Brevet FR2394596A1 — publié le 19790112

La présente invention a pour objet une nouvelle composition de fluide pour les opérations de forage de mise en production et de reconditionnement des puits de pétrole, plus généraleitent désignées par les termes de"complétion" et "work-over". de résultat d'une complétion Ou d'une reprise de puits depend de noitr breux paramètres et notamment du fluide à utiliser pendant les opérations. le choix de celui-ci a souvent été négligé et en fonction des difficultés ou dis- ponibilités locales on a souvent utilisé des boues de forage mal définies ou mal adaptées, ou des compositions commerciales très onéreuses, dont l'inefficacité et le manque de spécificité contribuent à des pertes considérables de tertps, de production, tout en nuisant à l'économie de l'exploitation. Le fluide, objet de l'invention, utilisable indifferemment en fonction de complétion ou de work-over, permet de remédier aux inconvénients cités, par la sinplicité de sa cowposition, son aptitude s s'adapter aux différentes régions du monde, sans domnage pour les formations rencontrées et à couvrir tous les impé- ratifs des opérations de forage, mise en production,work-o'er. Ce fluide répond en outre aux exigences écologiques, supporte un stockage prolongé dans des conditions climatiques sévères et présente des avantages économiques évidents. les fluides de complétion généralement utilisés jusqu'alors sont des saumures, des baues ou des mousses. les saumures contiennent de l'eau et un électrolyte - Selon les densités requises l'électrolyte est choisi dans le groupe des chlorures de Potassium, sodium ou calcium pour les densités légeres, et dans le groupe du bromure de calcium ou du chlorure de zinc pour les densites lourdes. Ces saumures peuvent entre épaissies avec un viscosifiant et un réducteur de filtrat. Parmi les visoosifiants on peut citer : l'attapulgite, la gomme de guar, la bentonite, les polymères. les réducteurs de filtrat sont choisis dans le groupe de la carboxyméthylcellulose, l'amidon, et les solides, destructibles ou non, tels que la dolomie ou le carbonate de calcium. Ces compositions de saumures ne permettent pas un contrôle rhéologigue et un contrôle du filtrat suffisants. Elles sont souvent corrosives et parfois toxiques, ne résistent pas à des températures élevées et présentant des risques de colmatage. Les boues à l'huile ou les boues émulsionnées inverses sont d'un coût élevé, en outre elles sont polluantes et colmatantes avec des @ risques d'explo- sion. Quant aux mousses, si elles ne sont pas colmatantes, elles présentent une faible pression hydrostatique avec risque d'éboulement, et se liquéfient à des profondeurs supérieures à 1000 mètres, Q qui ne permet plus de contrôler le puits. En vue de remédier à ces divers inconvénients et conformément à l'invention, le fluide type est une saumure viscosifiée, contenant de fines particules de carbonate de calcium à granulométrie déterminée, dont tous les éléments sont destructibles à l'acide, ce qui permet de contrôler les formations productives et de réduire les risques d'endommagement de la matrice grâce à l'action synergique des composants. Le fluide objet de l'invention comporte essentiellement les constituants suivants - Eau douce ou Eau salée - Un électrolyte variable suivant l'alourdissement nécessaire, et le type de formations traversées - Un possymbre non ionique, soluble à l'eau dérivé de la cellulose dont les solutions pseudo-plastiques ne sont pas affectées par les cations et présentent une large gamme de viscosités. - Un réducteur d'invasion sélectionné de granulométrie détermi née en fonction des caractéristiques pétrophysiques de la for mation. - Un anti-mousse. - Eventuellement des inhibiteurs de corrosion selon le type de saumure utilisé et les conditions du champ. Le polymère non ionique viscosifiant est choisi dans le groupe des Hydroxyéthylcelluloses H.E.C dont certaines sont vendues par la Société HERCULES sous la marque déposée NATROSOL HHR250, et NATROSOL HHXR250. Le NATROSOL HHXR est une granulométrie plus fine, donc plus rapidement hydratable. Les NATROSOLS résultent du traitement de la cellulose avec l'hydroxyde de sodium et l'oxyde d'éthymène. L'hydroxyléther obtenu, purifié est une poudre blanche fine qui peut présenter deux degrés de substitution désignés comme 180, et 250. Le degré de substitùtion désigne le nombre moyen de positions hydroxyles substituées sur chaque unité d'anhydroglucose de la molécule de cellulose. Le degré 250 semble plus spécifique pour les applications envisagées. En outre les types HHR et HHXR, correspondent à des qualités où l'hydratation a été ralentie de sorte que les particules ne forment pas de grumeaux dans l'eau, quant au signe X il désigne une mouture plus fine améliorant la dispersion. En tant que réducteur a1 invasion on choisit le carbonate de calcium, tel que celui de la Société OMYA connu sous les nons corrurerciaux, DURCAL et -Granicalcium, par exemple : DURCAL pour des granulatétries jusqu' 0,35 m. Granicalcium pour des granulometrees supérieures. Ces produits sont obtenus à partir d'une roche métamorphique broyée et sélectionnée par voie sèche. La granulométrie utir lisée varie avec le diamètre des pores de la formation, et le--dia- - mètre des grains larges est de préférence au moins égal.au tiers -du diamètre des pores de la formation. En fait on utilise une gamme étendue de particules de tailles différentes, aussi bien des larges pour assurer des ponts, que de très petites pour former un cake dé faible perméabilité. L'anti mousse est choisi parmi des produits commerciaux standards tels que émulsions de silicone, stéarate d1alumime etc.. Les électrolytes tels que les chlorures de socium, de potassium, de calcium et de zinc; ainsi que le bromure de calcium sont des produits techniques d'approvisionnement facile, employés comme alourdissants ou inhibiteurs d'argile. Ils peuvent être utilisés seuls ou en mélange tels que C1 Na + C12Ca, ou Cl2Ca +Br2 Ca, ou Zn C12 +Ca C12. Les inhibiteurs de corrosion sont choisis selon les circonstances parmi les antioxydants, les produits aminés ou autres produits commerciaux connus. Enfin, dans le cas où le fluide de -complétion doit être utilisé en tant que fluide d'annulaire dit fluide de packer, ou pour des périodes exceptionnellement longues, il est prudent d'ajouter au moment de la préparation de ce fluide des bactéricides qui sont également inhibiteurs de corrosion. La préparation du fluide peut se faire directement sur- le chantier en procédant dans l'ordre suivant. 1 - Préparation de la saumure eau + électrolyte La saumure peut selon les nécessités avoir une densité de 1 à 1.40 et contenir pour les densités ne dépassant pas 1.20 jusqu'à 400 Rg d'électrolyte par mètre cube de saumure, alors que pour les saumures lourdes la teneur en électrolyte peut aller jusqu'à 1000 Kg par m3 de saumure. I1 est préférable de maintenir le PH au voisinage de la neutralité, ou légèrement alcalin, par addition- d'-hydroxyde de sodium. 2 - Addition de l'hydroxyéthylcellulose seule ou mélangée avec le Carbonate de calcium. Le NATROSOL est ajouté lentement à un rythme d'environ 10 à 15 minutes par 25 Kg sous agitation modérée. La dissolution se fait parfaitement sans grumeaux, et peut encore être améliorée en mélangeant le NATROSOL avec le carbonate de Calcium. On fait de préférence le prémélange des matériaux ses NATROSOL et DURCAL. - Hydratation On maintient une agitation modérée pendant 40 a 60 minutes pour obtenir le maximum de viscosité, au cours desquelles on peut introduire les autres additifs. La viscosité du fluide type est ajustable sans limite, la teneur moyenne en NATROSO-L est de 5g/litre correspondant a une vis cosité MARSH de 58 secondes. Le fluide type contient de l'eau, au moins 1 électrolyte dans une proportion d'au moins 40 g/litre, de 1,5g/l a 7 g/litre d'hydroxyéthyleellulose, de 25 g a 100 g de carbonate de calcium et un antimousse. Eventuellement on ajoute des inhibiteurs de corrosion et des bactéricides. La densité peut être ajustée par addition de gas-oil ou d'hydrocarbure pour les densités inférieures a 1, et, par addition d'électrolyte ou de carbonate de calcium pour les densités supérieures. Suivant l'alourdissement, cette valeur varie et diminue pour atte4ndre 1,5 g/l a une desnité de 1.70. Ce fluide pseudoplastique. 9 viscosité apparente peu élevée, peut être injecté a des pressions inférieures a la moyenne. La température n'a pratiquement aucune importance sur le comportement du fluide au dessous de 60"C. Au dessus de 800C, la viscosité du fluide diminue. On pallie cet effet ne faste en augmentant la concentration en NATROSOL Aux environs de 9 g/l. Mais ces fluides sont stables jusqu'à 1500C, et, peuvent être stockés au dela de 22 jours a 600C. Le NATROSOL étant un produit biodégradable après 30 jours a température ambiante,.sans traitement spécial, le fluide n'est pas polluant en mer. Suivant le type de terrain rencontré on adapte la granule mètrie du réducteur d'invasion au diamètre des pores. En pratique pour tout terrain dont le diamètre des pores est inférieur a 100 microns, on utilise du DURCAL 10 dont la gamme de granulométrie est comprise entre 4 et 40 microns, et, dont le diamètre statistique moyen est 10 microns. La quantité idéale est comprise entre 25 et 50 g/litre, et peut aller jusqu'à 100 g/litre. Dans le cas particulier où il se produit des fissures et des vacuoles, on prépare un bouchon épais de fluide de complé- tion contenant 7g/litre de NATROSOL dans lequel on mélange 4 types de granulométrie, de carbonate de- calcium pur destructible a llaci- de ayant un étalement granulométrique moyen allant-de 0,55 mm. a 13 mm. Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif mais non limitatif. EXEMPLE I : T fond " 60 C densité demandée : 1,25 : Type de formation : grès argileux très sensibles a l'eau douce presque indifférents aux saumures : (CINa - ClK) a 40 g/l : pores : 0,-3 microns COMPOSITION FLUIDE Eau : NaOH : 1 g/l pH 9 : NaCl : 350 g/l d : 1,20 : : HEC HHR 250 : 5 g/l : DURCAL 10 : 250 g/l complément -d'alourdissement : : Antimousse : 0,01 g/l :Opérations devant durer moins de 7 jours à 600C pas de bactérici de. :La protection corrosion étant assurée par pH basique. EXEMPLE II Type formation: carbone fissuré : T fond : 70 - 800C densité : 1,17 : g fissures : 0,7 cm à 2 cm (avant ou après acidifica-: tion) COMPOSITION FLUIDE Eau NaOH : 1 g/l pH 9 NaCl : 220 g/l : HHR 250 : 7 g/l DURCAL 10 : 25 g/l Antimousse : 0,01 g/l Bouchons colmatants temporaires - si pertes Eau NaOH : 1 g/i pH9 CINa : 150 g/l HHR 250 | 7 g/l DURCAL 10 : 25 g/l Granicalcium0000:25 g/l " 00 :25 g/l " i :25 g/l Le fluide objet de I'invention,testé, en forage de couches productrice a donné d'excellents résultats. I1 répond aux impératifs dus aux facteurs de formation, (pression et température) en contrôlant sans dommage les caractéristiques pétrophysiques du réservoir. Il répond aux impératifs dûs aux facteurs mécaniques en s'adaptant à l'équipement de production. La simplicité de sa préparation et sa durée de stockage en font un élément d'opération économique. I1 répond aux impératifs dûs aux facteurs chimiques compatibilité avec le fluide déjà en place dans le trou, protection contre les différents types de corrosion, prévention de la formation d'émulsion entre le filtrat et le fluide, non contamination par le ciment, l'eau salée, le fluide de traitement. Enfin, il ne pollue pas en mer et ne présente pas de risques d'incendie. Pour résumer les avantages essentiels du fluide objet de l'invention on peut dire que - tous les produits qui le composent sont solubles à l'acide et peuvent être facilement détruits - il peut couvrir toutes les gammes de densité de 1 à 1.85 - le contrôle de la viscosité est précis, souple et stable - l@ système n'est pas affecté par les contaminants cou rants - la filtration est modérée et contrôlée à des valeurs inférieures à 20 cm3 (filtrat API) - le seuil de destruction du produit est compris entre 140 et 1730C - il protège au maximum les formations sans créer de col matages irréversibles I1 peut être employé dans les opérations de gravillonnage, reconditionnement, misen en production et même de forage lors de traversées de couches déplétées ou vacuolaires. REVENDICATIONS 1 - Fluide permettant de contrôler les formations productives d'hydrocarbures, de réduire les risques d'endommagement de la matrice, caractérisé par l'action synergique de ses consti tuants comportant essentiellement - de 1'eau douce ou salée - au moins un électrolyte - un polymère non ionique, soluble a l'eau,dérivé de la cellulose dont les solutions pseudo-plastiques ne sont pas affectées par les cations et présentant une large gamme de viscosités - un réducteur d'invasion sélectionné de granulomètrie déterminee - un antimousse et éventuellement, des inhibiteurs de corrosion et bactéridices. 2 - Fluide selon revendication 1, caractérisé en ce que l'elec- trolyte est choisi dans le groupe des chlorures de sodium, potassium, calcium, zinc et du bromure de calcium et qu'il peut comporter un mélange de ces produits. 3 - Fluide selon revendication 1 caractérisé en ce que le poly m@@e viscosifiant est une hydroxyethylcellulose du type NA- AOSOL HHXR 250et EHR 250. 4 - Fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réducteur d'invasion est un carbonate de calcium du type de marque déposée DURCAL et GRANICALCIUM Amont la granulométrie varie avec le diametre des pores de la formation, le diamè tre des grains les plus larges étant au moins égal au tiers du diamètre des pores. 5 - Procédé de préparation du fluide selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que - on prépare une saumure eau + électrolyte de densité 1 à 1.4 et de PH légèrement alcalin - on ajoute l'hydroxyethylcellulose seule pu prémélan gée avec le carbonate de calcium, lentement en un temps de 10 à 15 minutes pour 25 Kg de matériau sec sous agitation modérée. - on maintient l'agitation modérée 40 a 60 minutes pour obtenir l'hydratation et la viscosité souhaitée tout en introduisant les autres additifs. 6 - Fluide selon les revendications précédentes de densités ajus table de 0,9 1.8 préparé à partir d'un fluide type comportant essentiellement - de l'eau - au moins 40 litre d'électrolyte - 1,5 a 7 g/litre d'hydroxyethylcellulose - 25 à 100 g/litre dé; carbonate de calcium - un antimousse et éventuellement des inhibiteurs de corrosion et un bactéricide. 7 - Fluide selon la revendication 6 de densité inférieure a 1 carac- térisé en ce que la densité requise est obtenue par addition de gaz-oil ou d'hydrocarbure, au fluide type. 8 - Fluide selon la revendication 6 de densité supérieure caracté risé en ce que l'alourdissement est obtenu, par addition au flui de type,d'électrolyte ou de carbonate de calcium. 9 - Applications du fluide selon les revendications précédentes aux opérations de gravi-llonnage" de mise@en production, de reconduit tionnement et même de forage.