FR3118049A1 - Composition pour préparer un fluide d’injection pour la récupération de pétrole et de gaz - Google Patents
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Abstract
Nouvelle composition pour la récupération de pétrole et gaz L’invention concerne une composition pour préparer un fluide d’injection pour la récupération de pétrole et gaz comprenant une émulsion inverse d'un polymère hydrosoluble A comprenant des unités monomères cationiques, et des particules solides d'un polymère hydrosoluble B comprenant des unités monomères cationiques, et dans laquelle le polymère hydrosoluble A comprend entre 10 et 40 % molaire d’unités monomères cationiques sur la base de la quantité totale d'unités monomères ; et dans laquelle la cationicité en % molaire du polymère A est supérieure ou égale à la cationicité en % molaire du polymère B. L’invention concerne également un procédé de traitement d'une partie d'une formation souterraine comprenant la fourniture de ladite composition, la préparation d'un fluide d’injection avec au moins ladite composition, l'introduction du fluide d’injection dans une partie de la formation souterraine. La composition est particulièrement utile pour préparer un fluide de fracturation pour des opérations de fracturation.
Description
Domaine de l’invention
La présente invention concerne une nouvelle composition comprenant des polymères hydrosolubles pour traiter une partie d'une formation souterraine. La présente invention se réfère également à un procédé pour traiter une partie d'une formation souterraine et en particulier un procédé pour récupérer du pétrole et du gaz, dans lequel la composition est utilisée. La composition est particulièrement utile pour préparer un fluide de fracturation lors d'opérations fracturation, et un fluide d'injection lors d'une opération de Récupération Améliorée de Pétrole (EOR pour Enhanced Oil Recovery) par voie chimique.
Arrière-plan
Les polymères hydrosolubles sont largement utilisés dans les processus de récupération de pétrole et gaz, tels que les opérations de récupération améliorée de pétrole et de fracturation hydraulique, mais également d'autres opérations de stimulation, cimentation, forage ou opérations de complétion. Des polymères hydrosolubles sont généralement sous une forme de solution, sous forme d'émulsion inverse, sous forme de poudre, ou sous forme de dispersion. Chacune de celles-ci présente des avantages et des inconvénients connus.
Dans l'industrie du pétrole et du gaz, il existe en général un besoin d'une version fortement concentrée d'une composition de polymères, facilement utilisable, et donc de préférence sous une forme liquide. Le document WO2017/187 150 propose une formulation préparée en mélangeant un polymère hydrosoluble à réduction de friction granulé avec une émulsion inverse de polymères. Celui-ci offre une composition liquide qui ne nécessite pas un équipement spécialisé, et qui est trouvée comme étant techniquement avantageuse et efficace en termes de coût. Plus précisément, la composition engendre des performances de réduction de friction qui correspondent ou dépassent des réducteurs de friction précédents. Le niveau de réduction de friction est supérieur et atteint plus rapidement.
Lors d'opérations de pétrole et de gaz, les fluides qui sont injectés dans une formation souterraine peuvent comporter des particules ou colloïdes. Dans ce cas, les particules colloïdes doivent être mis en suspension dans le fluide afin d'éviter une quelconque sédimentation et inhomogénéité des particules dispersées. Des polymères viscosifiants sont généralement utilisés dans ce but dans des compositions de fluide d'injection. Cependant, la composition de fluide d’injection est généralement exposée à des conditions de cisaillement élevé et les polymères viscosifiants qui sont généralement rhéofluidifiants ne donnent pas de résultats satisfaisants.
Il existe un besoin d'améliorer le ou les effet(s) de viscosité et/ou mise en suspension de polymères hydrosolubles utilisés dans les processus de récupération de pétrole et gaz, en particulier lorsque l’on fait face à des conditions de cisaillement élevé.
Lors d'une opération de fracturation, en particulier lorsque des Réducteurs de Friction à Haute Viscosité (HVFR pour High Viscosity Friction Reducer) sont utilisés, le dosage dudit HVFR est important et il existe un besoin de proposer des solutions plus respectueuses de l’environnement, telles que de nouveaux produits nécessitant moins d'énergie pour les produire et des produits plus efficaces pour réduire leur consommation.
Le demandeur a développé une nouvelle composition réalisée à l'aide d'une combinaison de polymères hydrosolubles spécifiques et qui offre des solutions au problème décrit ci-dessus.
Dans un premier aspect, la présente invention concerne une composition pour préparer un fluide d'injection pour la récupération de pétrole et de gaz comprenant :
- une émulsion inverse d'un polymère hydrosoluble A comprenant des unités monomères cationiques, et
- des particules solides d'un polymère hydrosoluble B comprenant des unités monomères cationiques, et
dans laquelle le polymère hydrosoluble A comprend entre 10 et 40 % molaire d'unités monomères cationiques sur la base de la quantité totale d'unités monomères, et dans laquelle la cationicité en % molaire du polymère A est supérieure ou égale à la cationicité en % molaire du polymère B.
Du fait de la mise au point minutieuse de la composition selon l’invention, il est possible d'atteindre les buts environnementaux inhérents à de nouvelles innovations techniques. Dans le cas présent, la composition amène à une réduction d'une consommation en produits du fait de meilleures performances. Du fait que des monomères cationiques ont tendance à avoir une empreinte carbone supérieure et ont besoin de plus d'étapes de réaction pour les produire, il existe un besoin de diminuer la teneur en monomères cationiques dans le polymère le plus bas possible, c'est-à-dire la cationicité.
La composition de l'invention atteint ce but puisque la cationicité moyenne des polymères compris dans ladite composition est inférieure par comparaison au produit cationique courant. Une quantité moindre de monomère cationique signifie en général plus d’acrylamide ce qui est obtenu de préférence par bioconversion avec une consommation en énergie inférieure. Pour toutes ces raisons, le produit de l'invention est plus respectueux pour l’environnement.
Dans un deuxième aspect, l’invention concerne un fluide d’injection pour un processus de récupération de pétrole et gaz, ledit fluide étant préparé à l'aide de la composition de l'invention. Le fluide d’injection peut être un fluide d’injection par balayage de polymères ou un fluide de fracturation.
Dans un troisième aspect, la présente invention concerne un procédé de traitement d'une partie de formation souterraine comprenant la fourniture de la composition de l'invention, la préparation d'un fluide d’injection à l'aide au moins de ladite composition, l'introduction du fluide d’injection dans une partie de la formation souterraine.
Le traitement d'une partie d'une formation souterraine inclut le traitement d’une partie de la formation souterraine ou le traitement de la formation souterraine entière.
Dans un quatrième aspect, l'invention concerne un procédé de fracturation comprenant la fourniture de la composition de l'invention, la préparation d'un fluide de fracturation à l'aide au moins de ladite composition et au moins d’un agent de soutènement, l'introduction du fluide de fracturation dans une partie de la formation souterraine.
Dans un cinquième aspect, l'invention concerne un procédé d’immersion de polymères comprenant la fourniture d'une composition de l'invention, la préparation d'un fluide d’injection par balayage de polymères à l'aide au moins de ladite composition, l'introduction du fluide d’injection par balayage de polymères dans une partie ou la totalité d’une formation souterraine.
Dans un sixième aspect, l'invention concerne un procédé consistant à améliorer les propriétés suspensivant dans un fluide d'injection comprenant la fourniture de la composition de l'invention, la préparation du fluide d’injection en mélangeant ladite composition dans de l'eau, une eau salée ou une saumure, l'introduction du fluide d’injection dans une partie ou la totalité d’une formation souterraine. Le fluide de traitement aqueux peut être un fluide de fracturation ou un fluide d’injection par balayage de polymères. En d'autres termes, ce procédé consiste à améliorer la mise en suspension de particules ou colloïdes qui sont présents dans un fluide injecté.
Claims (22)
- Composition pour préparer un fluide d’injection pour la récupération de pétrole et de gaz comprenant :
- une émulsion inverse d'un polymère hydrosoluble A comprenant des unités monomères cationiques, et
- des particules solides d'un polymère hydrosoluble B comprenant des unités monomères cationiques, et
dans laquelle le polymère hydrosoluble A comprend entre 10 et 40 % molaire d'unités monomères cationiques sur la base de la quantité totale d'unités monomères, et dans laquelle la cationicité en % molaire du polymère A est supérieure ou égale à la cationicité en % molaire du polymère B. - Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polymère A comprend de 15 à 40 % molaire d'unités monomères cationiques.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polymère B comprend de 2 à 30 % molaire d'unités monomères cationiques.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle la cationicité en % molaire du polymère A est supérieure d’au moins 5 % par comparaison à la cationicité en % molaire du polymère B.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle le poids moléculaire en poids du polymère A et du polymère B est compris entre 2 millions g/mol et 20 millions g/mol.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle le poids moléculaire moyen en poids du polymère hydrosoluble A est inférieur au poids moléculaire moyen en poids du polymère hydrosoluble B.
- Composition selon un revendication 1, dans laquelle le rapport massique entre l'émulsion inverse du polymère A et les particules solides du polymère B est compris entre 1:1 et 10:1.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle la concentration totale du polymère A et du polymère B dans la composition est comprise entre 30 % en poids et 80 % en poids.
- Composition selon la revendication 2, dans laquelle le monomère cationique est choisi parmi le groupe comprenant de l'acrylate de diméthylaminoéthyle (DMAEA) quaternisé ou salifié, méthacrylate de diméthylaminoéthyle (DMAEMA) quaternisé ou salifié, chlorure de diallyldiméthylammonium (DADMAC), chlorure d'acrylamidopropyltriméthylammonium (APTAC), chlorure de méthacrylamidopropyltriméthylammonium (MAPTAC).
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle le monomère cationique est de l'acrylate de diméthylaminoéthyle (DMAEA) quaternisé ou salifié.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polymère A et le polymère B contiennent en outre des monomères non-ioniques supplémentaires, et/ou monomères anioniques, et/ou monomères zwitterioniques.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polymère B est un copolymère d’acrylate de diméthylaminoéthyle (DMAEA) quaternisé ou salifié, et d’acrylamide, dans laquelle la quantité de DMAEA est comprise entre 2 et 30 % molaire et la quantité d’acrylamide est comprise entre 70 et 98 % molaire.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polymère B est un terpolymère d'acrylate de diméthylaminoéthyle (DMAEA) quaternisé ou salifié, d'acrylamide, et d'un des deux monomères suivants acide acrylique et/ou sel(s), ou acide acrylamido tert-butylsulfonique (ATBS) et/ou sel(s), et dans laquelle :
- la quantité de DMAEA est comprise entre 2 et 30 % molaire,
- la quantité d'acide acrylique et/ou sel(s), ou d’acide acrylamido tert-butylsulfonique (ATBS) et/ou sel(s) est comprise entre 0,5 et 10 % molaire, et
- la quantité d'acrylamide est le complément pour atteindre une quantité totale de 100 % molaire. - Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polymère A est un copolymère d’acrylate de diméthylaminoéthyle (DMAEA) quaternisé ou salifié, et d’acrylamide, dans laquelle la quantité de DMAEA est comprise entre 10 et 40 % molaire et la quantité d’acrylamide est comprise entre 60 et 90 % molaire.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polymère A est un terpolymère d'acrylate de diméthylaminoéthyle (DMAEA) quaternisé ou salifié, d'acrylamide, et d'un des deux monomères suivants acide acrylique et/ou sel(s), ou acide acrylamido tert-butylsulfonique (ATBS) et/ou sel(s), et dans laquelle :
- la quantité de DMAEA est comprise entre 10 et 40 % molaire,
- la quantité d'acide acrylique et/ou sel(s), ou d’acide acrylamido tert-butylsulfonique (ATBS) et/ou sel(s) est comprise entre 0,5 et 10 % molaire, et
- la quantité d'acrylamide est le complément pour atteindre une quantité totale de 100 % molaire. - Composition selon la revendication 1, dans laquelle l'émulsion inverse est obtenue par polymérisation effectuée partiellement ou totalement à une pression comprise entre 0,1 et 200 mbar.
- Composition selon la revendication 1, dans laquelle les particules solides du polymère hydrosoluble B sont sous la forme de poudre, fines, granules ou billes.
- Fluide d’injection réalisé en mélangeant de l'eau ou de la saumure avec la composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel, dans ledit fluide d’injection, la quantité totale de polymère A et de polymère B est comprise entre 0,0005 % en poids et 3 % en poids.
- Procédé de traitement d'une partie de formation souterraine comprenant la fourniture de la composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, la préparation d'un fluide d’injection avec au moins ladite composition, et l'introduction du fluide d’injection dans une partie de la formation souterraine.
- Procédé de fracturation comprenant la fourniture de la composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, la préparation d'un fluide de fracturation avec au moins ladite composition et au moins un agent de soutènement, et l'introduction du fluide de fracturation dans une partie de la formation souterraine.
- Procédé d’immersion de polymères comprenant la fourniture de la composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, la préparation d'un fluide d’injection par balayage de polymères avec au moins ladite composition, et l'introduction du fluide d’injection par balayage de polymères dans une partie ou la totalité de la formation souterraine.
- Procédé pour améliorer l'effet suspensivant dans un fluide d’injection, comprenant la fourniture de la composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, la préparation du fluide d’injection en mélangeant ladite composition dans de l'eau, eau salée ou saumure, et l'introduction du fluide d’injection dans une partie ou la totalité de la formation souterraine.
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