Brevet FR2473054A1 — publié le 19810710

La présente invention concerne des compositions et procédés perfectionnés pour des trous de forage tels que des puits de pétrole, des puits de gaz ou similaires. Plus parti- culièrement, l'invention se rapporte à des fluides de forage de haute densité qui contiennent des agents alourdissants abrasifs. Les fluides de forage utilisés pour le forage de puits de pétrole, de puits de gaz et de trous semblables dans le sol, sont couramment constitués par des mélanges à base d'eau qui contiennent des argiles ou d'autres matières col- loidales ainsi que certains additifs qui sont employés en fonction des conditions de forage. Le fluide ou boue de fo- rage joue principalement le rôle d'un agent servant à trans- porter les débris produits par le trépan de forage jusqu'à la surface du sol. En outre, le fluide de forage sert de lu- brifiant pour le trépan et la tige de forage et il empêche la pénétration de fluides provenant du terrain, tels que du pétrole, des gaz et de l'eau salée, dans le trou pendant le déroulement du forage. Le fluide de forage remplit d'autres fonctions et il présente d'autres caractéristiques qui n'ont pas besoin d'être décrites en détail puisqu'elles sont bien connues et qu'elles ont été définies dans de nombreuses pu- blications, comme par exemple le livre de Walter F. Roger "Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluids", 3ème édition, Houston, Texas, 1963; le livre de Kirk-Othmer, "Encyclopedia of Chemical Technology", 2ème édition, New York, 1965, volume 7, pages 287-307. Comme indiqué ci-dessus, une des fonctions d'un fluide de forage est de maintenir dans la colonne de fluide se trou- vant dans le trou une pression hydrostatique suffisante pour empêcher l'entrée de fluides provenant du terrain dans le trou et, dans des circonstances extrêmes, d'empêcher un souf- flage du puits. En fonction des conditions de forage rencon- trées, on peut obtenir une pression hydrostatique suffisante presque avec l'eau de fond. Cependant, dans des circonstances normales, et habituellement à titre de précaution pour la sécurité, il est nécessaire, pour atteindre la pression hydrostatique désirée, de charger la boue avec un agent alourdissant approprié pour augmenter sa densité. Ces agents alourdissants se présentent généralement sous la forme de solides finement divisés qui sont constitués d'une-matière ayant une haute densité intrinsèque. L'agent alourdissant le plus couramment utilisé est constitué par de la baryte finement broyée, bien qu'on ait utilisé dans d'autres cas des oxydes de fer, de la célestine, de la galène et d'au- tres matières. La baryte, du fait de sa densité relative- nient élevée, de son insolubilité, de son inertie chimique et de sa bonne disponibilité jusqu'à maintenant, a constitué un agent alourdissant de choix. Cependant, du fait que la disponibilité de la baryte diminue, on est en train de cher- cher d'autres agents alourdissants. En dehors du fait que les sources de baryte sont en train de s'appauvrir, et sont même pratiquement inexistantes dans certaines régions du monde o l'activité de forage est élevée, la baryte constitue un matériau relativement mou, de dont la dureté est comprise entre 2,5 et 3,5 echelle/Mhos. Cette mollesse relative de la baryte affecte les propriétés rhéologiques de la boue de forage après que la baryte a été misé en circulation dans le trou pendant l'opération de forage. Dans l'opération de forage, l'ensemble du système en circula- tion se comporte un peu à la manière d'un broyeur fluidique du fait que les particules minérales plus molles sont sujet- tes à une attrition et diminuent en dimensions. Cette dimi- nution des dimensions des particules et l'augmentation de leur nombre total ont une influence directe sur l'augmentation de la viscosité de la boue de forage. On a proposé d'utiliser d'autres matières alourdis- santes que la baryte pour remédier aux inconvénients décrits ci-dessus en ce qui concerne des matières alourdissantes re- lativement molles comme la baryte, qui sont soumises à une désagrégation progressive. Le brevet GB 1 495 874 décrit l'utilisation d'ilménite et/ou d'hématite comme matière alourdissante pour des fluides de forage. En outre, le bre- vet colombien 9 396 décrit l'utilisation d'hématite spéculaire micacée comme agent alourdissant dans des fluides de forage. L'hématite spéculaire est un minerai naturel qu'on trouve en grande quantité sur la terre, sous différentes formes et en différentes puretés. Par exemple, l'hématite spéculaire micacée décrite comme agent alourdissant pour fluide de forage dans le brevet colombien 9 396 est un mine- rai micacé, lamellé, relativement mou et qui possède une structure feuilletée caractéristique. Cette forme d'hématite spéculaire micacée a tendance, au broyage, à former de très minces écailles plates et, lors de l'utilisation de cette matière dans un fluide de forage, ces écailles ont tendance à se désagréger aisément sous forme de très petites parti- cules qui provoquent une augmentation de la viscosité du fluide de forage. Cette hématite spéculaire micacée est essentiellement non abrasive dans les conditions existant dans un trou de forage. L'hématite spéculaire que concerne la présente inven- tion est un minerai non hydraté qui, bien qu'ayant dans l'en- semble une structure feuilletée, est dur et forme, lors du broyage, des particules ayant des bords abrasifs et irrégu- liers. Cette hématite spéculaire a une densité intrinsèque relativement élevée, c'est-à-dire une densité supérieure à env'jon 4,3 et elle présente une dureté d'environ 5 à 6échel- le/Mnhs Lors de son utilisation comme agent alourdissant dans un fluide de forage, l'hématite spéculaire selon l'in- vention n'a pas tendance à se désagréger en petites parti- cules qui modifieraient considérablement les propriétés rhéo- logiques du fluide de forage. Cependant, du fait de sa dureté intrinsèque, l'hématite spéculaire selon l'invention est assez abrasive et elle peut produire une usure excessive sur l'équi- pement de forage, en particulier la tige de forage et le tré- pan. Du fait que la recherche de pétrole et de gaz se traduit par le forage de puits de plus en plus profonds, une usure ou érosion excessive de la tige de forage et du trépan crée des difficultés de plus en plus importantes. La présente invention a pour objet de fournir un fluide de forage perfectionné; un fluide de forage perfectionné qui peut utiliser dés agents alourdissants abrasifs et relativement durs; un procédé perfectionné de forage d'un trou en uti- lisant un fluide de forage qui contient un agent alourdissant relativement dur. Suivant un mode de réalisation, l'invention concerne un fluide de forage à base d'eau qui contient un agent alour- dissant formé d'hématite spéculaire non hydratée et un agent anti-usure qui est dispersable dans l'eau et qui est présent en quantités suffisantes dans le fluide de forage pour ré- duire sensiblement la capacité d'abrasion du fluide de forage. La granulométriede l'agent alourdissant utilisé dans le fluide de forage doit être telle qu'au moins 85 % en poids dudit agent traverse un tamis d'ouverture de mailles de 0,044 mm. La quantité d'agent alourdissant présent dans le fluide de forage varie en fonction des conditions de forage rencontrées mais en général, cet agent est présent en quantités suffisan- tes pour augmenter sensiblement la densité du fluide de forage. Conformément à un autre mode de réalisation, l'inven- tion concerne un procédé de forage de terrain, caractérisé en ce que le fluide de forage défini ci-dessus est mis en circu- lation dans le trou pendant l'opération de forage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins an- nexés sur lesquels: Fig. 1 est un graphique donnant la perte pondérale d'abrasif qui est obtenue avec différentes compositions du fluide de forage; sur cette figure l'échelle des abscisses indique la durée d'agitation en heures (h),tandis que l'é- chelle des ordonnées indique la perte de poids par abrasion en % Fig. 2 est un graphique donnant les caractéristiques d'usure par abrasion de différentes compositions de fluide de forage; sur cette figure l'échelle des abscisses indique le couple en cm.kg tandis que l'échelle des ordonnées indi- que le taux d'usure en grammes/heure (g/h). Les agents alourdissants utiles dans les fluides de forage selon l'invention sont des minerais durs et non hy- dratés, ayant une masse spécifique d'environ 4,3 ou plus, comme par exemple l'hématite spéculaire. L'hématite spécu- laire est un minerai couramment disponible et qui est chimi- quement de l'oxyde ferrique (Fe203). Elle est décrite, par exemple, dans le livre de Ivan Kostov "Mineralogy" (Oliver & Boyd, Edinburg and London), lère édition anglaise (1968). Typiquement, l'hématite spéculaire contient 69,94 % de fer et 30,06 % d'oxygène. Il peut exister une certaine teneur en titane. L'hématite spéculaire est souvent mélangée à des oxydes de fer hydratés, du carbonate de fer et de la magné- tite ainsi que des silicates de fer. Cependant, des dépôts d'hématite spéculaire non hydratée sont disponibles et alors il n'est pas nécessaire d'enlever l'eau d'hydratation. Les agents alourdissants utiles dans la présente in- vention ont une densité d'au moins 4,3, de préférence d'au moins 4,5. Si nécessaire, on peut améliorer la qualité de l'agent alourdissant par des procédés métallurgiques connus, par exemple par flottation, en vue d'atteindre la densité minimale désirée. L'agent alourdissant a une dureté d'au moins 4,3 echelle-/ngs. De nombreuses qualités d'hématite spéculaire ont une dureté de 5 à 6. Pour leur utilisation dans la présente invention, les agents alourdissants ont une granulométrie telle qu'au moins 85 % en poids des parti- cules traversent un tamis ayant une ouverture de mailles de 0,044 mm et qu'au moins 98 % traversent un tamis de 0,074 mm d'ouverture de mailles. Plus avantageusement, la granulomé- trie doit être telle qu'entre 90 et 92 % des particules tra- versent un tamis de 0,044 mm d'ouverture de mailles. On peut obtenir la granulométrie désirée pour l'agent alourdissant par des processus de broyage bien connus. La quantité de matière alourdissante se trouvant dans le fluide de forage peut varier dans de larges limites en fonction de la densité désirée de la boue de forage. Cette den- sité est évidemment fonction des conditions de forage rencon- trées ou estimées. De toute manière, la quantité de baryte nécessaire pour atteindre la densité désirée de boue est bien connue et on peut commodément se procurer des tables indiquant cette relation. Du point de vue de la comparaison de la densité intrinsèque des agents alourdissants avec celle de la baryte, on peut utiliser ces tables de manière à déterminer la quantité d'agent alourdissant nécessaire pour obtenir des boues ou fluides de forage ayant la densité désirée. Comme indiqué précédemment, les agents alourdissants selon l'invention sont des matières qui sont relativement dures et par conséquent moins sujettes à une désagrégation progressive. Il en résulte que les agents alourdissants pré- sentent des caractéristiques d'abrasion relativement élevées qui peuvent provoquer une érosion excessive des équipements de forage tels que des pompes, des tiges de forage et des trépans pendant l'opération de forage. On a maintenant trouvé que, si on ajoute des agents anti-usure appropriés dispersa- bles dans l'eau aux fluides de forage réalisés avec les agents alourdissants relativement durs selon l'invention, on peut ré- duire la capacité d'abrasion du fluide de forage à un degré tel qu'on n'enregistre pas plus d'usure que celle qui est pro- duite avec des fluides de forage ayant une densité semblable et utilisant de la baryte plus molle comme agent alourdissant. L'agent anti-usure utilisé dans le fluide de forage selon l'invention doit être dispersable dans l'eau à un degré tel qu'il forme un colloide, une émulsion ou un autre système hétérogène de ce genre dans lequel l'agent anti-usure est généralement uniformément dispersé ou réparti dans la phase aqueuse. L'agent anti-usure doit être d'un type qui permette d'obtenir les propriétés rhéologiques désirées du fluide de forage. De préférence, l'agent anti-usure doit être une ma- tière qui, lorsqu'elle est présente en quantités suffisantes produit un fluide de forage utile qui contient les agents alourdissants durs conformes à l'invention, présentant des caractéristiques d'usure et/ou d'abrasion généralement sem- blables ou essentiellement identiques à celles obtenues avec un fluide de forage ayant sensiblement la même densité ou le même poids et contenant de la baryte comme agent alourdissant. On a trouvé que des agents anti-usure particulièrement effi- caces dans des fluides de forage selon l'invention à base d'eau fraîche sont ceux qui contiennent des acides gras tels que l'acide oléique, l'acide stéarique, l'acide linoléique, l'acide palmitique et des acides analogues. Ces acides gras se trouvent couramment dans les huiles végétales telles que l'huile de graines de coton, l'huile de soja, l'huile de mais, l'huile de ricin, l'huile de graines de lin, etc. Les acides gras, soit sous une forme pure soit sous la forme des huiles végétales mentionnées ci-dessus, sont mélangés à de petites quantités d'agents tensio-actifs ou autres en vue de les rendre dispersables dans l'eau. Ces agents tensio-actifs peu- vent comprendre, par exemple, des alcools à longue chaîne, des alcanolamines, des dérivés d'huile végétale sulfonée comme l'huile de ricin sulfonée, etc. Un agent anti-usure particulièrement efficace est constitué par un mélange d'huile de soja, d'alcools à longue chaîne et d'huile de ri- cinsulfonée. Cette composition et des matières semblables donnent des agents anti-usure excellents puisqu'il suffit de les ajouter en quantités relativement faibles au fluide de forage pour réduire la capacité d'abrasion à un niveau accep- table. En outre, puisqu'il suffit d'ajouter des quantités relativement faibles, il ne se produit que des altérations négligeables des propriétés Théologiques. La quantité d'agent anti-usure dans le fluide de fo- rage peut varier dans de larges limites mais elle est géné- ralement comprise entre environ 0,1 et 5 % en poids. Cepen- dant, en général, l'agent anti-usure ne nécessite d'être pré- sent qu'en quantité qui produise une réduction substantielle de la capacité d'abrasion du fluide de forage. De préférence, le fluide de forage contient des agents épaississants. Ces agents épaississants peuvent être consti- tués par des formations contenant de l'argile, comme du schiste ou des sables argileux qui sont rencontrés dans l'opération de forage et qui sont entraînés par le fluide ou boue de forage. En variante ou de façon additionnelle, on peut ajouter des argiles dans la boue. Comme exemples typiques et non limita- tifs d'argiles très colloidales.on peut citer des smectites, en particulier de la bentonite, de l'attapulgite et de la sépiolite, la bentonite constituant l'argile préférée.Une grande diversité d'autres matières dispersables dans l'eau, en particulier des colloîdes organiques, peuvent servir d'a- gents épaississants, notamment des dérivés de l'amidon, des dérivés de la cellulose, des polymères synthétiques tels que du polyacrylate de sodium, des gommes naturelles telles que de la gomme de guar, de la gomme de kiraya, des gommes bac- térielles telles que celles élaborées par certaines espèces Xanthomonas, et autres. On peut utiliser le cas échéant des mélanges de ces agents épaississants appropriés. La techno- logie d'utilisation de tels épaississants dans des boues de forage est bien connue des spécialistes dans ce domaine. Les différents agents épaississants présentent une large diver- sité en poids quant à leur efficacité, exprimée en nombre de kilos, qu'on doit incorporer à un baril (0,159 m3) de fluide ou de boue de forage d'un type donné pour obtenir une consis- tance désirée. En plus des agents épaississants, la boue de forage peut contenir éventuellement des agents de contrôle de perte de fluide, des agents de contrôle de viscosité, des additifs anti-mousse, des agents abaissant le point de congélation, et analogues. Il importe d'observer que, dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention o on fait intervenir les flui- des de forage définis ci-dessus, on peut ajouter, pendant le forage du trou, des quantités additionnelles de l'agent alourdissant et/ou de l'agent anti-usure pour maintenir ou modifier la densité et la capacité d'abrasion de la boue de forage. Les exemples ci-après illustrent, à titre non limita- tif, la présente invention. Les hématites spéculaires utilisées dans ces exemples ont été fournies par la Société U.S. Steel Corporation, ces hématites étant non hydratées et ayant une masse spécifique comprise entre 4,9 et 5,1. Exemple 1. On a préparé un fluide ou boue de forage de base en mélangeant avec agitation 25 grammes d'AQUAGEL (désignation commerciale d'une argile du type bentonite vendue par NL Baroid, Houston, Texas) et 50 grammes de schiste "Glen Rose" dans 350 ml d'eau pendant 20 minutes en utilisant un disposi- tif de dispersion à grande vitesse.- On a ensuite ajouté à la boue 5 grammes de Q-BROXIN (désignation commerciale d'un ligno- sulfonate vendu par NL Baroid, Houston, Texas), 5 grammes de CARBONOX (désignation commerciale d'un acide humique organi- que vendu par NL Baroid, Houston, Texas), 1,5 gramme de soude caustique et 4 grammes d'AKTAFLO S (désignation commerciale d'un agent tensio-actif pour fluide de forage vendu par NL Baroid, Houston, Texas), tout en assurant une agitation pen- dant 10 minutes dans le dispositif de dispersion. On a laissé reposer toute la nuit la boue ainsi préparée. Exemple 2. En utilisant la boue de base préparée dans l'exemple 1, on a préparé différentes boues de forage alourdies en uti- lisant de la baryte BAROID (désignation commerciale du produit vendu par NL Baroid, Houston, Texas) et de l'hématite spécu- laire. Des résultats d'essais des boues de forage alourdies ainsi produites sont obtenus pour une boue à 1,56 kg/l (tableau I), une boue à 1,92 kg/l (tableau Il) et une boue à 2,16 kg/l (tableau III). Désignation échantillon Boue de base en m3 BAROID, kg Hématite spéculaire, kg TABLEAU I A B 0,159 0,159 C A B ),159 0,159 Agitation (multi- mélangeur),min. Laminage à 66 C, h Vieillissement à 149 C,h o Viscosité plastiquemPa.s 54 Point d'écoulement,kg/m1 0,48 gel.10.S,.kg/m2 0,19 gel. lO mninkg/m 182 pH 184 Filtrat API,ml/30 min 3,0 Filtrat,149 C,35 kg/cm2, ml Résistance au cisaille- ment kg/m2 o 0,70 0,42 18; g2 0,3 0,1x 0,2 O 4 0,29 4 0,14 4 0,19 3,5 20 16 16 O O 1,18 0,24 0,24 4,5 12,4 1,05 0,29 0,29 ,0 16,4 4,8 4,8 A 0,159 B 0,159 A 0,159 B 0,159 1,25 0,19 0,24 9,0 3,5 1,25 0,24 0,24 9,0 4,0 oH o fN o c M CD TABLEAU II Désignation échantillon Boue de base,en m BAROID,kg Hématite spéculaire, kg A B 0,159 A B A B 0,159 0,159 0,159 0,159 0,159 A B 0,159 0,159 Agitation (multi-échangeur), min15 Laminage a 66 C,h 0 Vieillissement à 149 C,h 0 Viscosité plastique mPa.s Point d'gcoulement, kg/m2 gel.10 s, kg/m2 gel 10.min.,kg/m2 pH Filtrat API,ml/30 min Filtrat, 149 C,35 kg/cm2 ml Résistance au cisaille- ment kg/m2 Dose de matiêre alourdissante H = grande MOD=--modérée 0,77 0, 24 0,38 8,8 2,5 O 15 20 20 25 16 16 16 16 16 O O O O 16 0,09 0,19 0,24 8,7 2,5 1,63 0,29 0,38 0,24 0,09 0,09 0,34 0,24 0,48 8,4 2, 5 ,0 0,38 0,14 0,19 8,5 3,0 ,0 0,14 0,42 1,68 8,6 ,0 19,2 H Fi Fi 0,14 0, 09 0,09 8;4 8,0 7,7 MOD N w c w Désignation échantillon Boue de base,en m3 BAROIDkg Hématite spéculaire,kg A 0,159 TABLEAU III B A 0,159. 0,159 299. Agitation(multinmélangeur),min. Laminage à 66 C,h Vieillissement à 149 Ch Viscosité plastique mPa.s Point d'écoulement,kg/m2 gel.lO s,kg/m2 gel 10 mn,kg/m2 pH Filtrat API,ml/30 min. Filtrat,149 C,35 kg/cm2,ml Résistance au cisaillement kg/m2 O o o 0,048 9,9 ,0 15 16 16 0 O 0,19 0,14 0,19 ,1 ,0 43 18 0,34 0,14 *0,09 0,09 0,24 0,19 o0 0,14 0,14 0,19 9,0 6,0O 64,0 o 0,58 0,09 0,14 9,5 ,5 ' 118,0 25 16 16 16 16 H H ,76 ,95 ,0 0,58 0,29 1,74 8,4 48 19,2 H =.grand o ul B 0,159 A 0,159 B 0,15.9 A 0,159 B 0,159 Comme le montre une comparaison des résultats des tableaux I, II et IIIci-dessus, les fluides de forage prépa- rés avec de l'hématite spéculaire se comparent favorablement à une boue de forage classique préparée en utilisant de la - baryte comme agent alourdissant. Exemple 3. Pour contrôler les taux d'attrition comparatifs sous un fort effet de cisaillement des différents agents alourdis- sants dans des boues de forage, on a utilisé les boues de fo- rage à 1,92 kg/l des exemples 1 et 2. Comme le montrent les résultats du tableau IV ci-dessous, le taux d'attrition de l'hématite spéculaire est considérablement inférieur à celui de la baryte dans des boues de forage comparables. Cette ré- * sistance à l'attrition est avantageuse du fait qu'elle fait en sorte que les propriétés Théologiques du fluide de forage ne sont pas aussi susceptibles d'être modifiées pendant des opérations de forage o la boue est mise en circulation cons- tante dans le trou de forage. TABLEAU IV Analyse au tamis en % Absolu d'aug- voie humide % traver- mentation de sant un tamis de 0,044 mm finesse d'ouverture de mailles Boue initiale Boue finale Finale moins (15 minutes) ( 8 heures) initiale BAROID 93,2 97,0 3,8 Hématite spéculaire 92,0 93,0 1,0 Exemple 4. On a préparé une boue de forage à base d'eau en utili-- sant 15 grammes d'AQUAGEL et 60 grammes de schiste "Glen Rose" hydraté dans 350 ml d'eau, puis on a ajouté 300 grammes de l'agent alourdissant particulier à évaluer. Les boues contenant de l'hématite spéculaire ont été diluées avec 0,27 g/l de BARAFOS (désignation commerciale d'un composé de polyphos- phate vendu par NL Baroid, Houston, Texas). Pour contrôler les caractéristiques d'abrasion ou d'usure des boues pro- duites, c'est-à-dire l'influence de l'addition d'agents anti- usure, on a utilisé deux méthodes. Une méthode, désignée par A, a consisté à prendre en considération le phénomène d'usure provoqué par le mouvement des particules d'un fluide contre une surface métallique. Dans cette méthode, on a mesuré la perte globale de poids sur toute la surface. Méthode A. On a utilisé un mélangeur Hamilton Beach, Modèle 936, tournant à 15 000 tr/muLnpour produire, avec simulation en la- boratoire, des effets d'abrasion et de rupture de particules. Pour chaque boue de forage, on a utilisé dans le mélangeur une nouvelle lame qu'on a pesée afin de définir une référence pour l'activité abrasive. Périodiquement, on a examiné la lame pour déterminer sa perte de poids après différentes périodes d'agitation. On a&immergé les boues dans un bain de refroidis- sement pendant la phase de mélange afin d'éviter une surchauffe et une évaporation. On a réduit au minimum l'épaississement des boues alourdies en cours d'agitation en ajoutant du BARAFOS. Les résultats des essais des taux d'usure sont indiqués dans le tableau V ci-dessous. Désignation échantillon Boue de base,m3 BAROID,kg. Hématite spéculaire,kg A-310,92,6% tamis 0,044mm A-314,93,1% tamis 0,044mm BARAFOS,g/l 0,39 Additif anti-usure,g/1 Propriétés:Initiales viscosité plastique2, mPa.s18 Point d'écoulement,kg/m 0,14 gel.10 s. kg/m2 0,14 gel.lO mir kg/m2 0,58 pH 8,2 Propriétés: 4 h. viscosité plastique,mPa.s Point d'écoulement kg/m2 gel.lO s.kg/m22 gel.lO minikg/m pH 2,51 2,73 6,24 8,4 A 0,159 TABLEAU V B C 0,159 0,159 0,39 O 0,048 0,53 8,2 1,72 2,11 ,64 8,3 O 0,19 9,0 0,34 0,14 1,056 9,0 D 0,159 E 0,159 F 0,109 1,45 0,65 1 1 0,96 0,42 1,16 9,1 0,67 0,82 2,85 9,8 0,09 0,09 0,58 9,6 un 0,09 0,048 0,58 9,6 7,34 6,58 12,44 9,5 1,29 0,62 2, 11 8,9 -4 w ue CD Lq Désignation échantillon Propriétés:8 h viscosité plastique,mPla.s Point d'écoulement kg/m2 gel.10 s kg/m2 gel.lOmin, kg/m2 pH Usure par abrasion, poids lame,g Perte de poids de la lame,en % au bout d'une heure 2 heures 4 heures 8 heures TABLEAU V (suite) A B 2,34 2,64 ,04 8,2 ,17 0,24 0,47 0,94 1,52 1,87 2,35 ,23 8,2 ,15 0,50 0,98 1,93 3,23 C D 3,88 2,98 9,17 9,6 ,21 3,92 8,00 14,10 ,18 2,85 ,42 ,20 14,33 F ,19 E ,21 1,47 2,50 4,67 0% 2,64 4,86 8,56 w w On a utilisé une seconde méthode d'essai d'usure ou d'abrasion,désignée par B,cette méthode prenant en con- sidération le mouvement de surface4nétalliques l'une contre l'autre pendant qu'elles sont exposées à un écoulement fluidique. Dans la méthode B, l'objectif a consisté à mesurer la perte de poids sur la zone exposée à des charges. Méthode B Le bloc d'essai utilisé pour la mesure de pressions extrêmes (EP) a été modifié par usinage de façon à exposer une surface d'usure constante à l'élément à éprouver pendant les essais. On a sélectionné une vitesse d'anneau de 432 tr/m.inpuisque cela équivaut approximativement à une vitesse de rotation de tige de forage de 130 tr/m;in,cequi est assez classique dans des procédés de forage de puits. Des couples de différentes valeurs ont été appliqués à l'anneau et au bloc à cette vitesse pendant des intervalles de 15 minutes.On a mesuré le poids initial et le poids final du bloc d'essai et on a déterminé pour chaque boue une perte de poids du bloc considéré. On a ensuite déterminé le taux d'usure et on l'a calculé pour une heure. Les résultats sont indiqués dans les tableaux VI à VIII ci-après. Comme le montrent les résultats des tableaux V à VIII ci-après,1'hématite spéculaire présente,par comparai- son à la baryteune bien plus grande capacité d'abrasion. En référence au tableau V,on peut voir que l'addition d'un- agent anti-usure diminue grandement l'usure par abrasion d'une boue de forage alourdie avec de l'hématite spéculaire. Les résultats sont mis en évidence graphiquement sur la figu- re l,o une boue de forage alourdie avec de l'hématite spéculaire et ne contenant pas d'agent anti-usure (courbe A) est comparée avec une boue alourdie de façon semblable et contenant environ 10,8 g/l d'un agent anti-usure (courbe B) et une boue de forage classique alourdie avec de la baryte (courbe C). En référence aux tableaux VI à VIII et à la figure 2,on peut voir également que le taux d'usure de boues contenant de l'hématite spéculaire est bien plus grand que celui d'une boue classique alourdie avec de la baryte. Cependant,comme le montrent les courbes de la figure 2, l'addition de quantités relativement faibles d'un agent anti- usure diminue fortement les taux d'usure. Il est à noter,par exemple,que le taux d'usure d'une boue alourdie avec de l'hématite spéculaire (courbe A) qui est assez abrasive sans addition d'un agent anti-usure,présente une capacité d'abra- sion,lorsqu'elle est combinée avec environ 21,6 g/l d'un agent anti-usure (courbe D)) semblable ou essentiellement identique à celle d'une boue de forage classique alourdie avec de la baryte (courbe C). Même pour des quantités relati- vement faibles d'agent anti-usure,c'est-à-dire 10,8 g/l (courbe B),la capacité d'abrasion est fortement diminuée. On voit par conséquent qu'on peut préparer des boues de forage très améliorées,présentant d'excellentes propriétés rhéologiques,avec des agents alourdissants durs ou relativement durs,sans provoquer d'usure et d'abrasion excessives,lorsque la boue de forage contient additionnelle- ment un agent anti-usure tel que décrit ci-dessus. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation,sans pour cela sortir du cadre de l'invention. TABLEAU VI Agent alourdissant Charge,cm.kg Vitesse anneau,tr/min Vitesse anneau m/s Période d'usure,min 112,5 \', 0,78 112,5 0,78 BAROID 225 225 432 432 0,78 0,78 15 0,78 338 450 432 432 0,78 0,78 15 Poids initial bloc,g Poids final bloc,g Perte de poids,g Taux d'usure g/h 9,8453 9,8401 0,0052 0,0208 Taux moyen d'usure g/h 9,8401 9,8357 0,0044 0,0176 9,8183 9,8100 0,0083 0,0332 0,0192 9,8100 8,8026 0,0074 0,0296 0,0314 9,7690.9,7562 9,7143 9,7005 9,7562 9,7423 9,7005 9,6852 0,0128 0,0139 0,0138 0,0153 O,0512 0,0556 09ES2 0,0612 0,0534 0,0582 0,78 %0 w TABLEAU VII Agent alourdissant Charge,cm.kg Vitesse anneau,tr/min Vitesse anneau m/s Période d'usure,min Poids initial bloc,g Poids final bloc,g Perte de poids,g Taux d'usure g/h HEMATITE SPECULAIRE 56, 1 0,78 9,4625 9,4523 0,0102 0,0408 56,1 0,78 9,4523 9,4445 0,0078 0,0312 112,5 0,78 9,4443 9i4199 0,0246 0,0984 112,5 0,78 9,4199 9,3950 0,0249 0,0996 0,78 0,78 9,3950 9,3082 9,3082 9,2116 0,0868 0,0966 0,3472 0,3864 Taux moyen d'usure g/h 0,0360 0,0990 0,3668 r4 UI> w *4 ui TABLEAU VIII Agent alourdissant HEMATITE SPECULAIRE Agent anti-usure,g/l 0,192 0,192 0, 384 0,384 Charge,cm.kg 338 225 338 225 Vitesse anneau,tr/.min 432 432 432 432 Vitesse anneau m/s 0,78 0,78 0,78 0,78 Période d'usure,;min 15 15 15 15 Poids initial bloc,g 8,4698 8,4483 8,4318 8,4178 Poids final bloc,g 8, 4483 8,4318 8,4178 8,4087 Perte de poids,g 0,0215 0,0165 0,0140 0,0091 Taux d'usure g/h 0,0860 0,0660 0,0560 0,0364 Taux moyen d'usure,g/h -"I w. tO REVENDICATIONS 1. Fluide de forage à base d'eau,caractérisé en ce qu'il contient un agent alourdissant choisi dans le groupe des minerais non hydratés ayant une dureté d'au moins 4,5 echelle/qs 1etune masse spécifique au moins égale à 4,4,ledit agent alourdissant ayant une granulométrie telle qu'au moins 85% en poids des particules traversent un tamis de 0,044 mm d'ouverture de mailles et qu'environ 98% en poids desdites particules traversent un tamis de 0,074 mm d'ouverture de mailles,ledit agent alourdissant étant présent en quanti- té suffisante pour augmenter sensiblement la densité du fluide de forage et un agent anti usure dispersable dans l'eau présent dans ledit fluide de forage en quantité suffi- sante pour réduire sensiblement la capacité d'abrasion dudit fluide de forage. 2. Fluide de forage selon la revendication l,carac- térisé en ce que l'agent anti-usure dispersable dans l'eau est présent à raison d'environ 0,1 à 5% en poids. 3. Fluide de forage selon l'une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que l'agent alourdissant est de l'hématite spéculaire. 4. Fluide de forage selon la revendication l,carac- térisé en ce qu'il comprend un agent alourdissant supplémentai- re choisi parmi la baryte,la célestine,la galène et des mélanges desdites substances. 5. Fluide de forage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient des additifs choisis parmi les agents d'épaississement,les agents de contrôle de perte de fluide,les agents alourdissants additionnels,les agents de dilution et des mélanges desdits agents.