Brevet FR2197063A1 — publié le 19740322

La présente invention concerne les procédés de préparation de matières lubrifiantes pour la surface extérieure des colonnes de tubes de forage ; ces matières lubrifiantes sont utilisées lors du forage de trous avec des couronnes diamantées et des couronnes armées d'alliages durs, avec utilisation de l'eau comme liquide d'injection. On sait que les vitesses de rotation élevées d'une colonne de tubes de forage provoquent de fortes vibrations qui sont transmises tant à la couronne de forage qu'au treuil de forage, ce qui entraîne leur usure rapide, une réduction de la vitesse de forage et un accroissement de la consommation de diamants et d'alliages durs. Dans les conditions de vibrations il y a une augmentation sensible (parfois de 2 à 2,5 fois) de la puissance absorbée par la rotation de la colonne de tubes dans le trou de forage. les vibrations risquent de provoquer la destruction de la carotte dans un tube de la colonne et de réduire le rendement en carotte. Pour cette raison, la lutte contre les vibrations de l'outil lage de forage constitue un des problèmes les plus importants et les plus compliqués du forage moderne au diamant; la solution de ce problème permettra de procéder au forage à des vitesses de rotation élevées de la couronne diamantée (500 à 1500 tr/mn et au-dessus), ce qui permettra d'augmenter la vitesse d'avancement. la mise en oeuvre, pour la lutte contre les vibrations, des moyens plus efficaces, les moins coûteux et les plus commodes que sont les matières lubrifiantes appliquées sur la colonne de tubes de fige, ouvre la voie à l'extension du forage au diamant et à l'accroissement de son efficacité. On connaît déjà un procédé de préparation d'une matière lubrifiante pour la surface extérieure d'une colonne de tubes de forage, ledit procédé con#fr#taft àpréparer un mélange constitué par de la colophane. du "nigrol", dénomination commerciale d'un résidu obtenu après élimination du kérosène, de l'essence et des huiles lourdes à partir du pétrole brut, notamment d'origine caucasienne, une paraffine et un bitume, à chauffer ce mélange en le portant de la température ambiante à la température de 10000 à le maintenir à cette dernière température pendant 15 à 20 mn, et ensuite à le refroidir. Selon ce procédé, les ingrédients du mélange sont chauffés jusqu'à leur température de fusion, ce qui est indispensable pour leur malaxage et pour l'obtention d'mélange homogène. A cette température, des constituants du mélange n'entrent pas en réactions chimiques entre eux, et de ce fait les mélanges mécaniques obtenus ne présentent pas une stabilité suffisante et sirs éliminés par lavage de la surface des tubes de forage en un temps relativement court. D'autre part, l'utilisation de la colophane (dans une proportion allant jusqu'à 25 à 30% en masse) pour la préparation de la matière lubrifiante en augmente notablement le coût et la rend moins avantageuse du point de vue économique. En outre, la colophane est un des produits les plus importants pour l'industrie chimique du bois ; elle trouve des applications nombreuses et avantageuses, notamment dans la préparation de colles, esters, vernis, huiles lubrifiantes, matériaux isolants et revêtements divers. les tentatives faites pour remplacer la colophane par d'autres produits ont échoué, car elles ont eu pour conséquences une réduction sensible de l'adhérence de la matière lubrifiante à la surface des tubes de forage et une augmentation de sa consommation. La présente invention est destinée à supprimer les complications précitées. A cette fin, l'invention vise un procédé de préparation d'une matière lubrifiante pour la surface extérieure d'une colonne de tubes de forage, qui assurerait l'obtention d'une matière lubrifiante résistant mieux à l'effet de lavage, et qui serait en même temps plus économique que les procédés connus. Ces problèmes sont résolus grâce à la mise au point d'un procédé du type consistant à préparer un mélange constitué par du "nigrol", une paraffine, un bitume, à chauffer ledit mélange de la température ambiante à la température de 100 C, à le maintenir à cette dernière température pendant 15 à 20 mn, et ensuite à le refroidir, ledit procédé étant caractérisé, selon l'invention, en ce qu'on incorpore dans la composition du mélange 30 à 45%, en masse, de polymères provenant de la production de colophane par extraction et constituant le résidu de cuve après l'isolement de la colophane et la rectification de l'essence de térébenthine et de l'huile de pinde flottation, on chauffe le mélange ainsi obtenu jusqu'à une température de 260 à 3000C et on le maintient auxdites températures pendant une heure. Un tel procédé permet de mettre en valeur des ingrédients moins coûteux et plus facilement disponibles pour la préparation d'une matière lubrifiante destinée au graissage de la surface extérieure d'une colonne de tubes de forage en vue d'amortir les vibrations se produisant au cours du forage. Selon le procédé de l'invention, il est avantageux d'introduire les ingrédients du mélange dans les proportions slivantes en enmasse): "nigrol" 45 à 55, polymères 30 à 45, paraffine 4 à 6, le reste étant du bitume. les proportions indiquées des constituant permettent de préparer une matière lubrifiante présentant des qualités améliorées: elle ne s'élimine pas sous l'effet du lavage de la surface des tubes lors du forage pendant un temps prolongé. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, d'uneremple non limitatif de mise en oeuvre du procédé proposé. Selon l'invention, on peut utiliser des polymères provenant de la production de colophane par extraction, ces polymères constituant les résidus de cuve après l'isolement de la colophane par extraction et la rectification de l'essence de térébenthine d'extraction et de l'huile de pin de flottation. Dans une cuve faisant office de réacteur on introduit du "nigrol" (45 à 55% en masse), une paraffine (4 à 6% en masse), des polymères provenant de la production de la colophane par extraction (30 à 45% en masse), le reste étant du bitume. On chauffe le mélange jusqu a la température de 10000 et on malaxe soigneusement pendant 10 à 15 mn. Ensuite, on le chauffe jusqu'à une température de 260 à 30000 et on ç #i#IL le mélange réactionnel à ces températures pendant I heure . Dans la cuve il y a dégagement de produits liquides et gazeux.Au cours de la réaction les produits liquides sont séparés de la masse réactionnelle par distillation et sont recueillis dans un récipient distinct en vue de leur utilisation. les gaz non condensables sont absorbés dans un scrubber à huile. le produit fini est ensuite refroidi jusqu a une température de 70 à 800G puis versé dans des récipients métalliques. les essais ont# montré que la matière lubrifiante préparée selon le procédé de l'invention permet de diminuer notablement les vibrations de la colonne de forage , de réduire de 25 à 30% la consommation de diamants, d'augmenter la vitesse de forage mécanique d'ure valeur allant jusqu'à 45%, de stabiliser le fonctionnement du treuil de forage et d'en augmenter la longévité. La matière lubrifiante obtenue par le procédé proposé réduit la force de frottement de la colonne de tubes de forage contre les parois du trou, ce qui se traduit par une diminution de 30 à 50% de la puissance absorbée par le forage, une réduction de l'usure des tubes de forage, un recours plus fréquent aux vitesses de rotation élevées de l'outillage de forage et, en conséquence, un accroissement du rendement du forage de trous à de grandes profondeurs. Le procédé de l'invention permet d'obtenir une matière lubrifiante protègeant efficacement les tubes de forage contre la corrosion et prévenant , dans une certaine mesure, l'absorption du liquide d'injection. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. -REVENDICATIONS 1.- Un procédé de préparation d'une matière lubrifiante, notamment pour la surface extérieure d'une colonne de tubes de forage, du type consistant à préparer un mélange constitué par du "nigrol", dénomination commerciale d'un résidu de fractionnement du pétrole brut, notamment d'origine caucasienne, une paraffine et un bitume, à le chauffer de la température ambiante à la température de 10000, à le maintenir à cette température pendant 15 à 20 mn, et ensuite à le refroidir, ledit procédé étant caractérisé en ce que dans la composition du mélange on incorpore 30 à 45%, en masse, de polymères provenant de la production de colophane par extraction et constituant le résidu de cuve après l'isolement de la colophane et la rectification de l'essence de térébenthine et de l'huile de pin de flottation, on chauffe le mélange ainsi obtenu jusqu a une température de 250 à 30000 et on le maintient à ces températures pendant une heure. 2.- Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les constituants précités sont engagés dans les proportions suivantes (% en masse) : "nigrol" 45 à 55, polymères 30 à 45, paraffine 4 à 6, le reste étant du bitume. 3.- Matière lubrifiante, notamment pour la surface extérieure d'une colonne de tubes de forage, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé suivant l'une des revendications 1 et 2.