FR2617900A1 - PROCESS FOR ASSISTED RECOVERY OF HYDROCARBONS IN A GEOLOGICAL FORMATION COMPRISING SILICON - Google Patents
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Abstract
On décrit un procédé de récupération assistée d'hydrocarbures dans une formation géologique renfermant du silicium. Selon l'invention, on injecte à partir d'au moins un puits d'injection vers au moins un puits de production, une solution d'agents alcalins qui renferme au moins un composé soluble contenant des ions aluminium dans des conditions telles qu'on réduit la mise en solution du silicium de la formation. On balaie la formation par la solution et on récupère une partie au moins de la solution et des hydrocarbures que l'on sépare.A process for the enhanced recovery of hydrocarbons in a geological formation containing silicon is described. According to the invention, is injected from at least one injection well to at least one production well, a solution of alkaline agents which contains at least one soluble compound containing aluminum ions under conditions such that reduces the formation of silicon in the formation. The formation is swept away by the solution and at least part of the solution and of the hydrocarbons which are separated are recovered.
Description
L'invention concerne un procédé de récupération assistée duThe invention relates to a method of assisted recovery of the
pétrole dans une formation géologique gréseuse contenant des hydro- oil in a sandstone geological formation containing hydro-
carbures. Plus particulièrement, le procédé permet d'améliorer les conditions de transport et de propagation des solutions d'agents alcalins des puits d'injection aux puits de production lors de la mise carbides. More particularly, the method makes it possible to improve the conditions of transport and propagation of the alkaline agent solutions from the injection wells to the production wells at the time of placing.
en oeuvre des méthodes de récupération assistée par voie chimique. chemically assisted recovery methods.
Les agents alcalins employés en récupération assistée du pétrole peuvent être injectés: -0 - seuls, pour réduire la tension interfaciale eau-huile par réaction avec certains constituants lourds des bruts; - en mélange avec des polymères qui assurent le contrôle de mobilité, pour améliorer l'efficacité de récupération et mettre en oeuvre le procédé dans des conditions o la rétention des polymères est réduite; - en mélange avec des polymères et des tensio-actifs pour réduire la tension interfaciale, contrôler la mobilité et mettre en oeuvre le 0 procédé dans des conditions o la rétention des tensio-actifs est réduite. Un des problèmes techniques posés par l'emploi des agents The alkaline agents employed in enhanced oil recovery may be injected alone to reduce the water-oil interfacial tension by reaction with certain heavy constituents of the crude; in admixture with polymers which provide the mobility control, to improve the recovery efficiency and to carry out the process under conditions where the retention of the polymers is reduced; in admixture with polymers and surfactants to reduce interfacial tension, control mobility and effect the process under conditions where retention of surfactants is reduced. One of the technical problems posed by the employment of agents
alcalins est d'assurer leur transport dans la formation du puits d'in- alkali is to ensure their transport in the formation of the oil well.
!5 jection au puits de production. En effet, l'agent alcalin réagit avec les minéraux constitutifs des roches gréseuses: quartz, silice, 5 jection to the production well. In fact, the alkaline agent reacts with the constituent minerals of the sandstone rocks: quartz, silica,
argiles, feldspaths, par des processus d'échanges d'ions et de disso- clays, feldspars, by ion exchange and dissolving processes.
lution, qui donnent lieu au passage en solution d'éléments chimiques provenant des minéraux du réservoir. Il en résulte une consommation de NO l'agent alcalin, qui s'oppose à la propagation du front de pH et réduit lution, which give rise to the passage in solution of chemical elements from the minerals of the reservoir. This results in a consumption of NO the alkaline agent, which opposes the spread of the pH front and reduces
l'efficacité de l'agent alcalin.the effectiveness of the alkaline agent.
Un objet de l'invention est donc de réduire la consommation de An object of the invention is therefore to reduce the consumption of
l'agent alcalin à introduire dans le réservoir d'hydrocarbures en mini- the alkaline agent to be introduced into the hydrocarbon reservoir
misant la dissolution d'espèces minérales de la formation dans la solu- the dissolution of mineral species of the formation into the solu-
tion d'agents alcalins devant assurer le balayage de la formation; alkali agents to sweep the formation;
on améliore ainsi l'économie du procédé. this improves the economy of the process.
Plus particulièrement, l'invention répond aux problèmes posés en proposant un procédé de récupération assistée d'hydrocarbures dans une More particularly, the invention responds to the problems posed by proposing a method for enhanced hydrocarbon recovery in a
formation géologique renfermant du silicium et contenant des hydrocar- geological formation containing silicon and containing hydrocarbons
bures dans laquelle on injecte à partir d'au moins un puits d'injec- which is injected from at least one injection well
tion vers au moins un puits de production, une solution d'agents alcalins, on balaie la formation par ladite solution et on récupère une partie au moins de la solution et des hydrocarbures que l'on sépare. Le procédé est caractérisé en ce qu'on introduit dans la formation ladite solution qui renferme au moins un composé soluble contenant des ions aluminium dans des conditions telles qu'on réduit la mise en solution to at least one production well, a solution of alkaline agents, the formation is swept away by said solution and at least a part of the solution and the hydrocarbons which are separated off are recovered. The process is characterized in that the said solution, which contains at least one soluble compound containing aluminum ions, is introduced into the formation under conditions such that the dissolution in solution is reduced.
du silicium de ladite formation.silicon of said formation.
L'invention ainsi décrite présente l'avantage de réduire la consommation de l'agent alcalin balayant la formation et de rendre The invention thus described has the advantage of reducing the consumption of the alkaline agent sweeping the formation and to render
ainsi le procédé plus économique. thus the more economical process.
Les agents alcalins ainsi injectés, de préférence en solution aqueuse, peuvent être des carbonates ou bicarbonates de sodium, de potassium ou d'ammonium, des silicates de sodium, de potassium ou d'ammonium, l'hydroxyde de sodium, de potassium ou d'ammoniu- et leurs mélanges. On préfère les composés de métaux monovalents. De préférence, The alkaline agents thus injected, preferably in aqueous solution, may be sodium, potassium or ammonium carbonates or bicarbonates, sodium, potassium or ammonium silicates, sodium hydroxide, potassium hydroxide or potassium hydroxide. ammonia and their mixtures. Monovalent metal compounds are preferred. Preferably,
c'est le carbonate de sodium qui sera utilisé. it is sodium carbonate that will be used.
De même, on préférera utiliser le silicate de sodium. Toutefois, en fonction de l'environnement géologique ou minéralogique, on pourra Likewise, it will be preferred to use sodium silicate. However, depending on the geological or mineralogical environment, we can
utiliser d'autres cations alcalins.use other alkaline cations.
Le composé aluminique peut être sous la forme d'un sel d'un anion monovalent comme un haloginure et avantageusement le fluorure, le chlorure, le bromure et l'iodure, l'hydroxyde, le nitrate, ou d'un anion polyvalent comme le sulfate monom tallique ou double (bimétallique) tel The aluminum compound may be in the form of a salt of a monovalent anion such as a halogenide and advantageously fluoride, chloride, bromide and iodide, hydroxide, nitrate, or a polyvalent anion such as monomeric or double (bimetallic) sulphate
que le sulfate d'aluminium et d'ammonium, de potassium ou de sodium. as aluminum sulphate and ammonium, potassium or sodium.
Parmi les composés métalliques d'acides organiques, on peut citer les sels d'anions monovalents comme l'acétate ou polyvalents Among the metal compounds of organic acids, mention may be made of monovalent anion salts such as acetate or polyvalents
comme le tartrate ou le citrate.like tartrate or citrate.
On préférera introduire l'aluminium dans la solution d'agent It is preferable to introduce aluminum into the agent solution
alcalin sous la forme d'aluminate de sodium, de potassium ou d'ammo- alkali in the form of sodium, potassium or ammonium aluminate
nium, ce qui permettra de ne modifier que légèrement le pH initial de nium, which will only slightly modify the initial pH of
la solution.the solution.
O Sans être lié par une quelconque théorie, on peut penser que l'adsorption à la surface des minéraux siliceux d'espèces aluminiques chargées exerçant une force répulsive sur les ions hydroxyles de la roche gréseuse bloquerait ainsi les mécanismes d'échanges d'ions et de dissolution. Le procédé réduirait aussi les précipitations d'espèces minérales qui pourraient survenir lors du contact prolongé des solutions alcalines avec la formation géologique siliceuse et Without being bound by any theory, it may be thought that the adsorption on the surface of the siliceous minerals of charged aluminous species exerting a repulsive force on the hydroxyl ions of the sizzling rock would thus block the mechanisms of ion exchange and of dissolution. The process would also reduce the precipitation of mineral species that could occur during prolonged contact of alkaline solutions with the siliceous geological formation and
qui pourraient entraîner des réductions de perméabilité. which could lead to permeability reductions.
L'efficacité du procédé selon l'invention est fonction des The efficiency of the process according to the invention is a function of
0 conditions opératoires et plus particulièrement du pH, de la tempéra- 0 operating conditions and more particularly pH, temperature and
ture et de la concentration en aluminium dans la solution d'agent alcalin. Par exemple, on injecte le mélange de ladite solution et d'un composé de métal de pH au moins égal à environ10 dans la formation renfermant du silicium qui est à une température comprise entre environ 20 C et 100 C. On obtient les meilleurs résultats lorsque la tempéra- ture est comprise entre environ 20 et 50 C et de préférence comprise entre environ 25 et 45 C, et lorsque le pH de la solution alcaline est compris entre environ 10 et 14 et de préférence compris entre environ ture and aluminum concentration in the alkaline solution. For example, the mixture of said solution and a metal compound having a pH of at least about 10 is injected into the silicon-containing formation which is at a temperature of about 20 ° C. to 100 ° C. The best results are obtained when the temperature is between about 20 and 50 ° C and preferably between about 25 and 45 ° C, and when the pH of the alkaline solution is between about 10 and 14 and preferably between about
11 et 12.11 and 12.
Le composé aluminique introduit dans la solution d'agent alcalin injecté est généralement à une concentration comprise entre environ 5 The aluminum compound introduced into the injected alkaline solution is generally at a concentration of about
ppm (5 x 10-6) et 5 % en poids exprimé en métal aluminium et avanta- ppm (5 x 10-6) and 5% by weight expressed as aluminum metal and
geusement entre environ 50 ppm et 0,1 Z. Par ailleurs, la concentration de l'agent alcalin dans la solution est habituellement comprise entre environ 0,1 et 10 Z en poids et de préférence comprise entre 0,2 et Preferably, the concentration of the alkaline agent in the solution is usually from about 0.1 to 10% by weight and preferably from 0.2 to 10% by weight.
2 Z en poids.2% by weight
Selon un premier mode d'utilisation du procédé semblable à la technique dite d'injection d'agent alcalin (caustic flooding), on peut injecter dans la formation la solution d'agent alcalin avec le composé According to a first mode of use of the method similar to the so-called alkaline agent injection (caustic flooding) technique, it is possible to inject into the formation the alkaline agent solution with the compound
de métal puis balayer la formation avec ladite solution. of metal then sweep the formation with said solution.
Selon un autre mode d'utilisation, on peut injecter dans la formation géologique le mélange ci-dessus, incorporé à une solution de According to another mode of use, it is possible to inject into the geological formation the above mixture, incorporated in a solution of
tensio-actif, co-tensio-actif et/ou de polymère puis balayer la forma- surfactant, co-surfactant and / or polymer and then sweep away the
tion par le nouveau mélange ainsi obtenu. by the new mixture thus obtained.
Selon un autre mode d'utilisation, il est également possible d'injecter un mélange de la solution d'agent alcalin avec le composé de métal dans la formation selon une technique de préflush et balayer ladite formation avec une solution de tensio-actif, de co-tensio-actif According to another mode of use, it is also possible to inject a mixture of the alkaline agent solution with the metal compound into the formation according to a preflush technique and to sweep said formation with a solution of surfactant, co-surfactant
et/ou de polymère.and / or polymer.
Dans tous les modes d'utilisation décrits, les fluides injectés In all the described modes of use, the injected fluids
seront poussés dans la formation par une eau contenant ou non un poly- will be pushed into the formation by water containing or not a poly-
mère suivant les techniques habituelles de récupération d'huile. mother following the usual techniques of oil recovery.
Les tensio-actifs, co-tensio-actifs et/ou polymères injectés sont par exemple décrits dans les brevets U.S. n 3, 202, 711 et 3, The surfactants, co-surfactants and / or injected polymers are for example described in U.S. Pat. Nos. 3, 202, 711 and 3,
811, 505.811, 505.
Pour ces divers modes d'utilisation, le volume injecté dans la formation de chaque solution dont la composition est définie ci-dessus, par exemple le mélange de la solution d'agent alcalin et de composé aluminique ou dudit mélange avec la solution de tensio-actif, de co-tensio-actif et/ou de polymère, est généralement compris entre 0,1 et 1 volume de pore et de préférence compris entre 0,2 et 0,5 volume de pore. Ce volume est évidemment fonction de la minéralogie, de la For these various modes of use, the volume injected into the formation of each solution whose composition is defined above, for example the mixture of the solution of alkaline agent and of aluminum compound or said mixture with the surfactant solution. active, co-surfactant and / or polymer, is generally between 0.1 and 1 pore volume and preferably between 0.2 and 0.5 pore volume. This volume is obviously a function of the mineralogy, the
température du réservoir, du pH des eaux en place et de la concentra- tank temperature, the pH of the water in place and the concentration
tion des espèces métalliques introduites, ainsi que de la concentra- introduced metallic species, as well as the concentration of
tion en tensio-actif, co-tensio-actif et/ou polymère. surfactant, co-surfactant and / or polymer.
On récupère en règle générale à la fin du balayage par au moins un puits de production, une solution comprenant au moins en partie les agents introduits ainsi que des hydrocarbures que l'on sépare par les As a general rule, at the end of the sweep, at least one production well, a solution comprising at least part of the introduced agents and hydrocarbons which are separated by the
techniques connues de l'homme de métier. techniques known to those skilled in the art.
Les exemples suivants illustrent le procédé selon l'invention. The following examples illustrate the process according to the invention.
Exemple 1Example 1
Un sable naturel d'Entraigues (France) à 98,7 % en poids de silice et de granulométrie comprise entre environ 50 et 150 micromètres est mis en contact à 30 C en système fermé avec une solution aqueuse de carbonate de sodium (1 % poids) dans un rapport massique solide-liquide égal à environ 1,2. On ajuste le pH par ajout de soude iN. On étudie, en fonction de la valeur du pH et du temps, l'influence de la teneur en aluminium ajouté, sur la consommation en agent alcalin qui se mesure par la détermination de la concentration en ) minéral solubilisé, par exemple en silicium, présent initialement dans A natural sand of Entraigues (France) containing 98.7% by weight of silica and having a particle size of between approximately 50 and 150 microns is contacted at 30 ° C. in a closed system with an aqueous solution of sodium carbonate (1% by weight). ) in a solid-liquid mass ratio of about 1.2. The pH is adjusted by adding iN sodium hydroxide. Depending on the pH value and the time, the influence of the added aluminum content is studied on the consumption of alkaline agent, which is measured by the determination of the solubilized mineral concentration, for example silicon, present initially in
la roche gréseuse.rocky rock.
On introduit donc du sulfate d'aluminium dans la solution de carbonate de sodium et on ajuste le pH à la valeur souhaitée (pH = 11,5 mesure faite à 20 C) par addition supplémentaire de soude. Aluminum sulphate is then introduced into the sodium carbonate solution and the pH is adjusted to the desired value (pH = 11.5 measured at 20 ° C.) by additional addition of sodium hydroxide.
Les résultats sont présentés dans le tableau 1 ci-après. The results are shown in Table 1 below.
Tableau 1Table 1
Silicum solubilisé (ppm) Temps pH 11,5 pH 12,9 jours A1 - 0 A1 - A1 - Ai 0 A1 - A1 = ppm 100 ppm 50 ppm 100 tpe Solubilized Silicum (ppm) Time pH 11.5 pH 12.9 days A1 - 0 A1 - A1 - A1 A1 - A1 = ppm 100 ppm 50 ppm 100 tpe
1 33,6 6,4 4,8 39,4 21,9 17,11 33.6 6.4 4.8 39.4 21.9 17.1
3 62,9 11,1 8,3 83,2 41 34,93 62.9 11.1 8.3 83.2 41 34.9
15 124 14,5 8,2 210,5 111 9015 124 14.5 8.2 210.5 111 90
La dissolution en silicium est moindre et donc la consommation en agent alcalin plus faible, lorsqu'on opère en présence d'une concentration initiale en aluminium dans la solution d'agent alcalin et l'effet est d'autant plus fort que la concentration en The dissolution of silicon is less and therefore the consumption of alkaline agent lower, when operating in the presence of an initial concentration of aluminum in the alkaline agent solution and the effect is even stronger than the concentration of
aluminium est élevée.aluminum is high.
Exemple 2Example 2
On réalise l'exemple 2 dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1, excepté que le carbonate de sodium est remplacé par de la soude (0,5 % poids). Après addition de sulfate d'aluminium, on ajuste Example 2 is carried out under the same conditions as those of Example 1, except that the sodium carbonate is replaced by sodium hydroxide (0.5% by weight). After addition of aluminum sulphate, one adjusts
le pH à la valeur de 12,9 environ par addition supplémentaire de soude. the pH is about 12.9 by additional addition of sodium hydroxide.
Les résultats sont consignés dans le tableau 1. The results are shown in Table 1.
Exemple 3Example 3
On veut montrer l'influence de la concentration en aluminium sur We want to show the influence of aluminum concentration on
la dissolution d'un autre minéral comme la kaolinite. the dissolution of another mineral such as kaolinite.
Un kaolin des Charentes contenant 86,2 Z de kaolinite, 6,5 % de muscovite et 3 % de quartz, est mis en contact en système fermé avec une solution de carbonate de sodium (0,5 % en poids) dont on ajuste le pH avec de la soude IN à 11,4. Le rapport massique solide/liquide est A Charentes kaolin containing 86.2% kaolinite, 6.5% muscovite and 3% quartz is contacted in a closed system with a solution of sodium carbonate (0.5% by weight), the temperature of which is adjusted. pH with IN sodium hydroxide at 11.4. The solid / liquid mass ratio is
de 0,1.0.1.
Cette solution contient ou non initialement de l'aluminium sous forme de sulfate d'aluminium. Le pH est dans tous les cas ajusté à 11,4 par de la soude iN. La concentration en silicium solubilisa après 24 heures de temps de contact à une température de 30 C est donnée dans This solution contains or does not initially contain aluminum in the form of aluminum sulphate. The pH is in all cases adjusted to 11.4 with iN sodium hydroxide. The solubilized silicon concentration after 24 hours of contact time at a temperature of 30 C is given in
i le tableau 2 ci-dessous.Table 2 below.
Tableau 2Table 2
Concentration en Al Concentration en Si initial (ppm) en solution (ppm) Al concentration Initial Si concentration (ppm) in solution (ppm)
0O 10,80O 10.8
43 2,643 2.6
109 0,8109 0.8
Exemple 4Example 4
a). Expérience a On fait circuler dans une roche poreuse argileuse contenant 5 Z de kaolin une solution alcaline comprenant du carbonate de sodium à la 0 concentration de 1 Z jusqu'à ce que le régime stationnaire soit atteint. La température est d'environ 45 C. Le pH est fixé à une valeur de 11,5 (mesure faite à 20 C) par contr8le de la teneur en at). EXPERIMENT: An alkaline solution comprising 1% sodium carbonate was circulated in a clayey porous rock containing 5% of kaolin until the steady state was reached. The temperature is approximately 45 ° C. The pH is fixed at a value of 11.5 (measured at 20 ° C.) by controlling the content of
carbonate de sodium introduit dans la solution. sodium carbonate introduced into the solution.
On suit à la sortie de la roche la concentration en silicium solubilisé en régime stationnaire, par la solution alcaline, cette At the outlet of the rock, the concentration of solubilized silicon in a stationary state is followed by the alkaline solution.
concentration en silicium est d'environ 31 ppm. silicon concentration is about 31 ppm.
b). Expérience b On réalise une deuxième expérience identique à la précédente sauf que l'on ajoute à la solution de carbonate de sodium 100 ppm d'aluminium introduit sous la forme d'aluminate de sodium. Le pH reste sensiblement inchangé. La concentration en silicium solubilisa lorsque b). Experiment b A second experiment identical to the previous one is carried out except that 100 ppm of aluminum introduced in the form of sodium aluminate is added to the sodium carbonate solution. The pH remains substantially unchanged. The silicon concentration solubilized when
le régime stationnaire est atteint est égale à environ 12 ppm. the steady state is reached is equal to about 12 ppm.
Exemple 5 )On réalise l'exemple 5 dans les mêmes conditions que l'exemple 1 à l'exception près que l'on remplace le carbonate de sodium par du EXAMPLE 5 Example 5 is carried out under the same conditions as in Example 1, except that the sodium carbonate is replaced by
silicate de sodium. Dans les mêmes conditions de pH, on obtient sensi- sodium silicate. Under the same pH conditions, we obtain sensi-
blement les mêmes résultats que ceux présentés dans le tableau 1. the same results as those presented in Table 1.
Exemple 6Example 6
On réalise l'exemple 6 dans les mêmes conditions que i'exemple 1 à l'exception près que l'on remplace le sulfate d aluminium par du tartrate d'aluminium. Les résultats obtenus à pH sensiblement identique Example 6 is carried out under the same conditions as in Example 1, except that the aluminum sulphate is replaced by aluminum tartrate. The results obtained at substantially identical pH
sont sensiblement les mêmes que ceux de l'exemple 1. are substantially the same as those of Example 1.
Claims (8)
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FR8709600A FR2617900A1 (en) | 1987-07-06 | 1987-07-06 | PROCESS FOR ASSISTED RECOVERY OF HYDROCARBONS IN A GEOLOGICAL FORMATION COMPRISING SILICON |
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DE3822734A DE3822734A1 (en) | 1987-07-06 | 1988-07-05 | Process for the assisted recovery of hydrocarbons in a silicon-containing geological formation |
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FR2617900A1 true FR2617900A1 (en) | 1989-01-13 |
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Also Published As
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NO882972D0 (en) | 1988-07-04 |
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