Brevet FR2463104A1 — publié le 19810220

1.- L'invention concerne un procédé pour la produc- tion d'une émulsion de ciment de faible poids spécifique utilisé Pour la cimentation des puits de pétrole et de gaz naturel. Lors de la cimentation des puits de pétrole ou de gaz naturel, l'émulsion de ciment est descendue par pompage à travers un tuyau et remplit alors progressivement l'espace vide entre la paroi du tuyau et la paroi du puits. C'est un processus très important qui a une influence considérable sur la durée de vie et de production du puits. Le poids spécifique de l'émulsion de ciment a une grande importance pour la cimentation et pour les résultats que l'on peut en attendre. Lors du forage des puits à travers des zones de haute pression, on utilise par exemple une émulsion de ciment de poids spécifique élevé, afin d'obtenir une plus grande résistance et contrCler l'écoulement durant les travaux de cimentation. En forant des puits à travers des zones de faible pression, et des zones dans lesquelles les boues de forage peuvent pénétrer aisément, il est toutefois nécessaire d'utiliser une émulsion de ciment à faible poids spécifique, et le but de l'inven- tion est justement de produire une émulsion de ciment à faible Poids spécifique qui soit adaptée à la cimentation en rapport avec les puits de pétrole et de gaz naturel. On sait que le poids spécifique de l'émulsion de ciment peut être réduit en augmentant la proportion d'eau, et afin d'absorber la quantité accrue d'eau, on ajoute des matières type bentonite, puzzolane, terres diatonnées, perlite, verre soluble et/ou gilsonite. Parmi ces matières, c'est la bentonite qui est adourd'hui utilisée le plus fréquemment dans les émulsions de ciment, et elle l'est dans des concentrations qui représentent de 1 à 12 % en poids du ciment. On peut noter que par addition de 12 % de bentonite on obtient un poids spécifique d'émulsion se montant à 15 kg/dm3, alors qu'en utilisant du -verre soluble, du puzzolane et des terres diatonnées, la teneur relativement élevée de ces matières en acide silicique, va lier jusqu'à un certain degré l'hydroxyde de calcium qui est formé durant le durcissement et le transformer en un composé moins soluble et plus stable. En employant ces matières on obtient ainsi une résistance relativement plus élevée après durcissement que celle obtenue en utilisant la bentonite. Un autre additif est constitué par la poussière de Sio2 amorphe, finement divisée, que l'on peut faire précipiter à 2.partir de la fumée des hauts fourneaux produisant du silicium métal ou du ferro-silicium, mais on ne l'a pas utilisé jusqu'à Présent pour les émulsions de ciment destinées à la cimentation des puits de pétrole et de gaz naturel. Selon le procédé de l'invention, on emploie Comme produit de base un ciment pour puits de pétrole agréé par l'API (American Petroleum Institute), auquel on ajoute 1-50 % en Poids de poussière de silice qui a été précipitée à partir de la fumée de hauts fourneaux électriques produisant du silicium métal ou du ferro-silicium. Cette poussière est très réactive et elle est constituée principalement par SiO 2, avec des quantités négligeables d'impuretés. la poussière de silice peut être mélangée à l'état sec avec le ciment, après quoi on ajoute des quantités suffisantes d'eau pour obtenir une émulsion de poids spécifique se montant à 1,19 - 1,91 kg/dm3. La quantité d'eau peut être réduite par addition de matières dispersantes, de manière connue. D'autres additifs connus peuvent également être utilisés si nécessaire. Il est également possible de produire d'abord une émeasion de poussière de silice et des composants dispersants éventuels, et de transporter ce produit sous forme d'émusion sur le lieu de l'emploi, o il va être mélangé directement avec le ciment pour puits de pétrole. les proportions de mélange et le poids spécifique vont rester les mêmes qu'au cas o la poussière de silice est mélangée au ciment à l'état sec. Pour un rapport de mélange poussière de silice/ ciment de 33: 67, on obtient des poids spécifiques de 1,37 - 1,85 kg/dm3 et une résistance à la pression de 3890 psi soit 27,3 kg/ cm2 avecèds composés dispersants, et 440 psi soit 30,93 kg/cm2 lans additif. Avec la proportion de mélange mentionné ci-dessus, une quantité d'eau de 92,7 % en poids du mélange peut donner un poids spécifique d'émulsion de 15 kg/dm3. Si l'on désire obtenir un poids spécifique plus élevéj il faut ajouter un dispersant. -L'émulsion décrite va donner en durcissant un béton serré, peu poreux, et ayant une résistance élevée à la compression..Comne on le sait, il est très important que le béton Pour les opérations offshore soit dense afin d'empêcher que le pétrole et le gaz d'un gisement ne pénètre dans le béton à travers celui-ci, dans un autre gisement. 3.- REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la production d'une émulsion de ciment de faible poids spécifique pour la cimentation de puits de pétrole et de gaz naturel, caractérisé en ce que le ciment pour puits de pétrole est mélangé avec de la poudre de silice qui a été précipitée à partir de la fumée de hauts fourneaux électro- métallurgiques produisant du silicium métal ou du ferro-silicium, de l'eau et des dispersants éventuels, la poussière étant ajoutée en proportions de 1-50 % en poids de la matière totale. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poussière de silice est mélangée avec le ciment alors que les deux composants sont à l'état sec, après quoi l'on ajoute suffisamment d'eau au mélange pour obtenir une émulsion ayant le poids spécifique désiré. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poussière de silice est d'abord mélangée avec de l'eau et des dispersants, puis l'émulsion ainsi formée est mélangée avec le ciment pour puits de pétrole.