Brevet FR2492405A1 — publié le 19820423

La présente invention concerne un procédé pour préparer de l'eau visqueuse ainsi que l'eau visqueu- se obtenue par ce procédé. Celle-ci est principalement uti- lisée dans l'extraction du pétrole. On connaît actuellement plusieurs procédés pour maintenir en activité des puits de pétrole: parmi ceux-ci, on citera celui consistant à injecter de l'eau visqueuse dans les puits. Cette appellation d'eau visqueu- se est due au fait que l'on ajoute à de l'eau, salée ou non, des épaississants tels que des polyacrylamides, qui sont des produits pétrochimiques, ou des xanthanes. Ces derniers proviennent de la fermentation de mélasses, sous-produits de l'industrie sucrière, au moyen d'un micro-organisme Xanthomonas campestris. On connaît quelques autres polysaccharides à propriétés viscosifiantes élaborées par des micro-organismes; ainsi des dextranes sontissus de la fermentation du Leuconostoc mesenteroides. Jusqu'à présent, l'eau yisqueuse produite par action bactérienne est préparée loin. des lieux d'uti- lisation, ce qui entraîne des coûts de transport impor- tants. Par ailleurs, les substrats carbonés utilisés com- me milieux de culture pour ces micro-organismes sont des sous produits d'industries agro-alimentaires typiques des pays industriels (mélasses), ou des produits chimi- ques tels que sorbitol ou mannitol. Comme les pays producteurs de pétrole ne possèdent pas en général de telles industries ou ne peuvent produire de tels produits chimiques, il apparait que les techniques mettant en oeuvre l'eau visqueuse ne sont pas utilisées pour prolonger l'activité des puits pétroliers. Aussi un des buts de la présente invention est-il un procédé pour préparer de l'eau visqueuse à par- tir de produits ou de sous produits agricoles existant dans les pays producteurs de pétrole. Un autre but de l'invention est un procédé de ce type qui puisse être mis en oeuvre près des champs pétrolifères. Un but supplémentaire de l'invention est un procédé qui peut être mis en oeuvre dans des installa- tions facilement transportables. Un objet de l'invention est une eau vis- queuse préparée selon un tel procédé ayant sensiblement la même qualité quecelle préparée par les procédés actuel- lement connus. Ces buts et cet objet, ainsi que.d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints par le pro- cédé selon la présente invention, qui permet de produire de l'eau visqueuse par action bactérienne, et qui comprend les étapes suivantes: a) dans une première enceinte, contenant une souche bac- térienne ayant des propriétés viscosifiantes, on intro- duit un substrat hydrocarboné, de la ratière azotée et des facteurs de croissance; b) on recueille à la sortie de cette première enceinte un produit duquel on sépare les bactéries; c) dans une seconde enceinte, on introduit, d'une part, les bactéries récupérées à l'étape b), en une quantité sensiblement égale à celle qui est emportée par le produit à l'issue de cette étape c), et, d'autre part, un substrat hydrocarboné fournissant la matière pre- mière pour synthétiser des polysaccharides; d) on recueille à l'issue de l'étape c) un produit vis- queux avec un débit sensiblement égal à celui du sub- strat hydrocarboné à l'entrée de cette seconde enceinte; e) on dilue éventuellement le produit récupéré à l'étape d). avec de l'eau dans des proportions appropriées à l'utilî- sation envisaéee Avantageusement lors de l'étape b), on sépare par centrifugation les bactéries du produit re- cueilli et on recycle le produit ainsi obtenu vers l'étape a). Avantageusement ce procédé comprend en outre l'étape suivante: f) on récupère par séparation physique les bactéries entraînées par le produit recueilli à l'épate d) et on les recycle vers l'étape c). Avantageusement on introduit aux étapes a) et c) le même substrat hydrocarboné. De préférence ce substrat hydrocarboné est choisi parmi lesglucidestels que le glucose, le fruc- tose, le saccharose ainsi que les produits amylacés tels que le mais, le manioc et leurs hydrolysats, seuls ou enmélange. Avantageusement la souche bactérienne est choisie dans le groupe constitué par les genres Rhizobium et Agrobacter. De préférence cette souche bactérienne est Rhizobium meliloti. De préférence cette souche est Agrobacter tumefaciens. La présente invention s'étend également à l'eau visqueuse ainsi obtenue par ce procédé et à son utilisation dans l'extraction pétrolière. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, doit être lue en regard de la figure annexée qui représente schématique- ment un synoptique du procédé selon la présente invention. Dans une première enceinte 1 contenant une souche bactérienne qui a des propriétés viscosifiantes on introduit un substrat carboné 2. Comme exemple de telle souche, on citera celle du genre Rhizobium et Agrbbacter et notamment Rhizobium meliloti et Agrobacter tumefaciens. On introduit également dans cette enceinte 1 des matières azotées et des facteurs de croissance de façon à favoriser la multiplication, c'est-à-dire la fermentation, des cellules bactériennes. Comme exemple de milieu de fermentation on citera celui de composition cidessous: K2HPO4 g/l KH2PO4 g/l 2 4 l1g/1 KNO3 KNO3 0,6 g/1 MgSO4, 7H20 0,25 g/i FeCL3, 6H20 0,01 g/l CaCL2, 2H20 0,15 g/l Biotine 0,20 g/l Substrat carboné 10 g/l Eau: complément à 1 litre. Le substrat carboné peut étre du glucose, mannitol, sorbitol, amidon soluble ou mais. Cette enceinte est maintenue en aérobiose, à une température voisine de 32 C et le pH du milieu est sen- siblement neutre. A l'issue de cette étape a) de fermentation, on recueille un produit 3 comprenant des bactéries et du milieu de fermentation. On sépare ces deux constituants au moyen, par exemple, d'une centrifugeuse 4: le milieu de fermentation 5 est recyclé vers la première enceinte 1, tandis que les bactéries 6 sont introduites dans la seconde enceinte 7. Indépendamment des bactéries 6, on admet dans cette seconde enceinte 7unsubstrat carboné qui est, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le même que celui introduit dans la première enceinte 1. Par con- tre,onn'ajoute aucune matière azotée et aucun facteur de croissance. Ainsi le milieu contenu dans cette seconde enceinte 7 a par exemple la composition suivante: MgSO4, 7H 0 0,2 g/i g 4' 2 0,2 g/1 K2HPO4 1 g/ Substrat carboné 10 g/1. Le pH du milieu est maintenu aux alentours de 7,6 avec une solution normale de potasse. La concentration cellulaire dans la seconde enceinte 7 qui est maintenue aux environs de 320 C et en aérobie, est comprise entre 1,5 et 4,30 g/l par rapport au milieu. Les bactéries en présence du substrat car- boné 2 synthétisent des polysaccharides, ce qui se tra- duit par un accroissement de la viscosité du milieu. A l'issue de cette étape c) de viscosifi- cation, on recueille un produit visqueux 8. Pour que le procédé selon la présente inven- tion soit continu, débits et quantités doivent être équilibrés à l'entrée et à la sortie: il faut en parti- culier que les cellules entraînées hors de la seconde enceinte 7 par le produit visqueux 8 soient remplacées par une quantité égale de cellules 6 issue de la pre- mière enceinte 1. Le produit visqueux.8 est éventuellement dilué avec de l'eau 9 de façon que la viscosité soit celle requise par les techniques pétrolières de récupération assistée On récupère par séparation physique, par exemple au moyen d'un séparateur à membrane 10, les bactéries entraînées par le produit issu de la seconde enceinte 7. On obtient ainsi, d'une part, de l'eau vis- queuse 11 qui peut être immédiatement utilisée pour l'extraction de pétrole et, d'autre part, des cellules 12 que l'on peut recycler vers la seconde enceinte 7. EXEMPLE: Dans une enceinte 1 de 4 litres de volume, on introduit un milieu nutritif comprenant un substrat hydrocarboné 2 qui peut être du glucose, du fructose, du saccharose, un produit amylacé tel que le manioc et le mals ou leurs hydrolysats, seuls ou en mélange. Cette enceinte est maintenue en aérobiose, à une température voisine de 320C et le pH du milieu est sensiblement neutre. A la sortie de cette première enceinte, on recueille un produit 3 avec un débit de 1 litre/heure, contenant 2 grammes de cellules 2 grammes de substrat résiduel et pratiquement pas de polysaccharides. On introduit ce produit 3 dans une centri- fugeuse 4 tournant à 5000 g:on recueille, d'une part, le milieu de fermentation 5 qui comprend plus de 95 % du milieu nutritif et environ 0, 2 g/i de cellule et qui est recyclé vers la première enceinte, et, d'autre part, environ 90 % des bactéries 6 entralnées par le produit 3. Indépendamment des bactéries 6 récupérées, on admet dans une seconde enceinte 7 de 12 litres de vo- lume un milieu nutritif tel que celui décrit ci-dessus, contenant le même substrat hydrocarboné que celui intro- duit dans la- première enceinte. Le pH du milieu est maintenu aux alentours de 7,6 avec une solution normale de potasse. La température est maintenue à 320C et on insuffle de l'air. Après un délai de 30 heures environ, la concentration en polysaccharide dans cette seconde en- ceinte 7 atteint 2,5 g/l: on stabilise alors le système en soutirant le produit visqueux 8 avec un débit de 0,5 1/h ce qui correspond à un temps de séjour de 24 heures. La viscosité du produit 8 est alors de 410 centipoises environ pour un taux de cisaillement de 5,1 par seconde. Ce produit est ensuite dilué avec de l'eau dans des proportions variant entre 1 et 10 selon l'uti- lisation. De ce produit 8 on recueille 4 g/h de cellules qui sont recyclées soitsur la première enceinte 1 soit sur la seconde enceinte 7. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour préparer en continu de l'eau visqueuse par réaction bactérienne, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes: a) dans une première enceinte, contenant une souche bactérienne ayant des propriétés viscosifiantes, on introduit un substrat hydrocarboné, de la ma- tière azotée et des facteurs de croissance; b) on recueille à la sortie de ladite première en- ceinte un produit duquel on sépare les bactéries; c) dans une seconde enceinte, on introduit, d'une part, les bactéries récupérées à l'étape b), en une quantité sensiblement égale à celle qui est emportée par le produit à l'issue de ladite étape c), et, d'autre part, un substrat hydro- carboné fournissant la matière première pour syn- thétiser des polysaccharides; d) on recueille à l'issue de ladite étape c) un pro- duit visqueux avec un débit sensiblement égal à celui du substrat hydrocarboné à l'entrée de ladite seconde enceinte. 2.- Procédé selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que l'on recycle vers ladite étape a) le produit obtenu à l'issu de ladite étape b). 3.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend aussi l'étape suivante: e) on dilue le produit récupéré à l'étape d),avec de l'eau. 4.- Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape suivante: f) on récupère par séparation physique les bactéries entraînées par le produit recueilli à ladite étape d) et on les recycle vers l'étape a) et/ou l'étape c). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'aux étapes a) et c) on 'introduit le même substrat hydrocarboné. 6.- Procédé selon la revendication 5, carac- térisé par le fait que ledit substrat hydrocarboné est choisi dans le groupe constitué par le glucose, le fruitose, le lactose, le saccharose ainsi que les produits amylacés tels que le mais, le manioc et leurs hydrolysats. 7.- Procédé selon l'une quelconque des re-' vendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les bactéries sont du genre Rhizobium. 8.- Procédé selon la revendication 7, carac- térisé par le fait que les bactéries sont de l'espèce Rhizo- bium meliloti. 9.- Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les bacté- ries sont du genre Agrobacter. 10.- Procédé selon la revendication 9, carac- térisé par le fait que les bactéries sont de l'espèce Agrobacter tumefaciens. 11.- Eau visqueuse produite par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.