Brevet FR2549131A1 — publié le 19850118

L'invention concerne le domaine de la production du pétrole, et notamment les procédés de traitement de la couche exploitée dans la zone voisine du fond du puits. Le procédé faisant l'objet de l'invention est d'application avantageuse pour le traitement de la couche exploitée dans la zone voisine du fond de tous les puits ou de la plus grande partie des puits d'injection d'un gisement, l'efficacité obtenue étant alors maximale, car le traitement diminue les processus de corrosion et accroit la récupération du pétrole, grâce à l'augmentation de la perméabilité et l'injectivité de la couche, résultant de la suppression des microorganismes sulfato-réducteurs, hydrocarburo-oxydants, etc, abaisse 15 la réduction des sulfates et la formation de mucilage bactérien dans la roche de zone voisine du fond du puits, dans l'eau et dans l'émulsion eau-pétrole. On connaît des procédés de suppression des bactéries sulfato-réductrices dans les couches pétrolifères inon20 dées, réalisés à l'aide de réactifs chimiques qui sont injectés dans la zone de la couche voisine du fond de puits avec l'eau. Les inconvénients communs aux procédés connus, consistent en ce qu'il est impossible d'obtenir une suppression totale de l'activité des bactéries sulfatoréductrices, hydrocarburo-oxydantes et des autres genres de microorganismes, que pendant la période durant laquelle le bactéricide se trouve dans la zone voisine du fond du puits il se produit une adaptation des microorganismes 30 aux réactifs bactéricides, d'o la nécessité d'alterner l divers genres de préparations bactéricides, que la restitution du pétrole est insuffisamment haute et que le taux de mucilage bactérien est élevé dans la biomasse de microorganismes. En outre, les procédés indiqués se prêtent mal à la mise en oeuvre, requièrent des dépenses pour là création de petites fabrications de bactéricides, pour la mise au point d'additifs prédétermines, doués d'une action spécifique vis-à-vis des bactéries sulfato-réductrices, et devant répondre aux prescriptions de solu5 bilité ou de dispersibilité dans les milieux aqueux, de compatibilité avec les eaux minéralisées, avoir une basse température de congélation, une toxicité peu élevée, etc Ces réactifs chimiques doivent être injectés en continu dans la couche, et ils ne diminuent pas la quantité d'hydrogène sulfuré dans l'eau injectée, n'abaissent pas la formation de sulfures de fer, ne réduisent pas la formation de mucilage bactérien sur les parois de la zone voisine du fond du puits. On connait un procédé de traitement de la couche 15 exploitée dans la zone voisine du fond du puits par injection d'un agent bactéricide dans cette zone (certificat d'auteur d'invention d'URSS n 976 039, cl E 21 B 43/33, 1981). Toutefois, le procédé existant ne permet pas d'aug20 menter la récupération du pétrole, car la zone voisine du fond du puits est colmatée par la biomasse, se composant de microorganismes anaérobies et aérobies, et par les sulfures. On s'est proposé de créer un procédé de traitement 25 de la couche exploitée dans la zone voisine du fond du puits, qui assurerait la suppression des microorganismes anaérobies et aérobies et l'augmentation de la perméabilité de la couche, grâce à l'abaissement de la réduction des sulfates, ainsi que de la formation de biomasse de microorganismes et de mucilage bactérien sur les parois de la zone voisine du fond du puits. La solution consiste en un procédé de traitement de la couche exploitée dans la zone voisine du fond du puits par amenée d'un agent bactéricide dans cette zone, 35 procédé dans lequel, d'après l'invention, l'agent bacté- ricide employé est un rayonnement gamma en dose non inférieure à 150 krd, et pendant l'irradiation de la zone voisine du fond du puits, la pression y est maintenue dans l'intervalle de 2 à 50 M Pa. L'emploi d'un rayonnement gamma en doses non inférieures à 150 krd assure la suppression (l'inactivation) des microorganismes sulfato-réducteurs, hydrocarburooxydants et autres genres de microorganismes anaérobies et aérobies, ce qui, à son tour, permet de diminuer les 10 processus de corrosion de l'équipement, d'abaisser le taux d'hydrogène sulfuré dans la zone voisine du fond du puits et le pétrole produit et d'augmenter l'injectivité des puits d'injection. Le maintien de la pression dans l'intervalle de 2 à 50 M Pa pendant l'irradiation de la zone voisine du fond du puits inactive les bactéries sulfato-réductrices, les microorganismes hydrocarburo-oxydants et autres (dont les bactéries ferrugineuses) se trouvant dans les fluides de la zone voisine du fond du puits et, de la sorte il diminue la quantité d'hydrogène sulfuré qui se forme,d'o la réduction des quantités formées de sulfures de fer et de mucilage bactérien La réduction de la quantité de mucilage bactérien, d'hydrogène sulfuré et de sulfure de fer se traduit par la conservation, et même par l'augmentation, de la perméabilité de la couche, par l'amélioration de la qualité du pétrole et la diminution des processus de corrosion de l'équipement pétrolier. Afin d'intensifier la suppression des microorganismes anaérobies et aérobies, il est avantageux que, pen30 dant l'irradiation de la zone voisine du fond du puits par le rayonnement gamma, ladite zone soit traitée périodiquement avec un agent bactéricide chimique. L'action combinée du bactéricide, de la pression et du rayonnement gamma peut abaisser la dose nécessaire à 35 la suppression des bactéries sulfato-réductrices, soit, en d'autres termes, intensifier la suppression des-bactéries sulfatoréductrices. Il est avantageux que, pendant l'irradiation-de la couche dans la zone voisine du fond du puits, ladite zone soit lavée avec un acide capable de délaver et de dissoudre la biomasse de cellules microbiennes, en rétablissant ainsi les caractéristiques de filtration du puits, ce qui se traduit par une augmentation de la perméabilité et de l'injectivité de toute la couche. L'acide utilisé peut être une solution à 12-15 % d'acide chlorhydrique, fluorhydrique, sulfurique, ou d'un mélange d'acides (par exemple d'un mélange d'acide 10 chlorhydrique et d'acide fluorhydrique). Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description détaillée d'exemples de réalisation concrets. Le procédé de traitement de la couche exploitée, dans la zone voisine du fond du puits est caractérisé 15 par ce qui suit. La zone voisine du fond du puits est traitée par un rayonnement gamma en dose non inférieure à 150 krd, et, pendant l'irradiation, la pression dans la zone voisine du fond du puits est maintenue dans l'intervalle 20 de 2 à 50 M Pa. Pour intensifier la suppression des microorganismes dans la zone voisine du fond du puits, on y injecte périodiquement, pendant quelques heures, un bactéricide chimique. Pendant l'irradiatioi de la couche dans la zone voisine du fond du puits, afin d'augmenter la perméabilité et l'injectivité de la couche, de la zone voisine du fond du puits est lavée avec un acide capable de dissoudre la masse de cellules microbiennes mortes. Pour une meilleure compréhensionde l'invention, on donne plus bas des exemples de réalisation concrets. Exemple 1 Une culture cumulative de bactéries sulfato-réductrices est placée dans un dispositif dans-lequel on peut 35 produire une pression de 1 à 50 M Pa La quantité de microorganismes est prise de 108 à 109 cel /ml Le dispositif avec la culture cumulative de bactéries sulfato- réductrices est soumis seulement à l'irradiation gamma dans l'intervalle de doses de 75 à 1000 krd, à l'irradiation en combinaison avec la pression et à l'irradiation en combinaison avec la pression et l'injection d'un bactéri5 cide Parallèlement avec ces essais conformes à l'invention, on effectue des essais de contrôle: on prend la même culture cumulative, contenant la même quantité de microorganismes par millilitre, que l'on ne soumet ni à l'irradiation, ni à la pression; que l'on soumet à la pression sans irra10 diation et sans bactéricide; que l'on traite avec le bactéricide sans irradiation ni pression; et que l'on traite avec le bactéricide de pair avec l'action de la pression sans irradiation. Apres les essais on détermine le nombre de cellules 15 restées vivantes en utilisant les milieux décrits "B" et "C" selon Postgate Le développement des bactéries sulfatoréductrices est enregistré d'après l'accroissement de l'hydrogène sulfuré, déterminé par titrage iodométrique et d'après la présence de cellules mobiles lors de l'examen des ensemencements au microscope lumineux Les résultats des essais sont donnés dans un tableau. Les essais ont montré que, dans le cas d'action simultanée d'un rayonnement ionisant et d'une pression de 2 M Pa, la dose de seuil du rayonnement assurant la suppression des 25 bactéries sulfato-réductrices s'élève à 300 krd, et que, si la pression est 50 M Pa, la dose de seuil du rayonnement s'élève à 150 krd Dans le cas&d'emploi du rayonnement gamma seul en doses indiquées, il y a des bactéries sulfatoréductrices vivantes en quantité de 10 à 104 cel /ml Dans 30 le cas des essais sous une pression de 2 à 50 M Pa pendant min (sans irradiation ni bactéricide), on observe aussi la présence de cellules vivantes Sous une pression inférieure à 2 M Pa, pour la suppression totale de l'activité des bactéries sulfato-réductrices vivantes, il faut des doses de rayonnement de 300 krd et au-dessus, et la limite supérieure de la pression (plus de 50 M Pa) est déterminée par le fait que c'est justement dans cet intervalle de pression que l'action combinée du rayonnement ionisant et de la pression se manifeste avec une efficacité maximale. De la sorte, seul le régime de traitement mis au point assure une bonne suppression des bactéries sulfato-réductri5 ces dans la zone de la couche voisine du fond du puits. Exemple 2 On procède dans des conditions analogues à celles de l'exemple 1, la culture cumulative étant traitée par du bichromate de potassium qui est pris à raison de 10 mg/l. 10 L'expérience préférentielle est celle dans laquelle on fait agir simultanément un rayonnement gamma en dose de krd, une pression de 2 M Pa et un bactéricide (par exemple, le bichromate de potassium) Dans ce cas on obtient une forte intensification de l'inactivation des microorga15 nismes, ce qui permet de réduire la durée du traitement de la zone voisine du fond du puits et d'abaisser la concentration des bactéricides à employer Un tel mode d'action est efficace dans les gisements fortement contaminés, perindant la période initiale de mise en oeuvre de l'invention, 20 afin d'assurer un traitement plus opérant de la zone voisine du fond du puits Le traitement par le bactéricide s'effectue une seule fois ou périodiquement (cf tableau) Dans les essais o le bactéricide agissait seul, sa concentration restant inchangée, les cellules de bac25 téries sulfato-réductrices n'étaient pas supprimées. Exemple 3 On prend un modèle de couche, se présentant sous la forme d'un tube bourré d'une fraction de grès et disposé horizontalement Des manomètres et des robinets sont mon30 tés à l'entrée et à la sortie du tube Le liquide est refoulé à travers le tube par une pompe assurant un débit régulier Le débit est déterminé par une capacité de jauqeage On fait circuler de l'eau ne contenant pas de cellules de microorganismes et de l'eau contenant des cellules 35 de microorganismes en quantité de 108 à 109 cel /ml On détermine la perméabilité à l'eau de l'échantillon de grès, qui s'élève à 280 millidarcys pour l'eau pure, et à 210 millidarcys pour l'eau chargée de cellules (après 4 heures de circulation) Ensuite on fait circuler dans le grès, pendant une heure, de l'acide chlorhydrique à 10 %. Apres traitement à l'acide, on fait circuler de l'eau ne contenant pas de cellules de microorganismes et on détermine la perméabilité à l'eau, dont la valeur est de 265 millidarcys en présence d'un rayonnement ionisant en dose de 3 U krd Etant donné que le traitement par rayonnement gamma provoque l'inactivation des cellules de microorganismes, la formation de biomasse (mucilage bactérien) cesse et le colmatage de la roche du modèle de la couche s'ar10 rète, aussi la perméabilité reste-t-elle conservée Si, pendant l'irradiation, les cellules mortes de microorganismes sont délavées par traitement à l'acide, la perméaDi\li té augmente et reste conservée pendant un temps prolongé (par exemple, en l'occurence, le coefficient de ré15 tablissement est égal à 1,25). L'application du procédé faisant l'objet de l'invention assure, comparativement aux procédés existants, les avantages suivants: abaissement de la corrosion de l'équipement des champs pétrolifères et augmentation de sa durée 20 de service; suppression plus efficace des bactéries sulfato-réductrices et autres microorganismes dans la zone de la couche voisine du fond du puits; augmentation de la perméabilité et de l'injectivité des puits d'injection; forte diminution de la formation d'hydrogène sulfuré dans 25 les couches des gisements de pétrole en exploitation; diminution et, dans certains cas, suppression de la formation de mucilage bactérien-sur les parois de la zone voisine du fond du puits et de la réduction des sulfates; amélioration de la qualité du pétrole produit;contribu 30 tion à la protection de l'environnement. T A B L E A U Changement de la résistance aux radiations (survivance) des bactéries sulfato-réductrices (culture cumulative) selon la dose de rayonnement gamma, la pression et le traitement par bactéricides iiode dce Dose ab res Dvuree traitement sorbee, slon, dtackrd Pa tion, min O Bncen buri'l Uta vance serra des, vation bacte tioes ries sulfmbacte to-rericide, ductrices, g/1 (presence de cellules vivantes) rd o il 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Pression 2 I 20 oui 120 oui I 120 oui 120 oui 2 Bactérici 20 I 0,0 oui de (bichromate de potassium) 3 Bacterici 2 I 0,0 oui de (bichromate de potassium) 4 Pression 20 oui oui Rayonnement 75 oui gamma 150 oui 300 oui 500 oui 800 non I 000 non Suite de tableau 1 2 3 4 5 6 7 8 6 Rayonnement 75 2 oui gamma + pres I 50 2 oui Sion oui sion 300 2 non 500 2 non 800 2 non 20 oui I 50 20 oui 300 20 non 500 20 non 800 20 non 40 ' oui I 50 40 non 3 C 00 40 non 500 40 non 800 40 non 50 oui 50 oui I 50 50 non 300 40 non 500 50 ' non 800 50 ' non 7 Rayonnement 30 2 I O O Ui gamma + pres 75 2 I O oui sion + bacté I 50 2 IO O non ricide 300 2 IO O non (bichromate 500 2 10 non de potassium) 800 2 IO O non 50 10 oui 50 IO O non I 50 50 IO O non 300 50 IO O non 500 50 IO O non 800 50 IO O non REVENDICATIONS 1 Procédé de traitement de la couche exploitée dans la zone voisine du fond d'un puits de pétrole par amenée d'un agent bactéricide dans la zone voisine du fond du.5 puits, caracrérisé en ce que l'agent bactéricide employé est un rayonnement gamma en dose non inférieure à 150 krd, et que, pendant l'irradiation de la zone voisine du fond du puits, la pression y est maintenue dans l'intervalle de 2 à 50 M Pa. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant l'irradiation de la zone voisine du fond du puits par le rayonnement gamma ladite zone est périodiquement traitée avec un agent bactéricide chimique. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 1 ou 2, caractérisé en ce que, pendant l'irradiation de la zone voisine du fond du puits par le rayonnement gamma, ladite zone est lavée avec un acide capable de délaver et de dissoudre la biomasse des cellules microbiennes.