comme décrit en détail ci-après, sont également des composés sulfonés, mais ils diffèrent des agents tensio-actifs définis plus haut par leur poids moléculaire considérablement plus faible, leur grande solubilité dans l'eau, leurs chaînes latérales très courtes, et leurs faibles propriétés tensioactives. According to the invention, the anionic surfactant is preferably a long-chain alkyl aryl sulphonate, a petroleum sulphonate, an olefin sulphonate including its derivatives such as ether sulphonate, ethoxylated sulphonate or propoxylated sulphonate. Hydrotropes, as described in detail below, are also sulfonated compounds, but they differ from the surfactants defined above by their considerably lower molecular weight, their high solubility in water, their very short side chains, and their low surfactant properties.
Ainsi qu'il ressort des exemples et de la description ci-après, la nouvelle composition et les procédés selon l'invention, lorsqu'on les utilise au cours d'un processus de récupération par la vapeur, manifestent des avantages inespérés par rapport à ce qu'on pouvait attendre des effets combinés de chaque constituant, c'est-à-dire qu'il y a synergie par rapport aux résultats de la vapeur seule. Par exemple, dans exemple 9, le pourcentage d'accroissement de récupération, par rapport à la vapeur seule, est de 55%, alors que l'addition des pourcentages d'augmentation de récupération des constituants pris individuellement, ne totalise que 26%.Comme constaté ci-après, un hydrotrope étant par définition un composé qui augmente la solubilité d'un agent tensio-actif dans l'eau, l'effet de renforcement, trouvé suivant l'invention, est particulièrement surprenant, car on pourrait normalement supposer que cet hydrotrope augmente la solubilité de l'agent tensio-actif dans la partie aqueuse de la vapeur, et diminue sa solubilité dans la phase huileuse, le rendant ainsi moins efficace pour la récupération de l'huile. As is apparent from the examples and description below, the novel composition and methods of the invention, when used in a vapor recovery process, have unexpected advantages over what could be expected from the combined effects of each constituent, that is to say that there is synergy with the results of the vapor alone. For example, in Example 9, the percentage increase in recovery, relative to the steam alone, is 55%, whereas the addition of the percent increase in recovery of the constituents taken individually, only totals 26%. As noted hereinafter, a hydrotrope being by definition a compound that increases the solubility of a surfactant in water, the reinforcing effect found according to the invention is particularly surprising, as one would normally assume that this hydrotrope increases the solubility of the surfactant in the aqueous portion of the vapor, and decreases its solubility in the oily phase, thus making it less effective for the recovery of the oil.
De plus, indépendamment du mécanisme d'action de l'hydrotrope, les systèmes de récupération par la vapeur diffèrent eux-mêmes de plusieurs façons des systèmes de récupération par l'eau. Ainsi, par exemple, la vapeur est présente en une phase gazeuse, dont les mécanismes de récupération de l'huile diffèrent de ceux de l'eau. Comme on opère en phase gazeuse, la vapeur présente des vitesses d'écoulement considérablement plus rapides, permettant la manifestation d'effets physiques comme l'aspiration. De plus, la condensation de la vapeur permet un transfert de chaleur bien plus grand et plus efficace vers la formation et l'huile, de sorte que le système entier peut être chauffé à une température supérieure et plus rapidement qu'avec de l'eau. Moreover, irrespective of the mechanism of action of the hydrotrope, the steam recovery systems themselves differ in many ways from the water recovery systems. Thus, for example, the vapor is present in a gaseous phase, whose mechanisms of recovery of the oil differ from those of water. As it operates in the gas phase, the steam has considerably faster flow speeds, allowing the manifestation of physical effects such as suction. In addition, the condensation of the steam allows a much larger and more efficient heat transfer to the formation and the oil, so that the whole system can be heated to a higher temperature and faster than with water .
Comme la vapeur est plus chaude et moins visqueuse que l'eau, elle peut atteindre des parties de la réserve qui sont inaccessibles à l'eau. La vapeur peut aussi effectuer une distillation des fractions d'huile brute plus légères, produisant des effets imprévisibles. Enfin, la vapeur peut déplacer des huiles lourdes, ayant des compositions différentes de celles des huiles légères déplacées par l'eau, également avec différents effets. On peut ainsi constater que, comme il existe des différences marquées entre les systèmes de récupération par l'eau et par la vapeur, les résultats sont imprévisibles d'un système à l'autre. Since steam is hotter and less viscous than water, it can reach parts of the reserve that are inaccessible to water. Steam can also distil lighter crude oil fractions, producing unpredictable effects. Finally, steam can move heavy oils, with different compositions from those of light oils displaced by water, also with different effects. It can thus be seen that, since there are marked differences between water and steam recovery systems, the results are unpredictable from one system to another.
Dans une forme de réalisation~préférée de l'invention, l'agent anionique tensio-actif est un alkyl à longue chaîne aryl sulfonate, de préférence un benzène ou toluène sulfonate, en raison de leur stabilité aux températures élevées de la vapeur environnante dans laquelle ils doivent être utilisés. Par contre, les alkyl xylène sulfonates sont beaucoup moins stables à la chaleur, et ne sont donc pas aussi efficaces dans le cadre de la présente invention. In a preferred embodiment of the invention, the surfactant anionic agent is a long-chain alkyl aryl sulfonate, preferably a benzene or toluene sulfonate, because of its stability at high temperatures of the surrounding vapor in which they must be used. On the other hand, the alkyl xylene sulfonates are much less heat stable, and are therefore not as effective in the context of the present invention.
Par le terme "alkyle à longue chaque on entend que le radical alkyle de l'alkyl sulfonate aromatique (qui peut être ramifié ou à chaîne linéaire) comporte de 12 à 30 atomes de carbone, et de préférence une moyenne de l'or- dre de 16 à 20 atomes de carbone. Le terme "moyenne" signifie ici que le radical alkyle peut provenir de mélanges d'hydrocarbures comportant en moyenne de 16 à 20 atomes de carbone, même si dans ce mélange puissent être présentes des longueurs de chaîne inférieures ou supérieures. On peut aussi utiliser des oléfines pures comme source de groupement alkyle ayant exactement le nombre voulu d'atomes de carbone dans cet intervalle.Ainsi, dans une forme de réalisation de l'invention, le radical alyle peut provenir d'une source mixte d'd -oléfine en C14 à C20, dans laquelle la répartition du poids moléculaire est telle que la chaîne latérale du produit alkylé résultant, a une moyenne de 16 atomes de carbone, même si des quantités moindres, de longueurs de chaîne quelque peu plus courtes ou plus longues, puissent être présentes dans le produit alkylé. By the term "long alkyl" it is meant that the alkyl radical of the aromatic alkyl sulphonate (which may be branched or straight chain) has from 12 to 30 carbon atoms, and preferably an average of about From 16 to 20 carbon atoms, the term "average" means that the alkyl radical can come from hydrocarbon mixtures having on average from 16 to 20 carbon atoms, even though in this mixture lower chain lengths may be present. or higher, pure olefins can also be used as the source of the alkyl group having exactly the desired number of carbon atoms in this range.Thus, in one embodiment of the invention, the alyl radical can come from a source mixture of C14-C20 d-olefin, wherein the molecular weight distribution is such that the side chain of the resulting alkylated product has an average of 16 carbon atoms, even if lower amounts of somewhat shorter or longer chain lengths may be present in the alkylated product.
L'un des produits d'alkylation préférés, ayant un nombre moyen d'atomes de carbone de l'ordre de 16,2 dans la chaîne latérale, peut provenir d'une o(-oléfine en C14 à C18 de cire craquée, et présente la répartition pondérale suivante
Atomes de carbone Répartition pondérale
dans la chaîne (%)
latérale ~
C14 2
C15 30
Atomes de carbone Répartition pondérale
dans la chaîne (%)
latérale
C16 30
C17 28
C18 10
Ou bien, le produit d'alkylation peut être préparé à partir d'un mélange en C14 à 18 provenant de la polymérisation de l'éthylène de manière connue, dans lequel le groupement alkyle moyen est 16, et qui est caractérisé en outre par des groupes alkyle n r ayant qutun nombre pair d'atomes de carbone. Une répartition pondérale caractéristique d'un tel mélange est représentée ci-dessous
Atomes de carbone Répartion pondérale
dans la chaîne (%)
latérale ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
C14 25
C16 50
C18 25
Le produit d'alkylation peut avoir aussi une chaîne latérale provenant de l'oligomérisation du propylène selon des processus connus, comme par exemple en utilisant comme catalyseur l'acide phosphorique, ou similaires, cette chalne latérale pouvant être du type simple à nombre de carbone, multiple de 3, c'est-à-dire C12, C15 C18 ou C21, ou bien étant un mélange de ces oligomères ramifiés,tel que le poids moléculaire moyen de la chaîne latérale se situe dans l'intervalle de C15 à C18.One of the preferred alkylation products, having an average number of carbon atoms of the order of 16.2 in the side chain, can come from a C14 to C18 α-olefin of cracked wax, and presents the following weight distribution
Carbon atoms Weight distribution
in the chain (%)
lateral ~
C14 2
C15 30
Carbon atoms Weight distribution
in the chain (%)
lateral
C16 30
C17 28
C18 10
Alternatively, the alkylation product can be prepared from a C14-18 mixture from the ethylene polymerization in a known manner, wherein the average alkyl group is 16, and which is further characterized by alkyl groups having only an even number of carbon atoms. A typical weight distribution of such a mixture is shown below
Carbon Atoms Weight Distribution
in the chain (%)
lateral ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
C14 25
C16 50
C18 25
The alkylation product may also have a side chain derived from the oligomerization of propylene according to known processes, such as for example using as catalyst phosphoric acid, or the like, this side chain which can be of the simple type with carbon number , multiple of 3, that is to say C12, C15 C18 or C21, or being a mixture of these branched oligomers, such that the average molecular weight of the side chain is in the range of C15 to C18.
A la place de ces alkyl aryl sulfonates on peut utiliser, comme agents anioniques tensio-actifs, dans les compositions selon l'invention, des sulfonates de pétrole. Instead of these alkyl aryl sulphonates, it is possible to use petroleum sulphonates as surface-active anionic agents in the compositions according to the invention.
Ces produits englobent une large gamme de composés qui sont bien connus de l'homme de l'art, et qui sont généralement obtenus par sulfonation des hydrocarbures liquides, naturels, provenant du pétrole brut. Sont caractéristiques de cette large gamme les sulfonates de pétrole décrits dans les brevets U.S. nO 3 302 713, 3 508 612, 3 548 772 et 3 901 317. These products include a wide range of compounds that are well known to those skilled in the art, and are generally obtained by sulfonation of natural, liquid hydrocarbons from crude oil. Typical of this broad range are the petroleum sulfonates disclosed in U.S. Patent Nos. 3,302,713, 3,508,612, 3,548,772, and 3,901,317.
Ainsi, le terme "sulfonates de pétrole naturels" est une désignation commerciale pour des sulfonates de pétrole qui sont obtenus par un traitement de fractions de pétrole, en particulier des fractions aromatiques traitées au solvant, avec par exemple de l'acide sulfurique, de l'acide sulfurique fumant ou anhydride sulfurique. Lors de la sulfonation, il se forme deux types de produits qui sont connus de l'homme de l'art sous les appellations respectives de sulfonates acides acajou et de sulfonates acides verts, selon leur coloration et leur solubilité dans l'huile ou l'eau. Thus, the term "natural petroleum sulfonates" is a commercial designation for petroleum sulfonates which are obtained by treating petroleum fractions, especially solvent-treated aromatic fractions, with for example fuming sulfuric acid or sulfuric anhydride. During the sulphonation, two types of products are formed which are known to those skilled in the art under the respective names of mahogany acid sulphonates and green acid sulphonates, according to their color and their solubility in the oil or water. water.
Un troisième type d'agent anionique tensioactif, pouvant être utilisé dans les compositions décrites ciaprès, est constitué comme indiqué plus haut, par les sulfonates d'oléfines, qui sont des substances généralement disponibles dans le commerce, comme par exemple celles que l'on obtient à partir d'oléfines fabriquées par le processus "STOP" de Shell Oil Co. De manière caractéristique, ces oléfines peuvent avoir les structures suivantes
dans lesquelles R et R1 peuvent être hydrogène, ou groupes alkyle ayant de 8 à 28 atomes de carbone, et peuvent être semblables ou différents. Les préférés sont les groupes alkyle ayant un total de 10 à 16 atomes de carbone.Bien que
les procédés de préparation de ces oléfines soient généralement bien connus, les sulfonates d'oléfine peuvent être décrits au mieux comme les produits de sulfonation d'hydrocarbures de cire craquée, ayant de l'ordre de 12 à 30 atomes de carbone, ou bien d'oligomères d'éthylène, par exemple ceux qui sont obtenus par des polymérisations du type de Ziegler, et ayant environ de 12 à 30 atomes de carbone.A third type of surfactant anionic agent, which can be used in the compositions described hereinafter, is constituted, as indicated above, by olefin sulfonates, which are substances that are generally commercially available, such as, for example, those which are obtained from olefins manufactured by the "STOP" process of Shell Oil Co. Typically, these olefins can have the following structures
wherein R and R 1 may be hydrogen, or alkyl groups having 8 to 28 carbon atoms, and may be the same or different. Preferred are alkyl groups having a total of 10 to 16 carbon atoms.
the processes for the preparation of these olefins are generally well known, the olefin sulfonates can best be described as cracked wax hydrocarbon sulfonates of the order of 12 to 30 carbon atoms, or ethylene oligomers, for example those obtained by Ziegler-type polymerizations, and having from about 12 to 30 carbon atoms.
Entrent également dans le cadre de l'invention des dérivés connus de ces sulfonates d'oléfine comme les sulfonates d'éther ; les sulfonates éthoxylés ou les sulfonates propoxy lés. En général, ces composés peuvent être préparés par des modes opératoires bien connus.Also within the scope of the invention are known derivatives of these olefin sulfonates such as ether sulfonates; ethoxylated sulfonates or propoxy sulfonates. In general, these compounds can be prepared by well-known procedures.
La préparation des agents tensio-actifs anioniques, c'est-à-dire l'alkylation et la sulfonation du radical aromatique, ou la préparation des sulfonates d'oléfine ou de pétrole, s'effectuent selon des techniques classiques, bien connues de l'homme de l'art, et qui ne nécessitent pas de description ici. Il est préférable, mais pas nécessaire selon l'invention, que ces sulfonates soient sous forme de leurs sels de métaux alcalins. The preparation of the anionic surfactants, that is to say the alkylation and the sulfonation of the aromatic radical, or the preparation of the olefin or petroleum sulfonates, is carried out according to conventional techniques, which are well known in the art. skilled in the art, and that do not require description here. It is preferred, but not necessary according to the invention, for these sulfonates to be in the form of their alkali metal salts.
Le second constituant du procédé ou de la composition selon l'invention, à utiliser en combinaison avec les agents tensioactifs anioniques, est un hydrotrope, c'est-à-dire un des composés caractérisés par leur aptitude à augmenter la solubilité des agents tensioactifs dans les systèmes aqueux. (Voir par exemple la description dans 2'Synthetic Detergents", Davidsohn et coll., 6ème Edition,
Wiley and Sons, pages 79 et 80). Ces composés comprennent à la fois des produits aryliques et des produits non aryliques.Les composés aryliques sont généralement des aryl sulfonates ou des alkyl (à chaîne courte) aryl sulfonates, sous forme de leurs sels de métaux alcalins, dans lesquels peuvent être présents de 1 à 3 groupements alkyle renfermant de 1 à 3 atomes de carbone, et dont le constituant arylique peut être benzène, toluène, xylène, cumène ou naphtalène. Les hydrotropes aryliques préférés sont le xylène sulfonate de sodium, le toluène sulfonate de sodium, le benzène sulfonate de sodium, et similaires. Conviennent de même des hydrotropes non aryliques comme iséthionate de sodium, butane sulfonate de sodium, hexane sulfonate de sodium, et similaires, c'est-à-dire des sulfonates dont le radical alkyle renferme de 1 à 8 atomes de carbone.The second component of the process or composition according to the invention, to be used in combination with anionic surfactants, is a hydrotrope, that is to say one of the compounds characterized by their ability to increase the solubility of surfactants in aqueous systems. (See for example the description in 2'Synthetic Detergents', Davidsohn et al., 6th Edition,
Wiley and Sons, pages 79 and 80). These compounds include both aryl and non-aryl products. The aryl compounds are generally aryl sulfonates or alkyl (short chain) aryl sulfonates, in the form of their alkali metal salts, in which there may be 1 to 3 alkyl groups containing 1 to 3 carbon atoms, and whose aryl component may be benzene, toluene, xylene, cumene or naphthalene. Preferred aryl hydrotropes are sodium xylene sulfonate, sodium toluene sulfonate, sodium benzene sulfonate, and the like. Also suitable are non-aryl hydrotropes such as sodium isethionate, sodium butane sulphonate, sodium hexane sulphonate, and the like, that is to say sulphonates whose alkyl radical contains from 1 to 8 carbon atoms.
Le mécanisme, selon lequel ces hydrotropes agissent pour augmenter le pouvoir des systemes tensioactifs entraînés par la vapeur dans un environnement liquide, huileux, pratiquement non aqueux, n'est pas connu. Ainsi, comme les hydrotropes augmentent la solubilité des agents tensioactifs dans l'eau, ils devraient les rendre moins efficaces, lors de la récupération de l'huile, pour les raisons exposées plus haut. Cependant, ainsi qu'on le constate dans les exemples ci-dessous, lorsqu'un hydrotrope est combiné avec, par exemple, un alkyl en Ç a à C18 aryl sulfonate, il s'ensuit un accroissement marqué de la récupération d'huile par rapport aux effets additionnés des deux constituants agissant isolément. The mechanism by which these hydrotropes act to increase the potency of the vapor-driven surfactant systems in a liquid, oily, substantially non-aqueous environment is not known. Thus, as hydrotropes increase the solubility of surfactants in water, they should make them less effective, when recovering the oil, for the reasons explained above. However, as can be seen from the examples below, when a hydrotrope is combined with, for example, C₁-C₁ ar alkylsulfonate alkyl, there is a marked increase in oil recovery by compared to the added effects of the two constituents acting in isolation.
Le rapport molaire de l'agent tensio-actif anionique à l'hydrotrope, dans la composition selon l'invention, est compris entre 1/0,1 et 0,1/1, et de préférence entre 1/0,5 et 1/1,5, bien que cette valeur puisse varier beaucoup selon les propriétés du gisement d'huile à traiter, aussi bien que suivant la nature de l'hydrotrope choisi et celle de la composition résultante. Il est souhaitable d'ajouter à ce mélange un solvant,-afin de préparer une solution facilement manipulable, à ajouter à la vapeur devant être injectée dans la formation souterraine. Convient particulièrement comme solvant l'eau, bien que l'on puisse utiliser à sa place des solvants hydrocarbonés légers comme kérosène, toluène, naphta, éther de pétrole, huile lubrifiante, ou hydrocarbures inertes similaires. Ainsi, par exemple, une préparation représentant une composition préférée, prête à être ajoutée à la vapeur, comprend 35% en poids d'hexadécyltoluène sulfonate, 17% de xylène sulfonate de sodium, le complément étant de l'eau. The molar ratio of the anionic surfactant to the hydrotrope in the composition according to the invention is between 1 / 0.1 and 0.1 / 1, and preferably between 1 / 0.5 and 1 / 1.5, although this value can vary greatly depending on the properties of the oil deposit to be treated, as well as depending on the nature of the hydrotrope chosen and that of the resulting composition. It is desirable to add to this mixture a solvent, in order to prepare an easily manipulated solution, to be added to the steam to be injected into the subterranean formation. Water is particularly suitable as a solvent, although light hydrocarbon solvents such as kerosene, toluene, naphtha, petroleum ether, lubricating oil, or similar inert hydrocarbons may be used in its place. Thus, for example, a preparation of a preferred composition ready for addition to steam comprises 35% by weight hexadecyltoluene sulfonate, 17% sodium xylene sulfonate, the balance being water.
En plus de ces deux constituants majeurs, la composition peut éventuellement comprendre des quantités mineures de substances connues comme stabilisants, bactériostatiques, anti-oxydants. Ces substances, seules ou en combinaison, peuvent être ajoutées jusqu'd 10-15% en poids de la composition tensioactive totale. In addition to these two major constituents, the composition may optionally comprise minor amounts of substances known as stabilizers, bacteriostatic, antioxidants. These substances, alone or in combination, may be added up to 10-15% by weight of the total surfactant composition.
Comme décrit plus haut, le système tensioactif se lon l'invention est avantageusement injecté dans les formations souterraines en mélange avec de la vapeur ; le processus de récupération par la vapeur s'effectue de manière cyclique ou par entraînement par la vapeur, et l'huile lourde brute est récupérée de manière généralement bien connue. Ainsi, dans un processus cyclique à la vapeur, caractéristique, l'huile estproduite à partir du puits même par lequel la vapeur avait été antérieurement introduite, tandis que lors d'un processus- caractéristique d'entraîne- ment par la vapeur, le puits de production d'huile est distinct de celui d'injection de la vapeur. As described above, the surfactant system according to the invention is advantageously injected into the underground formations in a mixture with steam; the steam recovery process is carried out cyclically or by steam entrainment, and the crude heavy oil is recovered in a generally well-known manner. Thus, in a typical steam cyclic process, the oil is produced from the very well through which the steam was previously introduced, while in a typical steam entrainment process, the well oil production is distinct from that of steam injection.
La quantité de composition agent tensio-actifhydrotrope, selon l'invention, mélangée avec la vapeur, peut varier beaucoup avec les caractéristiques de la formation, mais elle est de préférence comprise dans l'intervalle d'environ 0,1 à 10E en poids, rapporté à l'agent tensioactif, d'une solution aqueuse de la composition, et mieux une concentration de l'ordre de 0,5 à 5%. Cette concentration, à son tour, est réalisée par sa distribution dans la vapeur à ces taux à partir d'une solution aqueuse plus concentrée, comme décrit plus haut, préparée d'avance. The amount of hydrotropic surfactant composition according to the invention, mixed with the vapor, can vary widely with the characteristics of the formation, but is preferably in the range of about 0.1 to 10E by weight, relative to the surfactant, an aqueous solution of the composition, and more preferably a concentration of the order of 0.5 to 5%. This concentration, in turn, is achieved by its distribution in steam at these levels from a more concentrated aqueous solution, as described above, prepared in advance.
Dans la pratique, le procédé de l'invention peut s'appliquer aussi bien à l'entraînement au moyen de vapeur dans des puits multiples qu a un procédé cyclique impliquant un seul puits. In practice, the process of the invention can be applied to both multi-well steam entrainment and a single well cyclic process.
La composition et le procédé selon l'invention sont illustrés avec référence aux exemples non limitatifs suivants. The composition and the process according to the invention are illustrated with reference to the following nonlimiting examples.
EXEMPLES
Dans les exemples, dont certains sont donnés à titre de comparaison, alors que les autres illustrent l'invention ellemême, on utilise le même procédé de base pour déterminer l'intérêt de la composition ; c'est le procédé dans lequel on charge dans un tube de 50,8 mm de diamètre et 457,2 mm de long, du sable d'Ottowa d'une grosseur de grains de 0,105 mm saturé d'huile. Le sable imprégné d'eau est recouvert d'huile brute Midway Sunset dont la saturation résiduaire en huile est de 60 à 65%. Les 15% supérieurs du tube sont remplis avec du sable propre, afin de simuler une zone de perméabilité élevée, souvent trouvée dans les réservoirs de vapeur.Ce tube est isolé pour réduire les pertes de chaleur, puis on fait passer au travers du sable la vapeur seule, de qualité 40-50t, ou une vapeur de même qualité combinée avec différents systèmes tensioactifs, à des concentrations de 1% en poids d'agent tensioactif rapporté à l'équivalent total en eau de la vapeur, et à des vitesses appropriées, jusqu'à ce qu'il devienne évident qu'aucune huile ne sort plus de l'appareil. La quantité d'huile récupérée est mesurée par l'une ou les deux manières suivantes : (1) huile totale, liquide, obtenue à partir du remplissage ; (2) l'huile restant dans le sable à la fin de l'expérimentation est dosée et la quantité récupérée est calculée par la différence entre la valeur déterminée com c ell me étant dans le sable au départ de l'expérimentation et qui y reste.Le pourcentage d'huile récupéré, pour chaque système, rapporté à la quantité d'huile se trouvant à l'origine dans le remplissage, est reporté dans le tableau 1 ci-dessous.EXAMPLES
In the examples, some of which are given for comparison, while the others illustrate the invention itself, the same basic method is used to determine the interest of the composition; it is the process in which a 50.8 mm diameter and 457.2 mm long tube is loaded with Ottowa sand having a grain size of 0.105 mm saturated with oil. The sand impregnated with water is covered with Midway Sunset crude oil whose residual oil saturation is 60 to 65%. The top 15% of the tube is filled with clean sand, to simulate a high permeability zone, often found in the steam tanks. This tube is insulated to reduce heat loss, and then sand is passed through the sand. steam only, of 40-50t quality, or a vapor of the same quality combined with different surfactant systems, at concentrations of 1% by weight of surfactant based on the total water equivalent of the vapor, and at appropriate speeds , until it becomes obvious that no oil is coming out of the machine. The amount of oil recovered is measured in one or both of the following ways: (1) total oil, liquid, obtained from the filling; (2) the oil remaining in the sand at the end of the experiment is dosed and the quantity recovered is calculated by the difference between the determined value, being in the sand at the start of the experiment and which remains there The percentage of oil recovered for each system, based on the amount of oil originally in the filling, is reported in Table 1 below.
Dans ce qui suit, les exemples 1 à 7 sont donnés à titre de comparaison, tandis que les exemples 8 à 13 illustrent la composition et le procédé selon l'invention. In the following, Examples 1 to 7 are given for comparison, while Examples 8 to 13 illustrate the composition and method according to the invention.
il ressort des résultats de ces exemples, qu'il y a un accroissement très net, de presque 55%, de la récupération de l'huile avec le système tensioactif de l'invention (exemples 8 à 13) par rapport à l'utilisation de la vapeur seule (exemple 1), et une récupération d'huile jusqu'à 46% supérieure à celle que l'on obtenait dans l'art antérieur avec des tensioactifs seuls, ayant des longueurs de chaîne alkylique en moyenne inférieures à 16 (exemples 2, 3 et 4). En outre, il y a une amélioration également marquée, lorsque les effets des constituants individuels de la composition (exemples 5, 6 et 7)sont comparés avec les résultats expliqués dans les exemples ci-dessus mentionnés 8 à 13. the results of these examples show that there is a very clear increase, by almost 55%, in the recovery of the oil with the surfactant system of the invention (Examples 8 to 13) compared to the use steam alone (Example 1), and oil recovery up to 46% higher than that obtained in the prior art with surfactants alone, having average alkyl chain lengths less than 16 ( examples 2, 3 and 4). In addition, there is also a marked improvement, when the effects of the individual constituents of the composition (Examples 5, 6 and 7) are compared with the results explained in the above-mentioned examples 8-13.
EXEMPLE 1
En utilisant les modes opératoires généraux décrits plus haut /et en faisant passer de la vapeur seule à travers le rem- plissage de sable renfermant l'huile Midway Sunset, au cours d'une série d'opérations, on récupère en moyenne 44,5% de cette huile.EXAMPLE 1
Using the general procedures described above / and passing steam alone through the sand filling of Midway Sunset oil, in a series of operations, an average of 44.5 is recovered. % of this oil.
EXEMPLE 2
On reprend les modes opératoires de l'exemple 1, mais en ajoutant à la vapeur 9,24 ml (compté en tensioactif à 100%) d'un sulfonate d' a -oléfine dilué de manière à ce que sa concentration finale dans la vapeur soit de 1% en poids (rapportée à l'équivalent en eau), et l'on récupère 48,4% de l'huile en place à l'origine, c 'est-à-dire que par rapport à la récupération obtenue avec la vapeur seule, il y a un accroissement de 9%.EXAMPLE 2
The procedures of Example 1 are repeated, but 9.24 ml (counted as 100% surfactant) of the diluted α-olefin sulphonate is added to the vapor, so that its final concentration in the steam is obtained. 1% by weight (relative to the water equivalent), and 48.4% of the original oil is recovered, that is to say that with respect to the recovery obtained with steam alone, there is an increase of 9%.
Le sulfonate d' a oc-oléfine utilisé est une d -oléfine en Cl2 16 sulfonatée, préparée à partir d'un mélange d'o < -olé- fines dont les longueurs de chaîne carbonée sont C12, C14 et C161 et dans lequel l'oléfine a une moyenne de 14 atomes de carbone. The α-α-olefin sulfonate used is a sulfonated C12 olefin olefin prepared from a mixture of α-olefins whose carbon chain lengths are C12, C14 and C161 and wherein The olefin has an average of 14 carbon atoms.
EXEMPLE 3
Avec les modes opératoires de l'exemple 1, mais en ajoutant à la vapeur 9,24 ml (en tensioactif à 100%) d'un alkyl en
C12-C14 toluène sulfonate, dilué de telle manière que sa concentration finale dans la vapeur soit de 1% en poids rapportée à l'équivalent en eau), on récupère 49,6% de l'huile en place à l'origine, c'est-à-dire que rapporté à la récupération obtenue par la vapeur seule, l'accroissement est de 12%.EXAMPLE 3
With the procedures of Example 1, but adding 9.24 ml (100% surfactant) of an alkyl
C12-C14 toluenesulphonate, diluted in such a way that its final concentration in the vapor is 1% by weight relative to the water equivalent), 49.6% of the original oil is recovered, c that is, based on the recovery obtained by steam alone, the increase is 12%.
Le produit d'alkylation utilisé dans la préparation de l'agent tensioactif est une -oléfine en C12-C14 de cire craquée, ayant une moyenne de 12,8 atomes de carbone.The alkylation product used in the preparation of the surfactant is a C12-C14 olefin of cracked wax having an average of 12.8 carbon atoms.
EXEMPLE 4
On reprend les modes opératoires de l'exemple 1, mais en ajoutant à la vapeur 9,24 ml (tensioactif à 100%) d'un alkyl en C10 18 toluène sulfonate, dilué de manière à ce que sa concentration finale en poids dans la vapeur soit de 1% (rapportée à l'équivalent en eau), et l'on récupère 58,4% de l'huile en place à l'origine, c'est-à-dire que l'accroissement rapporté à la récupération obtenue par la vapeur seule, est de 31,2%. Le produit d'alkylation utilisé dans cette préparation tensioactive provient d'une 0 < -olé- fine en C 18 obtenue par polymérisation d'éthylène ; ce mélange,constitué uniquement de chaînes carbonées à nombre paire de carbone, a une moyenne de 14 atomes de carbone.EXAMPLE 4
The procedures of Example 1 are repeated, but 9.24 ml (100% surfactant) of a C 10-18 alkyl toluene sulfonate is added to the vapor, diluted so that its final concentration by weight in the steam is 1% (based on the water equivalent), and 58.4% of the original oil is recovered, that is, the increase in recovery obtained by steam alone, is 31.2%. The alkylation product used in this surfactant preparation comes from a C 18 olefin obtained by polymerization of ethylene; this mixture, consisting solely of carbon chains with an even number of carbon atoms, has an average of 14 carbon atoms.
EXEMPLE 5
En utilisant les modes opératoires de l'exemple 1, mais avec addition à la vapeur de 9,24 ml (exprimé en tensioactif à 100%) d'un alkyl en C14 18 toluène sulfonate, dilué de manière à ce que sa concentration pondérale, finale, dans la vapeur soit de 1% (rapportée à l'équivalent en eau), on récupère sur deux opérations une moyenne de 57,4% de l'huile en place à l'origine, ce qui correspond à un accroissement de 29% par rapport à la récupération par la vapeur seule.EXAMPLE 5
Using the procedures of Example 1, but with the addition to steam of 9.24 ml (expressed as 100% surfactant) of a C14 alkyl toluene sulfonate, diluted so that its weight concentration, final, in the steam is 1% (relative to the equivalent in water), we recover on two operations an average of 57.4% of the oil in place at the origin, which corresponds to an increase of 29 % compared to recovery by steam alone.
Le produit d'alkylation, utilisé dans la préparation tensio active, provient d'une d -oléfine en C1418 de cire craquée, ayant une moyenne de 16,2 atomes de carbone.The alkylation product used in the surfactant preparation is derived from a cracked wax C1418 olefin having an average of 16.2 carbon atoms.
EXEMPLE 6
Avec les modes opératoires de l'exemple 1, mais en ajoutant à la vapeur 9,24 ml (tensioactif à 100%) d'un alkyl en C14 18 toluène sulfonate, dilué de telle manière que sa concentration finale dans la vapeur soit de 1% en poids (rapportée à l'équivalent en eau), on récupère 53,5% de l'huile en place à l'origine, ce qui correspond à un accroissement de 20% par rapport à la récupération par la vapeur seule.EXAMPLE 6
Using the procedures of Example 1, but adding 9.24 ml (100% surfactant) of a C14 alkyl toluene sulfonate to the vapor, diluted in such a way that its final concentration in the vapor was 1 % by weight (relative to the water equivalent), 53.5% of the original oil is recovered, which corresponds to an increase of 20% compared with recovery by steam alone.
Le produit d'alkylation utilisé dans la préparation tensioactive provient d'un mélange constitué de chaînes carbonées à nombre de carbone pair seulement, une -oléfine en C1418 obtenue par pol-mçiisation d'éthylène, et il a une moyenne de 16 atomes de carbone.The alkylation product used in the surfactant preparation comes from a mixture of carbon chains with even carbon number only, a C1418 olefin obtained by polylization of ethylene, and has an average of 16 carbon atoms. .
EXEMPLE 7
En utilisant les modes opératoires de l'exemple 1, mais avec addition à la vapeur de 9,24 ml (exprimé en composé à 100%) de xylène sulfonate de sodium dilué de manière à ce que sa concentration finale soit de 1% en poids dans la vapeur (rapportée à l'équivalent en eau), on récupère 47% de l'huile en place à l'origine, ce qui correspond à un accroissement de 6% rapporté à la récupération par la vapeur seule.EXAMPLE 7
Using the procedures of Example 1, but with steam addition of 9.24 ml (expressed as 100% compound) of sodium xylene sulfonate diluted so that its final concentration is 1% by weight in the steam (relative to the water equivalent), 47% of the original oil is recovered, which corresponds to a 6% increase compared to the recovery by steam alone.
EXEMPLE 8
On procède selon les modes opératoires de l'exemple 1, mais en utilisant l'alkyl en C14 18 toluène sulfonate de l'exemple 5, en combinaison avec du xylène sulfonate de sodium de l'exemple 7, dans un rapport molaire de 1/1, c'est- à-dire que l'on mélange 9,24 ml d'alkyl toluène sulfonate (compté à 100%) avec une quantité molaire équivalente de xylène sulfonate de sodium, hydrotrope. Ce mélange est dilué de manière à donner une concentration finale dans la vapeur de 1% rapportée à l'agent tensioactif et à l'équivalent en eau. On récupère ainsi 67,3% de l'huile en place à l'origine, ce qui correspond à un accroissement de 51% par rapport à la récupération par la vapeur seule.EXAMPLE 8
The process is carried out according to the procedures of Example 1, but using the C14 alkyl toluene sulfonate of Example 5, in combination with sodium xylene sulphonate of Example 7, in a molar ratio of 1: 1. 1, that is, 9.24 ml of alkyl toluene sulfonate (100% count) is mixed with an equivalent molar amount of sodium xylene sulfonate, hydrotrope. This mixture is diluted to give a final concentration in steam of 1%, based on the surfactant and the water equivalent. This recovers 67.3% of the original oil in place, which corresponds to an increase of 51% compared to recovery by steam alone.
EXEMPLE 9
On opère comme dans l'exemple 8, mais en utilisant l'alkyl. EXAMPLE 9
The procedure is as in Example 8, but using the alkyl.
C14 18 toluène sulfonate de l'exemple 6 en combinaison avec le xylène sulfonate de sodium de l'exemple 7, dans le même rapport molaire de 1/1, et l'on récupère 69% de l'huile en place à l'origine, ce qui correspond à un accroissement de 55% par rapport à la récupération effectuée avec la vapeur seule. C14 18 toluene sulfonate of Example 6 in combination with the sodium xylene sulphonate of Example 7, in the same molar ratio of 1/1, and 69% of the oil is recovered in place originally which corresponds to an increase of 55% compared to the recovery performed with steam alone.
EXEMPLE 10
On reprend les modes opératoires de l'exemple 8, mais en substituant du toluène sulfonate de sodium au xylène sulfonate de sodium, et l'on récupère 67,5% de l'huile en place à l'origine, ce qui correspond à un accroissement de 52% rapporté à la récupération par la vapeur seule.EXAMPLE 10
The procedures of Example 8 are repeated, but sodium toluene sulphonate is substituted for sodium xylene sulphonate, and 67.5% of the original oil is recovered, which corresponds to 52% increase over recovery by steam alone.
EXEMPLE 11
Conformément aux modes opératoires de l'exemple 8, mais en substituant du cumène sulfonate de sodium au xylène sulfonate de sodium, on récupère 68,4% de l'huile en place à l'o- rigine, ce qui correspond à un accroissement de 54% par rapport à la récupération obtenue avec la vapeur seule.EXAMPLE 11
In accordance with the procedures of Example 8, but substituting sodium cumene sulfonate for sodium xylene sulfonate, 68.4% of the oil in place was recovered in place, which corresponds to an increase in 54% compared with the recovery obtained with steam alone.
EXEMPLE 12
On reprend les modes opératoires de l'exemple 8, mais en ajoutant 4% d'éthylène glycol au système agent tensioactif hydrotrope de l'exemple 9, et en introduisant cette combinaison dans la vapeur, pour récupérer 68,1% de l'huile en place à l'origine, ce qui correspond à un accroissement de 52% rapporté à la récupération par la vapeur seule.EXAMPLE 12
The procedures of Example 8 are repeated, but 4% of ethylene glycol is added to the hydrotropic surfactant system of Example 9, and this combination is introduced into the steam to recover 68.1% of the oil. originally in place, which corresponds to a 52% increase over steam recovery alone.
EXEMPLE 13
En utilisant 1' o(-oléfine de l'exemple 2 en combinaison avec le xylène sulfonate de sodium, selon les modes opératoires de l'exemple 8, on récupère 66,8% de l'huile en place à l'origine, ce qui correspond à un accroissement de 50% par rapport à la récupération obtenue avec la vapeur seule.EXAMPLE 13
Using the α-olefin of Example 2 in combination with the sodium xylene sulfonate, according to the procedures of Example 8, 66.8% of the oil in place at the origin is recovered. which corresponds to an increase of 50% compared to the recovery obtained with steam alone.
Les pourcentages de rendement en huile récupérée des exemples ci-dessus sont rassemblés dans le tableau 1 à la page suivante. The oil yield percentages recovered from the above examples are summarized in Table 1 on the following page.
TABLEAU 1
**
Exemple Composition tensioactive Huile* % d'accrois
récupé- sement de la rée ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ rée % récupération
1 Vapeur seule 44,5
2 QC-oléfine en C12-16 48,4 9
3 Alkyl en C12-14 toluène sulfo
nate 49,6 12
4 Aikyl en C10-18 " " I' 58;4 31
5 Alkyl en C14-18 " " " 57;4 29
6 Alkyl en C14-18 " " 53,5 20
7 Xylène sulfonate de sodium 47,0 6
8 Sulfonates des Ex. 5 + Ex. 7 67,3 51
9 Sulfonates des Ex. 6 + Ex. 7 69,0 55
10 Toluène Sulfonate de Na + Ex.6 67,5 52
11 Cumène Sulfonate de Na + Ex.6 68,4 54
12 Ethylène Glycol + Ex. 9 67,5 52
13 Xylène Sulfonate de Na + Ex.2 66,8 50
* Pourcentage par rapport à l'huile en place à l'origine
** Pourcentage d'amélioration par rapport à la vapeur seule. TABLE 1
**
Example Surfactant Composition Oil * Increased%
recovery of the reality ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~% recovery
1 Steam alone 44.5
2 QC-olefin C12-16 48.4 9
3 C12-14 alkyl toluene sulfo
nate 49.6 12
4 Aikyl C10-18 "" I '58; 4 31
C14-18 Alkyl """57; 4 29
6 Alkyl C14-18 "" 53.5 20
7 Sodium xylene sulfonate 47.0 6
8 Sulfonates of Ex. 5 + Ex. 7 67,3 51
9 Sulfonates of Ex. 6 + Ex. 7 69.0 55
Toluene Sulfonate Na + Ex.6 67.5 52
11 Cumene Sulfonate Na + Ex.6 68.4 54
12 Ethylene Glycol + Ex 9 67.5 52
13 Xylene Sulfonate Na + Ex.2 66.8 50
* Percentage of original oil in place
** Percentage improvement over steam alone.
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