FR2602245A1

FR2602245A1 - Procede electrochimique de reduction de la viscosite d'une solution aqueuse contenant des ions halogenure et viscosifiee par un polymere

Info

Publication number: FR2602245A1
Application number: FR8710806A
Authority: FR
Inventors: John M Kalnins; John R Moyer; Karel A J Snoble; James A Mcintyre; Robert F Phillips; Richard D Varjian; Carol E Lyons-Bell
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1988-02-05
Also published as: NO873171D0; CN1031483A; US4701247A; IT8721473A0; DK398487A; GB2194797A; IT1222153B; NO873171L; DK398487D0; GB8717288D0; GB2194797B

Abstract

CE PROCEDE CONSISTE A METTRE LA SOLUTION EN CONTACT AVEC UN CASSEUR QUI EST PRODUIT IN SITU DANS LA SOLUTION LORSQUE L'ON SOUMET CETTE SOLUTION A UNE ELECTROLYSE DANS UNE CELLULE ELECTROCHIMIQUE. LA VISCOSITE DE LA SOLUTION EST REDUITE SUFFISAMMENT POUR PERMETTRE UNE EXTRACTION DES MATIERES SOLIDES HORS DE LADITE SOLUTION PAR FILTRATION OU AUTRES TECHNIQUES DE SEPARATION. LA SOLUTION AQUEUSE PEUT ETRE REVISCOSIFIEE APRES ELECTROLYSE OU APRES FILTRATION.

Description

Procédé électrochimique de réduction de la viscosité d'une solution

aqueuse contenant des ions haloqénure et viscosifiée par un polymère La présente invention concerne les procédés électrochimiques permettant de faire varier la viscosité de solutions, et plus particuliè5 rement de réduire la viscosité de solutions aqueuses contenant des sels, notamment des fluides salés ou saumures, que l'on peut utiliser dans le forage, l'étanchéification, la complétion, le reconditionnement, la fracturation et d'autres applications de stimulation pour le pétrole brut et le gaz. Pour la complétion d'un trou de forage, son reconditionnement et des applications spécialisées de forage, on préfère des fluides salés limpides à des fluides tels que les boues, en raison de leur nature exempte de matières solides qui contribue à rendre minimal l'endommagement d'une formation souterraine. Lorsqu'on a besoin d'une capacité supplémentaire de 15 transport des matières solides dans le trou de forage et hors de celui-ci, ou lorsqu'il est besoin d'une mise en suspension, dans la saumure ellemême, d'additifs de protection contre les pertes de fluide, on a utilisé certaines matières polymères pour fournir les propriétés supplémentaires de suspension. Comme opérations sur des forages de pétrole brut et de gaz o 20 il est besoin de cette capacité supplémentaire de transport des matières solides, on peut citer comme exemples l'étanchéification au gravillon, -la circulation des fluides, le percement et l'élargissement, avec protection

contre les pertes de fluide.

Un avantage important de l'utilisation d'un fluide salé limpide 25 au lieu d'une boue réside dans le fait que, même lorsqu'elle est contaminée par des matières solides, on peut facilement purifier cette saumure et la réutiliser. D'une manière typique, pour purifier des fluides salés nonviscosifiés, on peut utiliser la décantation, les appareils centrifuges, les

tamis et les filtres.

Cependant, une fois que le fluide a été viscosifié, l'appareillage classique d'extraction des matières solides est inefficace pour extraire les matières scides en suspension dans ce fluide, en raison de la présence du viscosifiant formé d'un polymère, présence qui crée des complications. Avec des filtres par exemple, les polymères peuvent colmater les 35 cartouches ou le milieu filtrant, produisant des chutes élevées de pression

en de courtes périooes de temps. Afin d'extraire de manière efficace de saumures viscosifiées oes matières solides indésirables, on doit tout d'abord "casser" la %iscosité due au pclr.ère de façon à réduire cette viscosité jusqu'au voisinage de la viscosité de la saumure pure, avant de pou-

voir employer des méthodes classiques d'extraction des matières solides.

Les méthodes classiques de réduction ou "cassage" de la viscosité de fluides salés impliquent des modes opératoires encombrants qui ont été empruntés à l'industrie de la stimulation et de la fracturation et qui 5 ont été modifiés pour la section de marché de la complétion et du reconditionnement. Ces méthodes classiques utilisent de manière typique des agents décolorants, des acides, des enzymes et/ou des agents oxydants énergiques.

Ces procédés requièrent en général: 1) des températures élevées, ce qui peut ne pas être réalisable en pratique, 2) la dilution de la densité d'un o10 fluide et/ou 3) l'addition de produits chimiques indésirables. On recherche

donc un procédé plus convenable permettant la réduction efficace de la viscosité de divers fluides.

Les procédés comprennent l'addition de divers décolorants (sous

forme soit de solution, soit de poudre), tels que NaOCl, LiOC1 et 15 Ca(OCI)2. On utilise, par exemple, l'hypochlorite de lithium en combinaison avec de l'acide cyanurique qui stabilise et libère lentement l'ion hypochlorite. Après adjonction du décolorant, on chauffe souvent la saumure viscosifiée jusqu'à une température comprise entre 60C et 75 C, afin de déclencher la réduction de viscosité qui est difficile à mettre en oeuvre 20 dans un environnement de terrain.

On utilise couramment des saumures viscosifiées pour diverses applications de forage, de complétion et de reconditionnement. Une fois qu'elles ont été utilisées, la pratique courante consiste à les éliminer, soit par injection sur place, dans l'espace annulaire du tubage, soit par 25 injection dans un puits de décharge. Ces deux pratiques sont onéreuses

étant donné qu'elles impliquent la perte de la valeur offerte par la saumure, ainsi que des frais de camionnage et de décharge.

La présente invention réside particulièrement dans un procédé permettant de réduire la viscosité d'une solution aqueuse contenant des 30 ions halogénure et viscosifiée par un polymère organique, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à mettre la solution en contact avec un casseur qui est produit in situ dans la solution lorsque!''n soumet cette solution à une électrolyse dans une cellule électrochimique présentant une anode située à distance d'une cathode, ledit casseur, produit in situ, 35 étant efficace pour réduire la viscosité de la solution en vue de permettre une extraction des matières solides hors de cette solution. La présente invention réside également dans un procédé comprenant Ies étapes consis-tant à introd-ire, dans une cellule électrolytique non divisée et en tant que seul électrolyte de cette cellule, une solution contenant des sels de type halogénure et viscosifiée par un polymère organique, à amener cet électrolyte en contact direct avec une anode et une cathode de la cellule, à faire passer un courant électrique continu à travers ladite cellule de façon à produire in situ dans la solution une espèce chimique à base d'ha5 logène, ladite espèce formée d'un halogénure étant choisie parmi X2,

X3-, OX- et HOX, o X est un halogène, ladite espèce chimique à base d'halogène, produite in situ, étant efficace pour réduire la viscosité de la solution de façon à permettre une extraction des matières solides formées par le polymère, hors de cette solution.

Le terme "viscosité" ici utilisé désigne, d'une manière large,

la résistance interne à l'écoulement et elle peut être mesurée par des modes opératoires d'essai standard. La viscosité à une température donnée indique des modèles de comportement du fluide, tels que les caractéristiques de pompage, le débit et les propriétés de mouillage.

Le terme "casseur" ici utilisé concerne une espèce chimique se

trouvant dans une proportion suffisante pour réduire la viscosité d'une solution d'eau et d'un sel formés d'un halogénure (couramment appelée "saumure"), épaissie à l'aide d'un polymère viscosifiant.

Le terme "cassage" est utilisé pour désigner les procédés dans 20 lesquels la viscosité d'une saumure se trouve réduite. Un "cassage complet"

se rapporte à la réduction de la viscosité de la solution visqueuse jusqu'à à peu près le niveau de viscosité de la solution non viscosifiée, telle que mesurée par les conditions d'essai données ci-dessous, ou à l'aide d'un essai comparable.

Les compositions et procédés ici décrits ne sont pas en général ultrasensibles à de faibles variations dans les proportions. Ces compositions et procédés conviennent donc aux conditions d'exploitation de terrain et ne nécessitent pas la précision exacte des formulations et modes opératoires de laboratoire. Par ailleurs, des produits contaminants et d'autres 30 substances non aqueuses, que l'on trouve en général dans les saumures usées provenant de la récupération du pétrole brut et du gaz à partir des forages, ne se sont pas avérés avoir une influence nuisible sur l'avantage

retiré oe la présente invention.

D'une manière générale, on peut, en utilisant la présente inven35 tion, casser des saumures contenant des polymères viscosifiants qui sont sensitle-ent solubles et/ou dispersibles dans la saumure et forment un s> stème vis;jeux. De préférence, le polymère viscosifiant est sensiblement soluble Ca-s l'eau et/ou d:spersible dans l'eau et forme un système aqueux visqueux. Comme polymères viscosifiants préférés dans la mise en oeuvre de

l'invention, on peut citer des polymères synthétiques solubles dans l'eau, des dérivés de la cellulose solubles dans l'eau, des polysaccharides solubles dans l'eau et des mélanges de ceux-ci.

Comme polymères synthétiques solubles dans l'eau, on peut citer, 5 sans y être limité, le polyacrylamide, le polyacrylate, l'acide polyacrylique et des dérivés de ceux-ci. Comme dérivés de la cellulose polysaccharidiques solubles dans l'eau, on peut citer, sans y être limité, l'hydroxyéthylcellulose, la carboxyméthylhydroxyéthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, les alkylcelluloses et des dérivés de celles-ci. Comme polysac10 charides solubles dans l'eau convenables, on peut encore citer, sans y être

limité, la gomme de xanthane, la gomme de guar, la gomme de caroube, la gomme adragante et des dérivés de celles-ci. Les polymères que l'on préfère sont l'hydroxyéthylcellulose et la gomme de xanthane. La présente invention englobe le cassage de n'importe quel fluide viscosifié contenant n'importe 15 quelle combinaison des polymères décrits ci-dessus.

La proportion de polymères viscosifiants à utiliser dans la solution dépend de la viscosité voulue pour cette solution, de la température de la solution que l'on utilise, et du polymère viscosifiant particulier utilisé. On utilise, de préférence, ce polymère viscosifiant dans une 20 proportion appartenant à la gamme de 1,2 à 24 kg/m3 de solution (10 à 200 livres pour 1000 gallons de solution), et, de façon encore plus préférentielle, de 2,4 à 9,6 kg de polymère viscosifiant par m3 de solution (20 à 80 livres pour 1000 gallons de solution). D'une manière générale, la solution est une saumure naturelle ou une solution aqueuse modifiée de façon 25 artificielle, qui contient un sel et qui forme dans la solution des anions halogénure. Comme sels préférés, on peut r -er le chlorure de calcium, le bromure de calcium, le bromure de sodium, chlorure de sodium, le bromure de potassium, le chlorure de potassium, le bromure de zinc, le chlorure de zinc, le bromure de lithium, le chlorure de lithium, et des combinaisons de 30 ceux-ci. Les sels que l'on préfère le plus sont le chlorure de calcium, le bromure de calcium, le bromure de sodium, le bromure de potassium, le

bromure de zinc, et des combinaisons de ceux-ci.

La proportion du sel présent dans la solution n'est pas critique, mais on l'utilise en général dans des proportions suffisantes pour 35 produire une solution définitive ayant une masse volumique pouvant atteindre environ 276U kg/m3 (23 livres par gallon), et de préférence de 1020 à 24Ju kg/m3 (8,5 à 20 livres par gallon). Les procédés de cassage ici oé:rits n'ont pas habituellement une-influence notable sur la densité de la solution. I1 n'est donc pas besoin d'ajuster, à l'aide de sel supplémen-

taire, le poids de la solution contenant des sels, avant sa reviscosification et sa réutilisation.

Le casseur produit dans la solution est constitué par une espèce chimique à base d'halogène choisie parmi X2, X3-, OX- et HOX, o X 5 est un halogène, choisi parmi le brome, le fluor, le chlore et l'iode. Rentrent aussi bien dans le cadre de la présente invention, les espèces chimiques à base d'halogènes mixtes, telles que BrCl, lBr, ICl, Br2Ci-, Br2i-, BrCl2 et Brl2-. Dans la pratique, une solution contenant des halogènes peut comporter simultanément plusieurs espèces chimiques dif10 férentes: par exemple, X2, X3-, HOX et OX-. Les concentrations des espèces chimiques halogénées présentes dans la solution varieront en fonction, au moins partiellement, de la concentration totale en ions halogénure et du pH de la solution. Les espèces chimiques à base d'halogène que l'on

préfère sont Br2, Br3-, HOBr et OBr-.

Dans la présente invention, le pH de la solution détermine au moins partiellement la manière dont, et la vitesse à laquelle, la viscosité se trouve réduite. D'une manière générale, dans la présente invention, dans une solution viscosifiée ayant un pH de 7 et moins, la viscosité de la solution se trouve réduite par précipitation du polymère viscosifiant, comme 20 l'hydroxyéthylcellulose, lorsqu'un casseur est produit par électrolyse dans la solution. Certains polymères viscosifiants, comme la gomme de xanthane, peuvent ne pas former de précipité sous des conditions de pH acide analogues. C'est ainsi par exemple que la viscosité d'une solution épaissie à l'aide par exemple de gomme de xanthane ou de gomme de guar peut ne pas 25 être réduite sous des conditions acides; cependant si le pH de la solution est supérieur à 7, et, de préférence, d'au moins environ 10, la viscosité de la solution peut se trouver réduite, sans former de précipité, lorsque

le casseur est formé in situ dans la solution.

On peut réaliser à n'importe quel moment voulu un réglage du pH 30 à une valeur alcaline (c'est-à-dire basique) et ce moment n'est pas critique en ce qui concerne la présente invention. Il a été découvert que, pour des saum.res viscosifiées-à la gomme de xanthane ou à la gomme de guar, on peut réduire le moment auquel a lieu la réduction de viscosité. Cela s'accomplit en faisant passer la saumure à travers la cellule électrolytique 35 qui procuit oes halogènes et des ions hydroxyle. Le fluide salé ou solution oxyde le pol>mère et le rend instable dans des solutions à pH alcalin. En élevant le pH à un moment approprié, par exemple par addition d'une matière basique conne un hydroxyde alcalin, de préférence de l'h):rox>de de sodium, on peut obtenir une réduction de la viscosité de la solution à n'importe

quel moment voulu ou en n'importe quel emplacement voulu. La présente invention réside donc également dans un procédé permettant de réduire, à n'importe quel moment voulu et en n'importe quel emplacement voulu, la viscosité d'une saumure viscosifiée à la gomme de xanthane.

Les modes opératoires utilisés pour mesurer le pH de solutions contenant des concentrations élevées de sel sont bien connues; on se reportera, par exemple, à un article ayant pour auteurs A.J. Pasztor et J.S.Snover et intitulé "How to Treat Metal Contamination from Heavy Clear

Brines", Qil and Gas Journal, 18 Juillet 1983, pages 140 à 146.

Le casseur est présent dans une proportion suffisante pour réduire la viscosité de la solution, et, de préférence, pour réduire cette viscosité à un niveau convenant pour permettre une extraction des matières solides contaminantes à l'aide de systèmes classiques de régulation de la quantité des matières solides. De façon encore plus préférentielle, la vis15 cosité se trouve réduite à à peu près la viscosité de la solution avant viscosification à l'aide d'un polymère. La proportion de casseur à utiliser variera en fonction, par exemple, de la composition du polymère viscosifiant utilisé et de sa concentration dans la solution, du type et de la proportion des sels présents, du pH de la solution viscosifiée et de la 20 température de cette solution. I1 est ainsi évident que la gamme préférée de concentration utilisée pour le casseur variera, mais en pouvant être aisément déterminée. D'une manière typique toutefois, la proportion du casseur produit par électrolyse est de 0,1 à 10 grammes par litre de solution,

et, de préférence, de 0,5 à 2,5 grammes par litre de solution.

Dans les applications typiques envisagées, on peut, de préférence, utiliser le casseur dans des proportions de 0,05 à 0,5 gramme par gramme de polymère viscosifiant présent. n-is la solution. La proportion optimale sera largement variable en fonction des facteurs décrits cidessus.

Dans la présente invention, on peut, si on le désire, réduire la viscosité de la solution viscosifiée, jusqu'à à peu près le niveau de viscosité qu'a la solution avant sa viscosification à l'aide d'un polymère. I1 est clair que la viscosité du fluide salé ou solution aqueuse comportant un sel formé d'un halogénure variera, même sans qu'un polymère ne soit pré35 sent, en fonction du type et de la concentration du sel. Malgré cela, la viscosité est, de préférence, réduite à moins d'environ 30 centipoises, et de façon plus préférentielle, à moins d'environ 10 centipoises, à environ

'C et pour une gamme de taux de cisaillement de IJU à 5.400 s-1.

Le casseur devra être en contact avec la solution pendant une

période de temps suffisante pour réduire la viscosité. La variable temps dépend au moins partiellement de la proportion utilisée de casseur, de la température et du pH de la solution, et de la proportion du polymère viscosifiant présent. On pense que ces procédés de cassage sont relativement 5 rapides par comparaison avec de nombreux autres procédés de cassage généralement connus.

Le présent procédé de cassage électrolytique est mis en oeuvre à n'importe quelle température suffisante pour permettre à la solution d'être dans un état sensiblement liquide, et on conduit, de préférence, ce procédé 10 de cassage à des températures comprises entre -20'C et 65 C, de façon encore plus préférentielle, entre 4'C et 30'C. Il est clair qu'on peut utiliser le présent système de casseur à des températures ambiantes et à des températures inférieures è environ 10OC. La vitesse de réduction de la viscosité dépend, dans une certaine mesure, de la température, et cette vitesse peut 15 croître avec une montée des températures du fluide, ce qui exige ainsi moins de casseur pour réaliser la même réduction de viscosité sur une

période de temps analogue.

Le casseur est produit dans une cellule électrolytique non divisée contenant, en tant qu'électrolyte, un fluide aqueux contenant un sel et 20 viscosifié. Le terme "non divisé", ici utilisé, signifie que les électrodes d'une cellule électrochimique ne sont pas séparées par un séparateur tel qu'une membrane ou un diaphragme. On introduit de préférence, dans une telle cellule électrolytique non divisée, une solution aqueuse contenant un sel formé d'un halogénure et viscosifiée, cette solution étant en contact 25 direct avec la cathode et l'anode de la cellule et formant le seul électrolyte de cette cellule, et on fait passer un courant continu d'électricité à travers cette même cellule. Au cours de l'électrolyse, le viscosifiant peut se déposer sur l'anode de la cellule et, lorsque cela se produit, on peut, par intermittence ou, de préférence, de manière continue, retirer de 30 l'anode le polymère viscosifiant déposé. Certains polymères viscosifiants, tels que l'hydroxyéthylcellulose, peuvent former un précipité sur l'anode, tandis que d'autres polymères viscosifiants, tels que la gomme de xanthane, ne précipitent en général pas sur l'anode. Une méthode que l'on préfère nettement consiste à introduire de manière continue la solution dans la cellule électrolytique et à extraire de manière continue de cette cellule à peu près une portion égale de solution déviscosifiée, afin de maintenir un

niveau sensiblement constant d'électrolyte dans la cellule.

Une autre méthode préférée consiste à faire s'écouler de manière

continue à travers la cellule électrolytique, une solution aqueuse conte-

nant un sel formé d'un halogénure et viscosifiée, d'une manière telle que le sens d'écoulement de cette solution permette à au moins une partie de la solution, et de préférence à pratiquement toute cette solution, d'être en contact direct tout d'abord avec la cathode négative, puis ensuite avec 5 l'anode positive. La direction de l'écoulement de la solution à travers la

cellule est, de préférence, sensiblement parallèle au passage de l'électricité à travers cette solution.

En réglant de manière convenable le volume et la vitesse de la solution à traiter, et en réglant le courant électrique, on peut réduire la 10 viscosité de la solution sans influer de manière notable sur la composition ou concentration finale de la solution en sel. Il en résulte une conservation des propriétés souhaitables (par exemple de la densité). Par ailleurs, en réglant ces mêmes facteurs, on peut rendre minimal le dépôt du polymère

viscosifiant sur l'anode.

Le débit préféré variera suivant la dimension de la cellule électrolytique, la quantité utilisée de courant, et la quantité de casseur qu'il est besoin de produire pour casser une solution viscosifiée particulière. Ce renouvellement de fluide viscosifié traversant la cellule réduit

la tendance de certains polymères viscosifiants à se déposer sur l'anode.

La quantité de courant électrique à utiliser lors de la réduction de la viscosité de la solution est variable, en étant déterminée largement par la concentration du polymère viscosifiant, la vitesse à laquelle la viscosité se trouve réduite, et la quantité et le débit à travers la

cellule électrolytique.

A la suite de la réduction de la viscosité, on peut filtrer la solution à l'aide de dispositifs classiques de régulation des matières solides, tels que des tamis, des filtres et des appareils centrifuges, afin d'extraire toutes les matières solides non désirées qui peuvent s'être accumulées au cours d'une utilisation antérieure. Une fois ces matières 30 solides contaminantes extraites, on peut, si on le désire, reviscosifier la

solution et la réutiliser.

Exemples

Les exemples suivants illustrent de manière plus détaillée la

mise en oeuvre de la présente invention, mais on n'entend pas qu'ils en 35 limitent la portée. Toutes les viscosités sont mesurées à l'aide d'un viscosimètre Haake Rotovisco et sont fournies en centipoises pour une gamme donnée de taux de cisaillement -et à une température d'environ 25 C, sauf indication contraire. Les températures sont en degrés centigrades. Les poids sont couramment exprimés en kg'mètre cube(livres par gallon) de solu-

tion et également en quantités correspondant à l'échelle du laboratoire.

Les sels sont représentés par leurs abréviations chimiques courantes. Les proportions des polymères viscosifiants sont exprimées en kg/mètre cube aivres par baril) de solution, le baril contenant environ 42 gallons améri5 cains. Une solution "cassée" est une solution qui manifeste une consistance analogue à l'eau Iorsqu'on l'examine à l'oeil nu. Une solution "usée" est une solution qui contient des matières solides contaminantes qui se sont accumulées en cours d'utilisation lors de la récupération de gaz ou de pétrole brut à partir des forages. Les polymères viscosifiants que sont 10 l'hydrox>éthylcellulose et la gomme de xanthane sont respectivement abrégés

en HEC et GX.

Exemple 1

On pompe de manière continue, à travers une cellule électrolytique et à raison de 0,65 ml/mn, une solution aqueuse de bromure de sodium/ 15 chlorure de sodium, ayant une masse volumique de 1.380 kg/m3 (11,5 livres par gallon) et viscosifée à l'aide d'hydroxyéthylcellulose (8,57 9/1 - 3 livres par baril), tandis qu'on fait passer à travers cette cellule un courant électrique continu de 0,7 ampère et environ 4 volts. La cellule électrolytique est constituée d'une anode cylindrique rotative, formée d'une tige de graphite ayant un diamètre d'environ 2,5 cm et une longueur d'environ 5 cm et montée à rotation, à l'aide de douilles en polytétrafluoroéthylène, autour d'un axe sensiblement horizontal qui coïncide avec l'axe longitudinal de l'électrode. Une cuve en nickel, servant de cathode, est disposée de façon à envelopper cette anode, avec une distance séparant les 25 électrodes d'environ 3 mm. Un racleur en Plexiglas est disposé de façon à venir au contact de la surface de l'anode en vue d'extraire le polymère viscosifiant qui se dépose sur l'anode. La viscosité de la solution aqueuse se trouve réduite, pour une gamme de taux de cisaillement de 175 à 5.400 cm-1, de 440 à 16 centipoises à 3,9 à 2,4 centipoises. 30 Exemples 2-11 On procède à l'électrolyse de diverses solutions aqueuses contenant un sel et viscosifiées, dans une cellule électrolytique ayant sensiblement la même structure que dans l'exemple 1. On mesure la viscosité de la solution avant de réaliser son électrolyse, comme le montrent les exem35 ples comparatifs A-E, et après avoir réalisé son électrolyse comme le montrent les exemples 2-11. La composition des solutions traitées et la méthode de traitement du fluide sont données dans le tableau I. Les résultats des traitements électrolytiques sont rassemblés dans le tableau II. Les solutions oes exemples comparatifs C et D contiennent des matières solides contaminantes accumulées en cours d'utilisation dans des opérations sur le terrain. Ces solutions des exemples C et D sont filtrées de façon à en extraire les matières solides, à la suite de la réduction de viscosité,

mais avant de prendre les mesures de viscosité.

TABLEAU I

Exemple Composition Electricité passée Comparatif A NaBr/KCl 1380 kg/m3 non traité HEC (8,57 g/l) 2 Comme ci-dessus 0,9 coulomb /ml 3 Comme cidessus - 1,2 coulomb /ml 4 Comme ci-dessus 1,5 coulomb /ml Comme cidessus 3,0 coulombs/ml Comparatif B CaBr2/CaC12 (1560 kg/m3-13 livres/gallon) non traité HEC (8,57 g/l)

6

Comparatif C Comparatif D 20 Comparatif E

10

Comme ci-dessus NaBr/NaCl

HEC/GX

comme ci-dessus ZnBr2/CaBr2/CaC12 HEC Comme ci-dessus NaBr/NaCl (1380 kg/m3) XG (5,71 g/l-2 livres/baril) Comme ci-dessus Comme ci-dessus Comme ci-dessus

TABLEAU 1

0,3 ampère non traité 0,7 ampère non traité 0,3 ampère 23 coulombs/ml 38 coulombs/ml 46 coulombs/ml Lxemple comparatit A Log taux cisail- Vlscosité 30 lement s-1 cPo Lxempúe

cisail-

18 37 150

300 425 601 850 1203 1701

1841 1199

743 456 277 210 161 124 96 75 60

Log taux lement s-1 21 86

172 345 689 975 1379 1951

2759 3902

Viscosité cPo 2540 1352 594 367 227 139

86 69 54 43

2602Z45

(suite)

Exemp]e 3 cisail-

Exemple 4

Log taux lement s-l

172 5 345

689 975

1379 1951 10 2759

Viscosité cPo

9 8 8 8 8 6 8 8

Log taux cisaillement s-l

172 689 975

1379 1951 2759 3902 5390

Viscosité cPo

5 5 5 5 5 6 5

Exemple 5

Log taux cisail15 lement s-1

172 689 975

1379 20 1951

2759 3892 5390

Viscosité cPo

Exemple 6

Log taux cisaillement s-1

172 30 345

689 975

1379 1951 35 2759

3902 5390

Exemple comparatif B Log taux cisail- Viscosité lement s-1 cPo

5891

3794

21 2329

43 1448

86 874

172 528

345 317

689 196

975 159

1379 127

Exemple comparatif C Log taux cisail- Viscosité lement s-1 cPo

21 114

86 77

172 57

345 41

689 33

975 27

1379 23

1951 19

2759 16

3902 14

5390 12

Viscosité cPo Exemple comparatif 7 Log taux cisail- Viscosité lement s-l cPo

345 1

689 2

975 2

1379 2

1951 2

2759 2

3902 2

5390 2

Exemple

Log taux, cisail15 lement s71

172 345 689 20 975

1379 1951 2759 3902 25 5390

8 Viscosité cPo

3 4 5 5 5 5 4 5 5 5

(suite) Exemple comparatif D Log taux cisail- Viscosité lement s-1 cPo

5379

3426

43 1268

172 452

689 167

975 132

1379 105

1951 84

2759 68

Exemple comparatif E Log taux, cisail- Viscosité lement s-1 cPo

18 328

37 195

115

72

300 49

425- 39

601 32

850 27

1203 22

1701 18

2350 17

35 Exemple Log taux cisaillement 5-1

172 345 689 91379 1951 2759 3 _539J

9 Viscosité cPo

82 52 34 23 16 13

11 10 9 8 Log taux lement s-1

86 172 345 689 975 1379 1951 2759 3902 5390

13 10

6.5 Exemple 10 cisail- Viscosité cPo

Exemple 11

Log taux cisail- Viscosité lement s-l cPo

345 4

689 3

975 3

1379 3

1951 3

2759 3

3902 3

5390 3

Les exemples 2-11 montrent clairement que l'hypohalite produit par voie électrolytique réduit la viscosité à la fois des fluides viscosifiés à uL, hydroxyéthylcellulose et à la gomme de xanthane et ne contenant 15 pas de matières solides contaminantes, ainsi que ces mêmes fluides contenant des matières solides contaminantes accumulées au cours d'opérations

sur le terrain.

Exemple 12

On pompe, à travers une cellule électrolytique et à raison de 20 140ml/mn, une solution d'eau, de bromure de sodium et de chlorure de sodium ayant une densité de 1380 kg/m3 (11,5 livres par gallon) et viscosifiée à l'hydrox%éthylcellulose (5,71 g/1 - 2 livres par baril), tandis qu'on fait passer à travers cette cellule un courant électrique continu (4 ampères sous environ 3,5 volts par paire d'électrodes). La cellule utilise deux 25 anodes en tamis de titane revêtues d'un oxyde de ruthénium électroactif et deux cathodes formées par des plaques embouties en acier plaqué au nickel (6,5 cm2 de surface en section transversale), ces anodes et cathodes étant disposées de manière alternée et espacées à une distance de 0,64 cm, dans un boîtier de cellule en polyméthylméthacrylate. La viscosité de la 30 solution traitée se trouve réduite, pour une gamme de taux de cisaillement de 175 à 5.400 cm-1 et à une température de 21 C, de 440 à 16 centipoises

à 3,3 à 3,5 centipoises.

Exemples 13-15

On place, dans une cellule d'électrolyse, un échantillon de 50 35 ml d'une solution de saumure contenant du bromure de-sodium (3,9 molaire), du chlorure de sodium (2,4 molaire), et 0,4 pour cent en poids de gomme de xanthane (Kelzan XCD). On fait passer un courant continu à travers cette cellule en utilisant une tige de graphite en tant qu'ancoe et une tige o'acier inoxydable en tant que cathode, jusqu'à ce qu'ait été produit l'équivalent de 0,5 g/1 de brome. Le courant est de 250 milliampères et la tension de la cellule est d'environ 3 volts. On élève le pH de la solution de saumure jusqu'à environ 12, grâce à l'addition d'une solution d'hydroxyde de sodium à 50 pour cent en poids. On répète ce mode opératoire pour 5 des échantillons analogues dans lesquels on produit l'équivalent de 1,5 et

de 2,0 g/1 de brome. Pour ces trois échantillons, plus un échantillon, non traité, de la même solution de saumure, on mesure la viscosité à l'aide d'un viscosimètre Fann Modèle 35. Comme le montre la figure 1, les mesures de viscosité prouvent que le traitement électrolytique est efficace pour 10 réduire la viscosité, et que la diminution de viscosité est liée à la proportion de brome créé dans l'échantillon.

Exemple 16

On a constaté qu'un fluide salé de NaBr/NaCl ayant une masse volumique de 1380 kg/m3 (11,5 livres par gallon) et contenant 2,85 15 kg/m3 (1 livre par baril) de gomme de xanthane présentait une viscosité plastique (VP) de Il cPo et une limite apparente d'élasticité (LAE) de 0,8 kg/m2 (8 livres pour 100 pieds carrés). Après un traitement d'électrolyse qui produisait 1 g/i de Br2, on a établi que la VP était de 10 et la LAE de 12. Après plusieurs heures, on a élevé le pH de la solution jusqu' 12 20 en ajoutant une proportion suffisante de base. On a constaté que la VP avait diminué jusqu'h 4 et la LAE jusqu'à O. Suivant le procédé conforme à l'invention, il peut être prévu que l'anode soit disposée dans un compartiment anodique et la cathode, disposée dans un compartiment cathodique, et qu'un séparateur poreux soit dis25 posé entre cette anode et cette cathode, le procédé comportant l'étape consistant h ajouter une base au compartiment anodique de façon h maintenir

alcaline la solution présente dans ce compEtiment anodique.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé permettant de réduire la viscosité d'une solution aqueuse contenant des ions halogénure et viscosifiée par un polymère organique, caractérisé par le fait qu'il consiste à mettre la solution en 5 contact avec un casseur qui est produit in situ dans la solution, lorsque

l'on soumet cette solution à une électrolyse dans une cellule électrochimique présentant une anode située à-distance d'une cathode, ledit casseur, produit in situ, étant efficace pour réduire la viscosité de la solution en vue de permettre une extraction des matières solides hors de cette solu10 tion.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le casseur présente dans la solution au moins une espèce chimique à base d'halogène choisie parmi X2, X3-, OX- et HOX, o X est un halogène, ledit casseur étant présent dans une proportion de 0,1 à 10 g/1 de solution. 15

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'halogène est choisi à partir d'au moins un élément du groupe formé par le

chlore, le brome, le fluor et l'iode.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par

le fait que la solution aqueuse contient un sel choisi parmi un bromure, un 20 chlorure, un iodure et un fluorure, ce procédé comportant une opération de maintien de l'alcalinité de la solution en produisant le casseur dans une

cellule électrolytique non divisée.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par

le fait que le polymère organique est choisi parmi des éléments solubles 25 dans l'eau faisant partie du groupe constitué par les polymères de type résine synthétique, les dérivés de cellulose, les polysaccharides et des

mélanges de ceux-ci.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le polymère organique est choisi parmi le polyacrylamide, le polyacrylate, 30 l'acide polyacrylique, l'hydroxyéthylcellulose, la carboxyméthylhydroxyéthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, les alkylcelluloses, la gomme de xanthane, la gomme de guar, la gomme de caroube, la gomme adragante, et des

dérivés de ceux-ci.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 35 l'anode est disposée dans un compartiment anodique et la cathode, disposée dans un compartiment cathodique, et qu'un séparateur poreux est disposé entre cette anode et cette cathode, le procécé comportant l'opération consistant à ajouter une base au compartiment anocique de façon à maintenir

alcaline la solution présente dans ce compartiment anodique.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par

le fait que la température de la solution est comprise entre -20'C et 65C.

9. Procédé permettant de réduire la viscosité d'une solution aqueuse contenant des ions halogénure et viscosifiée par un polymère orga5 nique, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à introduire, dans une cellule électrolytique non divisée et en-tant que seul électrolyte de cette cellule, une solution contenant des sels de type halogénure et viscosifiée par un polymère organique, à amener cet électrolyte en contact direct avec une anode et une cathode de la cellule, à faire pas10 ser un courant électrique continu à travers cette cellule de façon à produire in situ dans la solution une espèce chimique à base d'halogène, cette - espèce formée d'un halogénure étant choisie parmi X2, X3, OX et HOX, o X est un halogène, ladite espèce chimique à base d'halogène produite in situ étant efficace pour réduire la viscosité de la solution de façon à 15 permettre une extraction des matières solides formées par le polymère, hors

de cette solution.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à amener de manière continue la solution en contact avec la cathode de la cellule électrolytique avant qu'elle 20 ne vienne au contact de l'anode, à extraire de manière continue de la cellule la solution traitée par l'espèce chimique à base d'halogène et ayant une viscosité- plus faible que celle sous laquelle elle a été introduite dans la cellule, et à filtrer cette solution à la suite de son extraction

hors de la cellule.

11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé

par le fait que le polymère organique viscosifiant est choisi parmi des éléments solubles dans l'eau faisant partie au groupe constitué des polymères du type résine synthétique, des dérives de cellulose, des polysaccharides et des mélanges de ceux-ci, ce polymère étant présent dans la solu30 tion dans une proportion de 15 à 350 9/1.

12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé

par le fait qu'on reviscosifie à l'aioe d'un polymère la solution électrolysée ou filtrée.

13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé 35 par le fait qu'on maintient acide le pH de la solution présente dans la

cellule de façon à faire précipiter au moins une partie du polymère viscosifiant.

14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé

par le fait qu'il comporte l'étape consistant à régler le ph de la solution

viscosifiée à une valeur de pH alcalin, de façon b réduire encore la viscosité de la solution.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à viscosifier la solution è l'aide de 5 gomme de xanthane, à réaliser l'électrolyse de cette solution viscosifiée et à élever le pH de cette solution par addition d'un agent alcalin de séparation, de façon à réduire la viscosité de la solution à un instant

voulu ou en un emplacement voulu.

16. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé 10 par le fait qu'au moins une partie des matières solides du polymère se

déposent sur l'anode et qu'on retire de manière continue de l'anode le

polymère déposé.