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.
~ 'invention a trait à l'amélioration de la qualité
de la cimentation d'une colonne da~s un puits de forage pétrolier
l~r~qu'une boue à base d'huile a été employée au cour~ dudit
forage.
~ ors d'un forage d'un puits, on emploie une boue, qui
dans certain~ cas, peut être une boue ~ base d'huile, ce qui
inclut les émulsions à pha~e disper~ée aqueuse et phase continue `
huile
~ orsque le forage e~t arrivé ~ une cote convenable, une
colonne de tubes vissés e~t descendue et positionnée dan~ ( ! ;
Ie puits est évidemment empli de boue, ~'opération suivante
. -
consi~te ~ pomper un coulis de ciment ~ traver~ le~
tubes, qui sont en général remplis de boue, et à refoulerle coulis de ciment dans l'annulaire compris entre la colonne et
les paroi~ du puits et à lais~er ce coulis faire pri~e a~in de
cimenter cette colonne aux terrains avoisinants.
Ce qui est recherché dans une telle cimentation, c'e~t ~ -
d;'une part une étanchéité entre le~ diverse~ formation~ de terrain~
traversé~ et d'autre part un ancrage des tube~. Pour cela, il
importe entre autre que l'aunneau de ciment adhère fortement aux
;, .
parois du puits et ~ la colonne. ;~
Or ~i o~ emploie une boue ~ ba~e d'huile, la cimentation
doit se faire en présence de cette boue. Il se pose alor~ deux
problèmes qui sont lié~ à la présence de cette boue à base d'huile:
.
d'une part le couli~ de ciment et la boue peuvent se mélanger9 -
former un ma~na difficilement déplaçable a~ec les techniques mise~
en oeuvre, d'autre part, le~ paroi~ du puit~ qui ont été imprégnées
et sont recou~ertes d'un film de boue à huile qui empêche le
ciment d'adhérer correctement.
~0 Ces deux problèmea peuvent etre ré~o~us par l'utili~a-
tion d7un tampon de flulde placé entre la boue et le oimentJ Ce
. .:
.''.
'
tampon est connu dans l'industrie pétrolière sous le nom de
Spacer ?>, pour tenir son role ce tampon doit avoir:
- Une viscosite et une densite suffisantes pour
évitex que la boue et le ciment ne viennent en
contact.
- Des caractéristiques telles, qu'il élimine la pelli- -
cule d'huile déposée sur les parois du sondage par
la boue.
L'invention permet de réaliser ces deux conditions par
l'utilisation de micro-émulsions et l'application d'un volume
déterminé de ces micro-émulsions comme spacers.
La présente invention a pour objet un procédé pour
la cimentation d'un puits pétrolier foré en présence d'une
boue à base d'huile et caractérisé en ce qu'il comprendo
(1) la mise en place de tubes dans le puits;
(2) l'in]ection d'une micro-émulsion comprenant par
poids-
(a) de 10 a 20~ d'un tensio-actif amphotere; `
(b) de 10 a 15~ d'au moins un co-tensio-actif;
(c) de 3 a 45% d'un hydrocarbure ou d'un mélange
~ .
d'hydrocarbures ; et ` '
(d) de 30 a 80% d'eau à une hauteur d'au moins
environ 100 metres dans l'espace annulaire entre
le tube et la paroi du puits, en avant du
coulis de ciment dcstiné à la cimentation du
,.~., ,
puits. ~-
L'un des types de micro-émulsions utilisables conformé- ~ -
ment à l'invention est essentiellement constitué~
- d'un tensio-actif amphotère 10 à 20~ en poids
- d'un ou plusieurs co-tensio-actifs 10 à 15~ -
:~:
- 2 -
2.~4
'..
- d'u~ hydrocarbure.ou mélange
d'hydroGarbures 3 a 45% en poids .:
- d'eau a sa}inité variable 30 à 80~
.j - . .
Le rôle de cette micro-émulsion est d'inverser la
mouillabilité des parois du sondagei en fait, d'eliminer la ;~ . -
pellicule d~huile et de rendre les terrains mouillables a : :
., .
l'eau afln de permettre au ciment dont la phase continue est -
; : de l'eau, d'adhérer fortement aux formations.
~. .
Le tensio-actif amphotere est choisi dans le ~roupe `` .~.
des béta;nes et notamment des alcoyldiméthylbeta;nes associé
a un ou plusieurs co-tenslo-actifs choisis dans le groupe
des alcools aliphatiques a chalne courte ayant de 1 a 10 :
atomes de carbone, et/ou des glycols tels que l'éther mono-
butylique de l'éthylene glycol. (B.E.G.) ~-
L'hydrocarbure ou le mélange d'hydrocarbures peut être .
,~
choisi dans le groupe du pétrole brut, du fuel-oil, du gas-oil,
des fractions plus ou moins raffinées du pétrole brut. : ~
, :
20 - ` '`
', ~''
. .
,
. . ' , ~
; .~ .
,: :
; `,` '
.' , . ' . ~ ~.
~ 2a - ~
L~
A titre d'exemple~ explicatifs mai~ non limitatifs on
donne 3 compositions~de microémulsions utilisable~ comme "~pacers". ;~
~a b~taine choisie dans les exemples eat le chlorure
d~acétyldiméthyldodecylammonium ~ous forme de sel sodique, vendue
~ou8 le nom d'AMPHOSO~ DMC/MCA 35.
E~EMPIæ I~ -
On mélange par addition ~ucc~s~ive et agitation
- AMPHOSO~ DMC/MCA 35 1~,6 % en po~d~ -
.G. 1~ %
. - Gas-Oil 4,7 %
- Eau saturée en NaCl 64,6 %
EXEMPIæ II
On procède comme dan~ l'exemple I avec:
- AMP~OSO~ DMO/MCA 35 15~4 % en poid~
- B.E.G. 14 % " "
- Gas-Oil 15 %
- ~au salée à 200 g NaCl/l 55,6 %
~es pourcentage~ dJAMPHOSO~ se réfarent à la matière
~ active du produit qui dans llétat où il est livré contient 35% de ~:
: 20 matière active.
Ces microémulsions présentent les caractéri3tiques
suivante~:
- densité : de 0,98 à 1,10
- viscosité apparente : 17 ~ 20 cp.
- ~isco~ité plastique : 17 à 20 cp.
- ~tabilité en eau ~alée et chlorurée calcique
- stabilité a de~ températures allant jusqu'~ lOO C.
~e procédé d'application des microémulsions conformes
l~in~e~tion, en tant que spacer~ consi~te ~ injecter la microé-
~0 mul~ion dan~ les tubes avan-t le coulis de ciment. ~e vclume néces-
sair~ doit ~tre tel que la hauteur d'annulaire occupée par le
* marque de commerce
--3-- :
~ ~ ? ~ .
.
spacer ~oit d~au moins 1.00 m~tres. Ain~i dans l~annulaire le .
- couli~ de ciment pOUS9~ devant lui un bouchon de microémulsion .qui
prépare les ~urfaces à cimenter.
Ilefficacité de ltapplication de~ microémul~ions con-
f.ormes à l'invention en tant que spacer~ est déteminée par la
mesure de l'adhérence ciment-terrain. I,es -tests effectués au
laboratoire afin de déterminer l'efficacité des microémulsions ont
été conduit~ de la façon suivante:-
- 1) - Sur un échantiilon de te-rrain, de forme cylin- :
drique ~diamétre ~ mm, hauteur 23 mm), on fil- .
tre de la boue ~ base dlhuile sous une pres~ion
différentielle de 10 kg/cm2 pendant 150 minutes,
en agitation et à une température de 25C à 30C.
a boue est remplacée par la microémulsion ;
.la filtration dure 20 mn dans les m~me~ ~
conditions ;
- 3) - ~a microémulsion e~t remplacée par un couli3 de
ciment; la filtration dure 30 mn dans les m~mes :~ ~.
condition~ .
- 4) - ~'échantillon du terrain est mis dans un moule
. cylindrique de diamètre inférieur 33 mm et la
face exposée durant les filtrations e~t cimentée.
- 5) - Apras 7 jour~ de durci~ement du ciment sous
eau, à 25 C - 30 C, pre~sion atmosphérique on ~:
démoule et on mesure la force nécessaire à
rompre par cisaillement, la liaison entre ter-
rain et ciment. ;
Cette force ramenée à l'unité de sur~ace mesure
l~adhérence du ciment au terrain~ Elle e~t de
l~ordre de: ~ -
3 kgf/cm2 ~orsque le ciment e~t direotement .
~4--
lié au terrain
1 kgf/cm2 ~or~qu~une boue à ba~e d~huile a
circulé avant le couli~ de ciment.
3 kgf/cm2 ~orsqu'~ pr~s une boue ~ huilep~un
des microémulsions a circulé avant
le couli~ de ciment.
Comme on peut le constater ce type de microémulsion
permet dtobtenir de trè~ bonae~.adhérences lentre un coulis de ci-
ment et de~ échantillon~ de terr~in très diver~ ayant ~ubi le~ pas- ; ;
~age d~une boue à l'huile~
~ 'invention ne se limite pas aux microémulsion~ compor~
tant des tensio-acti~s amphotères. ;:~
Divers melanges de tensio-actifs peuvent 8tre utilisés
en fonotion de la spécifité de la boue, du oiment ou du terrain.
-5~
