Brevet FR2452575A1 — publié le 19801024

La présente invention concerne la technique du forage et a notamment pour objet un dispositif pour le dégazage des boues de forage. L'application du dispositif faisant l'objet de l'invention est d'une efficacité maximale dans le forage des puits de pétrole et de gaz, ainsi que dans le forage de puits derrospection géologique. Le dispositif faisant l'objet de l'invention peut être appliqué dans l'industrie chimique, la préparation des minéraux, l'industrie pharmaceutique et d'autres branches de la production, quand il est nécessaire de dégazer des suspensions. On sait que, lors du forage avec circulation d'une boue de forage, le gaz de couche et l'air se dissolvent dans la boue de forage et, en outre, y sont retenus sous la forme de bulles très fines, vu que ces bulles ne peuvent vaincre la résist-ence opposée par la consistance de la boue. La présence de gaz dans la boue de forage provoque des changements notables de sa viscosité, de sa densité et d'autres propriétés. Or, la stabilité de ces propriétés est indispensable pour que les conditions de forage soient optimales. Un dégazage insuffisamment efficace de la boue de forage est l'une des causes principales des incidents et des complications liées aux éjections de boues, aux coulées et aux éboulements de terrains et de roches de la paroi du trou foré. In basse qualité du dégazage de la boue de forage abaisse fortement le débit deipompes et l'efficacité des autres matériels. Les performances technico-économiques de forage sont déterminées dans une large mesure par la qualité de la boue de forage employée et par le degré de son dégazage. ttn dégazage de qualité de la boue de forage radait le nombre d'incidents, améliore les conditions de fonctionnement du matériel, contribue à la réduction des dé@e@ses de matériaux noue la conservation des propriétés de la Moue de forage. De la sorte, le dégazage de qualité de la boue de forage est un traitement primordial dans le forage, ayart une inf ] uence marquée sur les performances technicoéconomiques du forage. Tous les dispositifs existant à l'heure actuelle pour le dégazage des boues de forage permettent d'éliminer à des vitesses différentes et avec des degrés de aualité différents une certaine partie du gaz se trouvant dans la boue de forage en circulation. Toutefois, tolus ces dispositifs présentent une série d'inconvénients inhérents au principe du dégazage lui-même sur lequel ils sont fondés. Par exemple, dans les dégazeurs à chambres sous vide il est nécessaire de créer un vide poussé pendant un temps prolongé, jusqu'à ce que lns bulles de gaz remontent à la surface. Le gaz dissous se sépare lentement et il reste en majeure partie dans la boue. Les hydrocyclones dégagent encore moins la boue de forage, car les forces centrifuges agissantes, la valeur de dépression et la durée du dégazage dans un hydrocyclone sont insuffisantes pour la séparation du gaz. On connaît un dispositif pour le dégazage des boues de forage, comprenant un corps ayant une sortie et une entrée nour ia #nI3e de forage, et des @lateaux coniformes disposés dans ce corDs avec alternance. Certains des plateaux sont calés sur un axe monte verticalement, et les autres sont fixés au corns, qui est mis en communication avec une source de vide. Dans ces dispositifs, la boue de forage arrive sur les plateaux coniformes et est dégazée par le vide cree dans le corps. La structure de la boue de forage n'est nas perturbée lors de son passage à travers un tel dispositif, aussi les bulles de gaz très fines ne sont-eller pas éliminées de la boue de forage. Fn outre, il faut créer un vide poussé, en présence duquel il devient nécessaire de réguler le débit de la boue de forage à entrée et à la sortie du dégazeur. On s'est donc proposé de créer un dispositif pour le dégazage des boues de forage, dans lequel les plateaux seraient réalisés et montés de façon à assurer un degré de dégazage de la boue de forage plus élevé, avec des frais relativement bas. La solution consiste en ce que, dans le dispositif pour le dégazage des boues de forage, comprenant un coros ayant une entrée et une sortie pour la boue de forage, et des plateaux disposés dans ce corps avec alternance, certains de ces plateaux étant calés sur un axe monté verticalement, et les autres plateaux étant fixés à la paroi intérieure du corps, qui est mis en communication avec une source de vide, d'après l'invention les plateaux sont réalisés en un matériau électroconducteur et raccordés, via un inverseur de polarité, à une source de courant continu, l'axe étant sollicité dans la direction verticale par un ressort et lié mécaniquement à un vibrateur pour le secouement de la phase solide déposée sur les plateaux. Il est avantageux de réaliser les plateaux coniques en treillis. Cela provoque le fractionnement du flux de boue de forage en une multitude de filets fins et intensifie le dégazage de la boue. Il est souhaitable d'utiliser en tant que vibrateur un vibrateur pneumatique. Par variation du débit d'air admis au vibrateur pneumatique, on peut facilement réguler la fréquence des vibrations des plateaux coniformes en fonction de la quantité de gaz se trouvant dans la boue de forage. On peut utiliser en tant que source de vide une pompe à éjecteur, raccordée par son entrée à la sortie d'air du vibrateur pneumatique. L'utilisation d'une pompe à éjecteur en tant que source de vide et son raccordement au vibrateur pneumatique rerrnette#+, d'une par, d'économiser l'énergie grâce à l'uti ] isation de l'air d'échapsement, et d'autre part, de réguler automatiquement la dépression dans le corps en fonction de la quantité de gaz se trouvant dans la boue de forage. Le dispositif pour le dégazage des boues de forage conforme à l'invention permet un dégazage toussé de la boue de forage, par des moyens techniques simples et fiables. I'a-ction simultanée exercez sur la boue de forage par le champ électrique et les vibrations assure un dégazage efficace de la boue de forage à grand rendement. Le grand rendement conjugué à l'élévation de la qualité de la boue de forage et, en conséquence, l'abaissement des frais de réactifs chimiques, rendent l'utilisation du dispositif économique. Plus bas on donne la description d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention, avec référence eu dessin unique annexé, qui représente un dispositif pour le dégazage des boues de forage conforme à l'invention, en coupe longitudinale. Le dispositif pour le dégazage des boues de forage comprend un corps I auquel sont connectées des tubulures2 et 3. La tubulure 2 constitue l'entrée de la boue de forage à dégazer, et la tubulure 3 constitue la sortie de la boue de forage. Dans le corps I est monté verticalement un axe 4, sur lequel sont fixés avec un certain espacement des plateaux coniformt 5. L'axe 4 est sollicité dans la direction verticale par un ressort 6, interposé entre lui et le corps 1. A l'aide d'une pièce intermédiaire 7, des plateaux coniformes 8 sont fixés à la paroi intérieure du corps 1. .TJne telle fixation des plateaux 8 est commode pour l'assemblage et le démontage. Les plateaux 5 sont montés de façon que leur concavité soit orientée dans un sens, et les plateau 8, de façon que leur concavité soit orientée dans le sens opposé. Les plateaux 5 et 8 sont réalisés en trellis électroconducteur. Torse telle réalisation des plateaux 5 et 8 permet de fractionner le courant de boue de forage en une multitude de filets fins, ce oui intensifie le dégazage de la boue de forage. Les plateaux 5 et 8 réalisés en matériau électrocon- ducteur, jouent le role d'électrodes et sont raccords à une source 9 de courant continu, via un inverseur de polarité 10 comportant un relais temporisé. Le c > .angement de la polarité des électrodes dans le temps prévient la formation, sur les électrodes chargées positivement, d'un gâteau dense constitué par les particules d'argile chargées néça- tivemant et abaissant la vesse de dégazage. Pour le secouement du dépôt se formant sur les plateaux 5, l'axe 4 vst accouplé à un vibrateur pneumatique 11. Pour le secouement du dépit se formant sur les plateaux on peut aussi utiliser d'autres vibrateurs connus appropriés. Pouroréeruna dépression dans le corps 1, il est prévu une source 12 de vide. Dans l'exemple décrit, cette source est une pompe à éjecteur, affectée du même chiffre de référence 12. La chambre de dépression 13 de la pompe 12 à éjecteur est raccordée par une tubulure 14 à l'enceinte du corps 1. L'éjecteur 15 de la pompe 12 à éjecteur est raccordé à la sortie d'air du vibrateur pneumatique Il. Le dispositif pour le dégazage des boues de forage fonctionne de la façon suivante. La boue de forage débarrasée des débris arrive dans l'enceinte du corps 1 par la tubulure 2. En ruissellent suivant les plateaux 5, 8 et à travers leurs mailles, la boue de forage ferme le circuit électrique connecté à la source 9 de courant continu. Le rôle d'électrodes rour la circulation du courant électrique à travers la boue de forage est ou par les nlateaux coniformes 5, 8 en treillis. la zone des électrodes 5, 8 est 'e.siège de réactions électrochimiques, à l'issue d essuelles les particules d'argile chargées négativement se groupent auprès des électrodes positives 5 ou P . La structure de la boue de forage est perturbée et les gaz se dégagent libremert He la bolte de forage, ce clii est aussi favorisé par les vbbra- tions des électrodes (plateaux coniaues 5). D'autre nart, les vibrations ne permettent pas aux particules d'argile de se déposer sur les électrodes 8 quand elles sont positives. Si les particules d'argile se déposent sur les électrodes 8 on change la polarité des électrodes à l'aide de l'inverseur 10. Le gaz libre, ainsi que l'oxygène et l'hydrogène se dégageant lors des réactions chimiques, s'amassant dans la partie supérieure du corps 1, qui est mise en communication avec la chambre 13 de dépression de la pompe 12 à électeur. L'air détendu sortant du vibrateur pneumatique 11 entre dans l'éjecteur 15 de la pompe 12. En sortant à grande vitesse de l'éjecteur 15, l'air crée une dépression dans la chambre 13 et aspire les gaz s'amassant dans le corps 1. Vu que la structure de la boue est radicalement perturbée et que la boue ruisselle en filets fins, son dégazage n'exige pas un vide poussé. La dépression créee par la pomne 12 à éjecteur est bien suffisante à cet effet. Comme la tubulure d'entrée 2 et la tubulure de sortie 3 sont complètement remplies par la boue, il n'y a pas de communication directe avec l'atmosphère. Ceci permet de créer une petite dépression dans le corps 1.L'obtention de cette dépression ne requiert pas la fermeture de l'entréeetdela sortie de la boue de forage, nécessaire dans les dégazeurs de type similaire. La boue de forage dégazée sortant par la tubulure 3 va au circuit de circulation. L'application de l'invention élève la qualité de 1 a boue de forage et, de ce fait, réduit les frais de réac tifs chimiques pour le maintien des paramètres nécessaires de la boue de forage. En définitive, elle augmente la productivité du travail dans le forage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si cerles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour le dégazage des boues de forage, du type comprenant un corps ayant une entrée et une sortie pour la boue de forage, et des plateaux disposées dans ledit oerps en alternance, certains de ces plateaux étant calés sur un axe monté verticalement, et les autres plateaux étant fixés à la paroi intérieure du corps, qui est mis en communication avec une source de vide, caractérisé en ce que les plateaux sont réalisés en matériau électroconducteur et raccordés, via un inverseur de polarité à une source de courant continu, l'axe sur lequel sont fixés les plateaux étant sollicité dans la direction verticale par un ressort et lié mécaniquement à un vibrateur pour le secouement de la phase solide déposée sur les plateaux. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plateaux sont réalisés en treillis. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le vibrateur utilisé est un vibrateur pneumatique. 4. Dispositif selon l'une des revendicatiors 1, 2, et 3, caractérisé en ce que la source de vide est une pompe à éjecteur dont l'entrée est raccordée à la sortie d'air du vibrateur pneumatique.