Brevet FR2526035A1 — publié le 19831104

1- LAIT DE CIMENT LEGER ET SON PROCEDE D'UTILISATION. La présente invention concerne un lait de ciment léger aqueux et en mousse ainsi qu'un procédé pour son uti- l: O lisation pour remplir un vide souterrain Le lait est parti- culièrement utile dans la technique de cimentation des puits - de pétrole et de gaz. w Les laits de ciment ont été mis "en mousse" comme ./ procédé pour alléger de tels laits pour une utilisation dans des puits de pétrole et de gaz ou pour une cimentation sou- terraine; on citera, àce sujet, les documents suivants: brevet britannique n 819 229; article ASME n 75 PET-10 ( 1975) Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 926 257 suggère l'addition d'un agent moussant à un lait de ciment, lequel agent moussant collabore ultérieurem Et avec le gaz qui s'échappe d'une formation contenant du gaz pour former une barrière de mousse pour empêcher une migration subséquen- te du gaz pendant la prise du ciment Il est indiqué que l'agent moussant peut être non ionique, anionique ou cationi- que L'agent tensio-actif cationique est généralement indiqué comme étant "un sel d'ammonium quaternaire" Le-seul mode de réalisation particulièrement mentionné est un mélange d'un composé aliphatique oxyéthyléné et d'au moins sulfate d'un alcool gras polyéthoxylé Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 300 633 il est indiqué que les agents mous- sants à utiliser doivent être actifs dans un environnement très alcalin et montrer une résistance aux cations organi- ques multivalents si l'on utilise de l'eau de mer Les agents tensio-actifs anioniques, en particulier des sulfates ou sul- fonates organiques de métaux alcalins sont considérés comme r 30 étant particulièrement appropriés dans ce but. La présente invention concerne, à la base, un lait de ciment hydraulique en mousse comprenant un lait aqueux de \ ciment hydraulique, des bulles de gaz entraînées et un agent moussant choisi parmi certains composés spécifiques d'ammo- nium quaternaire Le lait de ciment est supérieur aux laits de ciment en mousse préparés à partir d'autres composés d'ammonium quaternaire et d'autres agents tensio-actifs non ioniques et anioniques Lorsqu'il est préparé avec les agents moussants spécifiés, il se forme rapidement une mous- se stable et uniforme ayant une dimension relativement peti- te des bulles, o il y a relativement peu de ségrégation des composants liquides, solides et gazeux Le ciment durci pré- paré à partir de tels laits présente, dans de nombreux cas, une résistance supérieure et une faible perméabilité en comparaison aux ciments durcis en mousse préparés en utili- sant d'autres agents moussants La présente invention comprend de plus un procédé de cimentation de vides souterrains par mise en place de ce lait pour donner un joint résistant et imperméable dans des applications telles que la cimentation de sondages souterrains et le bouchage des vides créés ou rencontrés pendant le forage de puits de pétrole, de gaz ou géothermiques Du fait du poids léger du lait, on évite la rupture des formations faibles pendant la cimentation de tels vides souterrains. Les-laits en mousse de l'invention présentent un avantage supplémentaire, qui est la conservation de leur nature de mousse à des températures dépassant environ 65,6 C, ( 150 'F), et même dépassant environ 93,3 OC ( 200 'F) A de telles températures, les laits de ciment en mousse préparés avec autre chose que l'agent moussant selon l'invention peuvent commencer à s'affaisser avant que le lait n'ait durci. L'agent moussant utilisé dans la présente invention qui permet d'atteindre ces bénéfices souhaitables est une composition représentée par la formule R (R'-)3 N X (I) o X est du chlore, du brome, de l'iode ou un groupe hydro- xyle, R est un radical hydrocarbyle aliphatique comprenant de 8 à 16 atomes de carbone et R', est indépendamment dans chaque cas, un radical alkyle ayant de 1 à 3 atomes de car- bone, ou hydroxyéthyle, et la somme des atomes de carbone de R et de tous les R' ne dépasse pas environ 20. Plus particulièrement, l'invention réside dans un lait de ciment hydraulique en mousse comprenant un ciment hydraulique en lait aqueux contenant du gaz et un agent moussant représenté par la formule I L'invention réside de plus dans un procédé pour boucher un vide ou interstice souterrain par mise en place du lait de ciment en mousse dans le vide ou interstice souterrain et en laissant le lait durcir Le lait en mousse est de préférence mis en place dans un sondage foré pour un puits de pétrole ou de gaz ou dans * l'anneau créé entre le sondage et le tubage d'un tel puits. A-l'exception de l'équipement adapté à la production de la mousse, comme on le décrira plus en détail ci-après, un équipement de champ pétrolifère et des méthodes de mise en place standard peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le's éléments nécessaires du lait de ciment en mousse selon l'invention sont un lait aqueux'de ciment hydraulique, préparé en ajoutant de l'eau à un composant ciment hydraulique, qui, de préférence, comprend du ciment Portland, un gaz qui est entrafné sous forme de bulles dis- tinctes dans ledit lait de ciment aqueux et un agent moussant représenté par la formule I Le lait aqueux de ciment, comme on le'décrira mieux ciaprès, est couramment mélangé à la façon usuelle et ensuite l'agent moussant et le gaz sont ajoutés au lait dans un conduit fermé. L'élément le plus important du lait en mousse selon l'invention est l'agent moussant qui est un composé d'ammonium quaternaire représenté par la formule I ci-dessus. Dans la formule I, R représente un groupe hydrocarbyle ayant de 8 à 16 atomes de carbone et de préférence de 10 à 14 ato- mes de carbone R peut être saturé ou insaturé et ilest avan- tageusement choisi parmi des groupes alkyle gras ayant de 8 à 16 atomes de carbone De préférence, R est un radical hydrocarbyle à chaîne droite Mieux encore, R représente un mélange de radicaux hydrocarbyle dérivés d'une huile végé- tale comme l'huile de coco Dans les groupes alkyle appelés "coco" la longueur de la chaîne de carbone peut être compri- se entre 8 et 16 atomes de carbone avec prédominance de chaînes de 10, 12 et 14 atomes de carbone En conséquence, R peut représenter un mélange de groupes hydrocarbyle ayant de 8 à 16 atomes de carbone ou bien il peut être choisi strictement dans des groupes hydrocarbyle ayant une longueur de chaîne uniforme, comme le groupe dodécyle. R' représente les trois autres radicaux hydrocarby- le associés à l'atome d'azote quaternaire Avantageusement, R' est un radical alkyle ayant de 1 à 3 atomes de carbone ou bien un radical hydroxyéthyle, indépendamment dans chaque cas De préférence, c'est un groupe éthyle ou méthyle, ou bien, c'est un groupe hydroxyéthyle jusqu'à deux fois De préférence encore, R' est un groupe hydroxyéthyle jusqu'à deux fois ou bien c'est du méthyle La somme de tous les atomes de carbone dans les groupes R et R' associés à un atome d'azote quaternaire est avantageusement d'au moins 12, de préférence d'au moins 13 et mieux d'au moins 14 atomes de carbone et la somme est de 20 ou moins, de préférence de 19 ou moins et mieux de 18 ou moins atomes de carbone au total. Dans la formule I, X représente un radical chloru- re, bromure, iodure ou hydroxyle; de préférence, il repré- sente un radical chlorure ou hydroxyle et mieux un radical chlorure Des composés d'ammonium quaternaire de formule I sont largement connus ou peuvent facilement être préparés par des méthodes connues, par exemple par la réaction d'un halogénure d'alkyle de formule RX avec une amine tertiaire de formule (R'-)3 N dans des conditions connues Dans cer- tains cas, o l'agent moussant de formule I présente une solubilité limitée dans l'eau, un cosolvant comme de l'iso- propanol peut être ajouté à I pour permettre une pleine solu- bilisation dans la partie aqueuse du lait de ciment hydrau- l lique, L'addition d'autres agents tensio-actifs non ioniques en conjonction avec l'agent moussant de formule I peut ser- vir 'àaméliorer la stabilité de la mousse dans le lait aqueux de ciment Des matériaux qui sont des stabilisants connus de 3 mougsse, comme des polypropylène glycols de faible poids molé- "::; culaire de 200 à 600, peuvent avantageusement être utilisés l f en plus de l'agent de formule I Certains oxydes d'amines ' grasses servent également dans ce but Par exemple, l'oxyde Q de bis( 2-hydroxyéthyl)cocoamine en combinaison avec l'agent :' moyussant de formule I sert à former une mousse stable et uniforme dans le lait de ciment hydraulique aqueux De même, :-. des dàrivés 'éthoxylés du composé quaternaire de formule I ":'': "" formes par addition de plusieurs moles d'oxyde d'éthylène à un composé de formule I o R' est un reste hydroxyéthyle ' dans un'ou deux cas, est un auxiliaire approprié à utiliser en combinaison avec le composé de formule I Par exemple, un, composé préparé par l'addition d'environ 15 moles d'oxyde -, ' d'éthylène à de la cocoamine et réaction subséquente avec du chlorure de méthylène sert à améliorer la stabilité de la ' mousse des laits de ciment aqueux contenant l'agent moussant :' de formule I. - ' ', La quantité de l'agent moussant I à ajouter au / ' -' ciment hydraulique aqueux est suffisante pour permettre à 'la majeure partie du gaz de rester entraînée sous forme de bulles distinctes dans le lait jusqu'à ce que le lait ait suffisamment durci pour qu'une coalescence ou une migration des bulles ne soit plus possible Cette quantité variera " ôselon les autres composants et les propriétés de ce lait et peut être déterminée pour un lait en mesurant d'abord le '"temps d'épaississement" ("pompabilité") du lait selon la norme'A Pl Standard RP 1 OB, puis en déterminant empiriquement la quantité d'agent moussant nécessaire pour maintenir le lait stable souhaité en mousse pendant ce temps dans les conditions de température et de pression qui seront rencon- trées par le lait de ciment après sa mise en place Pour être str que la stabilité du lait en mousse est maintenue, il est préférable d'ajouter de l'agent moussant en excès plut 6 t que trop peu Couramment, en volume, il sera appro- prié d'ajouter au moins environ 0,1 partie de l'agent mous- sant pour 100 parties d'eau, et, de préférence, au moins 0,3 partie et encore mieux au moins environ 0,5 partie de l'a- gent moussant Normalement, environ 3 parties, mieux pas plus d'environ 2 parties et de préférence encore pas plus d'environ 1,5 partie de l'agent moussant pour 100 parties d'eau seront appropriées pour atteindre le but voulu Cepen- dant, comme on l'a noté ci-dessus, un excès peut être ajouté sans affecter de façon néfaste le lait en mousse résultant. Comme cela est facilement apparent, le lait de ciment en mousse comprendra des solides, des liquides (prin- cipalement de l'eau) et le gaz entralné Les composants solides du lait de ciment comprendront principalement le composant ciment hydraulique De préférence, celui-ci comprend un ciment Portland et mieux, il est choisi dans les catégories de ciments des classes A, C ou G, indiquées dans les normes de l'Institut Américain du Pétrole (API) pour une utilisation dans la cimentation des puits pétrole et de gaz. En plus des ciments Portland, des ciments connus comme des ciments à forte teneur en alumine sont également utiles dans ce but. Le silicate de sodium anhydre et pulvérulent est un autre composant solide qui peut être ajouté au lait de ciment aqueux, de préférence en une quantité de 0,5 à 3 par- ties en poids pour 100 parties du composant ciment hydrauli- que D'autres additifs solides couramment incorporés dans les laits de ciment pour puits de pétrole peuvent de même être ajoutés tant qu'ils n'affectent pas de façon néfaste la qualité et la stabilité de la mousse De tels additifs comprennent des agents de contrôle de la perte de fluide, des retardateurs, des accélérateurs, des charges comme des cen- dres W lantes ou des pouzzolanes, de la silce finement subdivisée sous forme d-farine de silice, duchlorure de sodium, de chlorure oudu sulfa- te de calcium et analogues Des épaississants ccmme la bentonite et l'attapulgite, l'hydroxyéthylcellulose (HEC) et analogues ne sont généralement pas employés dans les laits -selon l'invention De même, comme un lait de poids léger est souhaité, on n'ajoute généralement pas d'hématite, de baryte ou autres agents alourdissants identiques De même, les agents dispersants ont généralement tendance à dégrader ou déstabiliser la mousse ou à provoquer une séparation des phases liquides et solides et pour cette raison, ils ne sont généralement pas employés. Au total, les solides incorporés dans le lait de ciment hydraulique en mousse forment typiquement, en volume, environ 10 et, de préférence, au moins environ 15 jusqu'à environ 35, de préférence, jusqu'à 30 % du lait total en mousse. La seconde partie majeure du lait de ciment en mousse est la partie formée des composants liquides Naturel- lement, la partie majeure de tels liquides est l'eau, mais peut de plus comprendre des versions liquides des additifs précédemment mentionnés ci-dessus comme des agents contr 6- lant la perte de fluide, des retardateurs, des accélérateurs et des solutions de silicate de sodium L'eau peut être de l'eau relativement fraîche ou peut être une saumure aqueuse contenant du chlorure de calcium ou du chlorure de sodium, couramment produire par une formation souterraine dans la production du pétrole et du gaz ou de l'eau de mer De-préfé- rence, l'eau employée est relativement fratche et manque de composants minéraux dissous Typiquement, les composants liquides formeront environ 25, de préférence au moins envi- ron 30 7 jusqu'à environ 60, de préférence jusqu'à environ % du volume total du lait en mousse. La partie gazeuse du lait de ciment en mousse est de préférence ajoutée sous forme d'un gaz ou d'un mélange de gaz dans le lait de ciment hydraulique aqueux préformé qui contient déjà l'agent moussant Alternativement, le gaz peut être produit sur place par-réaction chimique d'un métal actif comme de l'aluminium ou du magnésium avec le lait de ciment fortement basique pour produite de l'hydrogène gazeux. Cependant, du fait de la nature explosive de l'hydrogène, de tels agents-sont très avantageusement remplacés par des agents gonflants de gaz synthétiques tels que ceux employés dans les techniques de production des matières plastiques mousses Avantageusement, des composés contenant de l'azote organique qui produisent de l'azote gazeux lors de leur dé- composition sont préférés en tant qu'agents générateurs de gaz sur place Cependant, du fait de la disponibilité géné- rale de l'air comprimé, de l'azote et du gaz carbonique dans les champs pétrolifères, l'addition d'un ou plusieurs de ces gaz à un lait hydraulique aqueux contenant l'agent moussant est le procédé de choix pour la production du lait de ciment en mousse selon l'invention De préférence, de l'azote et/ ou de l'air sont ainsi employés pour leur plus faible solu- bilité dans des solutions aqueuses que le gaz carbonique. Le gaz forme avantageusement, en volume, -environ % et de préférence au moins environ 25 % jusqu'à environ % et de préférence jusqu'à environ 50 % du lait en mousse. Dans le cas présent, le volume du gaz ou du lait en mousse signifie le volume du gaz ou de mousse dans les conditions auxquelles le lait sera utilisé, c'est-à-dire à la pression et à la température rencontrées dans un interstice souterrain o le lait en mousse est mis en place Cela peut généralement être déterminé avec une précision suffisante-par l'équation de gaz parfait, c'est-à-dire r V 2 5 Plvl T 2 2 2 Elle est couramment disponible sur des tableaux utilisés par ceux qui pompent l'azote ou le gaz carbonique dans des opéra- tions en champs pétrolifères ou gazeux V 2 représente le volume du gaz dans les conditions de température et de pres- sion au fond du sondage, T 2 et P 2 et P 1 VT repre la pression, le volume et la température du gaz dans le lait en mousse lors d'une préparation à la surface. ô,; 5 Y-'On peut obtenir une approximation grossière du "diamètre moyen" des bulles entraînées dans le lait durci en mousse, en coupant un nombre statistiquement important de coupes transversales verticales à travers le lait durci, en mesurant les diamètres des bulles visibles, en faisant la moyenne de la somme de ces diamètres mesurés puis en doublant c e nombre Un calcul plus précis du diamètre moyen peut être obtenu en multipliant la moyenne des diamètres mesurés par 4/Y; c'est-à-dire par 1,27 Le diamètre moyen de la partie majeure des bulles de gaz entraîné est de préférence infé- rieur à environ 1,0 mm, et mieux inférieur à environ 0,5 mm et encore mieux inférieur à environ 0,3 mm Lorsque l'on -emploie lés agents moussants préférés de l'invention, la mousse produite par fort cisaillement du lait de ciment hy- draulique contenant du gaz est une mousse très uniforme avec des bulles d'un diamètre moyen décrit et ne contenant que de faibles quantités de bulles ayant un diamètre inférieur à "mm. Les laits en mousse selon l'invention sont avanta- geusement préparés en mélangeant d'abord le lait de ciment hydraulique aqueux de base avec tout équipement standard de mélange de ciment, comme un réservoir de mélange à palettes ou un mélangeur de lait-de ciment du type venturi Le moyen pour préparer le lait n'est pas un élément critique de la présente invention. ' Quand le lait est préparé, il est avantageusement déplac par un moyen de transfert vers un conduit fermé approprié au transport des fluides Un tube de traitement pétrolifère peut facilement former un tel conduit Le moyen de transfert du lait peut être unepompe hydraulique courante comme une pompe à déplacement positif à cylindre triple couramment connue sous le nom de pompe "triplex" Cette pompe est largement utilisée dans le domaine du pétrole -Le moyen de transfert n'est pas critique tant qu'il a la capa- cité de transporter un lait liquide/solide à une vitesse appropriée et une pompe centrifuge peut de m&me être employée dans ce but Au lait dans le conduit, on ajoute l'agent moussant qui peut être injecté dans le conduit transportant le lait au moyen d'une-petite pompe de mélange de liquide qui est connectée au conduit par un raccord en T ou une connexion à coude en Y d'une façon appropriée Il n'est pas judicieux d'ajouter l'agent moussant au lait en amont du moyen de transfert du lait, c'est-à- dire dans le dispositif de mélange, car l'addition en ce point peut forcer de l'air à être entra:né dans le lait, rendant difficile la mesure précise de la quantité de gaz entratné et également diffici- le la manipulation d'un tel mélange en mousse, sauf en uti- lisant des pompes de conception spéciale De tels problèmes de manipulation peuvent être évités en ajoutant l'agent moussant directement à l'aspiration de la pompe utilisée comme moyen de transfert ou immédiatement en aval du moyen de transfert, dans le conduit contenant le lait aqueux et l'agent moussant Le gaz est alors avantageusement ajouté à un taux donné pour obtenir les proportions souhaitées gaz: liquide: solides pour l'application voulue Habituellement, pour des applications pétrolifères, on ajoute suffisamment de gaz pour obtenir un lait en mousse résultant à une densité de 600 à 1560 kg/m 3 ( 5 à 13 livres par gallon) Des taux de pompage du lait ou du gaz peuvent être ajustés afin d'obte- nir le rapport souhaité. Le lait en mousse sera produit au point d'injec- tion du gaz et l'injection peut être accomplie par une connexion en T pour produire une turbulence appropriée au point du mélange du gaz et du lait aqueux Cependant, il est préférable de cisailler encore le lait contenant du gaz pour obtenir une mousse uniforme, régulière, ayant de petites bulles, en divisant le conduit en deux courants séparés puis en faisant se rejoindre les courants ainsi divisés dans une chambre de mélange par impact des courants l'un contre l'au- tre en un point focal commun en ligne Cela peut être accom- pli en forçant les deux courants à travers des orifices d'une façon généralement opposée Une telle division du courant du laitpeut être accomplie par un raccord en T dans le conduit, une tuyauterie provenant du raccord en T par deux conduits séparés qui sont alors reconnectés à un autre raccord en T pour forcer les deux courants opposés à se mélanger à la jonction du raccord en T Le lait résultant en mousse est alors de nouveau pris comme un seul courant combiné Ce cou- rant combiné est alors conduit à travers le tube de pompage ot l'anneau dans l'interstice souterrain d'une façon bien connue dans le domaine du pétrole pour cimenter des inters- tices souterrains et des sondages Après avoir pu durcir dans l'interstice souterrain, le lait de ciment en mousse durci a souvent une faible perméabilité et une forte résistan- ce par rapport aux autres ciments dedensité équivalente qui sont préparés à partir de laits autres que celui de la pré- sente invention Tandis que c'est le procédé préféré de pré- paration du ciment en mousse, d'autres dispositifs de mélan- ge à fort cisaillement peuvent être utilisés dans ce but. Exemple 1 A titre d'exemple, les modes de réalisation qui suivent de laits en mousse selon l'invention sont préparés. Le composant ciment est un ciment A Pl Classe H ayant une surface spécifique d'environ 2500 cm 2/g (par Sedi Graph 5000). La "charge" dans la moitié des-modes de réalisation est une cendre volante (La Due) ayant une surface spécifique (égale- ment par Sedi Graph) d'environ 3500 cm 2/g De métasilicate de sodium anhydre est présent dans chaque lait à un taux d'envi- ron 1 7, en se basant sur le poids du composant ciment. L'agent moussant de formule (I) est présent à environ 0,5-3 % -_ 35 en se basant sur le volume d'eau Le gaz est entraîné dans le lait contenant l'agent moussant préparé à partir des composants secs et d'eau Les densités résultantes du lait en mousse sont décrites au Tableau I qui suit Pourcentage en Pourcentage Densité du lait volume du lait charge (basé en mousse en sur le poids Lait Gaz Eau Solides du composant kg/m 3 livre/gal- ciment) ion A 56 24,6 19,4 852 ( 7,1) AA 56 24,6 19,4 50 768 ( 6,4) B 56 32,5 11,5 684 ( 5,7) BB 56 32,5 11,5 50 636 ( 5,3) C 50 28 22 972 ( 8,1) CC 50 28 22 50 864 ( 7,2) D 50 37 13 780 ( 6,5) DD 50 37 13 50 720 ( 6,0) E 40 33,6 26,4 1164 ( 9,7) EE 40 33,6 26,4 50 1044 ( 8,7) F 40 44,4 -15,6 936 ( 7,8) FF 40 44,4 15,6 50 864 ( 7,2) G 30 39,2 30,8 1356 ( 11,3) GG 30 39,2 30,8 50 1224 ( 10,2) H 30 51,8 18,2 1092 ( 9,1) HH 30 51,8 18,2 50 1008 ( 8,4) I 20 44,8 35,2 1560 ( 13,0) II 20 44,8 35,2 50 1392 ( 11,6) J 20 59,2 20,8 1248 ( 10,4) JJ 20 59,2 20,8 50 1152 ( 9,6) Exemple 2 En utilisant agents tensio-actifs le lait de base de l'exemple 1 AA, divers sont utilisés comme agent moussant Le lait de base est mélangé dans un mélangeur Warin à vitesse rapide, avec un couvercle vissé spécial pour le mélangeur, le couvercle ayant un petit trou de 1,9 cm ( 3/4 pouce) en son r centre Après avoir mélangé le mélange solides/eau pendant environ 30 secondes pour former un lait homogène, on injecte environ 1-2 %, en se basant sur le volumede l'eau d'une solu- tion d'un agent moussant à travers le trou dans le couvercle. Les agents moussants préférés selon l'invention produisent une mousse immédiate qui remplit la chambre du mélangeur en environ 2-5 secondes avec une mousse de petites bulles et uniforme, ayant un diamètre moyen des bulles de 0,5 mm ou moins La mousse, quand on la laisse au repos pendant 15-20 minutes reste uniforme et stable sans affaissement apprécia- ble -ou destruction Lorsqu'on le laisse durcir, le ciment mousse résultant durci a souvent une perméabilité d'environ 0,'1 millidarcy au moins. Lorsque l'on utilise des agents moussants moins pré- férés selon l'invention, il peut falloir de 5 à 20 secondes pour remplir la chambre après l'introduction de l'agent moussant La mousse résultante a des petites bulles relati- vement uniformes d'un diamètre moyen de 1 mm au moins Il Peut y avoir un petit nombre de bulles remarquablement plus grandes La mousse est assez stable sans affaissement en 15 à 20 minutes Quand on le laisse durcir, le ciment mousse résultant a souvent une perméabilité de l'ordre de 0,2 à 1 millidarcy et une coupe transversale du ciment durci en mous- se ne montre qu'une ségrégation mineure par gravité des soli- des et des bulles de gaz. Quand on emploie d'autres agents tensioactifs en dehors des limites de la formule I comme agent moussant, la chambre peut ne pas être totalement remplie même au bout de l-2 minutes de cisaillement, peut nécessiter considérable- ment plus de 3 %, en se basant sur le volume d'eau, d'agent moussant pour totalement remplir la chambre de mousses et peut présenter un affaissement sensible de la mousse après repos pendant 15-20 minutes La mousse peut contenir une portion sensible de bulles ayant un diamètre moyen supérieur àI mm et le ciment résultant durci, s'il reste en mousse, i peut présenter plusieurs ségrégations et stratifications des bulles et des solides avec pour résultat des portions très perméables à la partie supérieure et des portions denses et imperméables à la partie inférieure. Exemple 3 On prépare un lait de ciment à partir d'un mélange à :65 (en poids) de pouzzolane: ciment Classe G avec suffi- samment d'eau pour obtenir un lait de 1680 kg/m 3 ( 14 livres par gallon) On prépare environ 59,2 m 3 ( 370 tonneaux) du lait avec addition d'environ 1 7 de métasilicate de sodium anhydre, environ 18 7 de chlorure de sodium et environ 0,7 X d'un lignosulfonate de calcium comme retardateur (tout calcu- lé en se basant sur le poids du composant ciment) Au lait ainsi préparé on ajoute environ 1,5 %(en se basant sur le volume d'eau) d'un agent moussant comprenant (en volume) environ 3 parties de chlorure de triméthylcocoammonium et environ une partie d'oxyde de bis ( 2hydroxyéthyl) cocoamine dans un volume à peu près égal d'iso-propanol; A cette quan- tité de 59,2 m 3 de lait contenant l'agent moussant, on ajoute environ 3500 mn ( 125 000 pieds cube standard) d'azote en injectant à travers un raccord en T dans le conduit contenant le lait Le conduit est ensuite séparé en deux conduits au raccord en T et les deux conduits sont ensuite recombinés à un autre raccord en T par un dispositif d'étranglement dans chacun des conduits forçant les deux courants de lait à faire impact avec une turbulence considérable et un bon mélangeage, comme on l'a décrit précédemment Le taux d'addi- tion d'azote dans le lait varie, de façon échelonnée, tout le temps, en en ajoutant plus dans un lait destiné au fond du trou et moins dans un lait ajouté au sommet De cette façon, on obtient un lait d'une masse volumique relativement uniforme d'environ 1260 kg/m 3 ( 10,5 livres par gallon) du sommet au fond du trou Les laits de ciment sont utilisés pour cimenter un tubage de 14 cm ( 5 1/2 pouces) sur une pro- fondeur d'environ 2490 m ( 8300 pieds) dans un trou desondage précédemment foré On pompe d'abord environ 8 m 3 ( 50 tonneaue d'un fluide d'espacement en gel, dans le tubage avec ensuite environ 4,8 m 3 ( 30 tonneaux) d'une solution de lavage d'un agent tensio-actif aqueux Alors, suivent environ 3,84 m 3 ( 24 tonneaux) du lait de base à 1680 kg/m 3 et ensuite les 59,2 M 3 ( 370 tonneaux) de lait qui restent, o l'azote a été ajoutée, sont pompés, avec ensuite environ 14,3 m 3 ( 90 ton- neaux) de pouzzolane: lait de finissage Classe G à 36:65 formé à environ 1800 kg/m 3 ( 15 livres par gallon) On pompe alors environ 30,4 m 3 ( 190 tonneaux) d'eau salée jusqu 'à ce que l'on voit les retours du fluide d'espacement et lavage chimique Le sondage du puits est alors fermé et on laisse les laits de ciment prendre De cette façon, un-tubage pour u un "long train" est accompli en une seule opération de pompa- ge sans avoir à "étager" les différents-laits de ciment sur les intervalles souhaités du sondage. Au lieu de faire varier l'addition de gaz, le gaz peut être dosé dans le lait à un taux à peu près constant. Le lait résultant aura une plus forte densité à proximité du fond du sondage lorsqu'il sera en place et une moindre densi- té à proximité du sommet La densité du lait en mousse qui est pompé dans le sondage peut être surveillée par un instru- ment couramment utilisé dans les champs pétrolifères et qui est appelé un densimètre. REVENDI CATIONS 1 Lait de ciment hydraulique en mousse, caracté- risé par le fait qu'il comprend un lait aqueux de ciment hydraulique, un gaz entraîné sous la forme de bulles multi- ples et distinctes et un agent moussant représenté par la formule: R(R'-) 3 N X o X est du chlore, du brome, de l'iode ou un hydroxyle, R est un radical hydrocarbyle aliphatique comprenant de 8 à 16 atomes de carbone et R' est, indépendamment dans chaque cas, un radical alkyle ayant de 1 à 3 atomes de carbone ou hydroxyéthyle, et la somme des atomes de carbone dans R et tous les R' ne dépasse pas envi- ron 20. 2 Lait en mousse selon la revendication 1, caracté- risé par le fait qu'en volume, les solides qui y sont conte- nues forment de 10 à 35 % du lait en mousse, dans les condi- tions d'utilisation. 3 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'en volume, le gaz forme de 20 à 55 % du lait en mousse, dans les conditions d'utilisa- tion. 4 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'agent moussant est présents en volume, en une quantité de 0,1 partie à 3 parties pour 100 parties d'eau. Lait en mousse selon la revendication 4, caracté- risé par le fait que l'agent moussant est présent en une quantité de 0,5 à 1,5 partie pour 100 parties d'eau et le diamètre moyen desdites bulles est de l'ordre de 0,5 milli- mètre ou moins. 6 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le lait aqueux comprend de plus, en poids, de 0,5 partie à 3 parties de silicate de sodium pour 100 parties du composant ciment hydraulique et par le fait que le composant ciment hydraulique comprend un ciment Portland. 7 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il contient de plus des particules de cendres volantes finement subdivisées ayant une surface spécifique d'environ 3000 cm 2/g ou plus et la surface spécifique du composant ciment hydraulique est d'en- vir on 2000 cm/g ou plus. 8 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'agent moussant R est un radical hydrocarbyle ayant une longueur moyenne de chatne de 10 à 14 atomes de carbone, R' est, indépendamment dans chaque cas, un groupe méthyle, éthyle ou jusqu'à dans deux cas, un groupe hydroxyéthyle, et X est le chlore. 9 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'agent moussant est choisi parmi le chlorure de triméthylcocoammonium, le chloru- re de méthyl bis ( 2-hydroxyéthyl) cocoammonium, le chlorure de triméthyldodécylammonium ou leurs combinaisons. " 10 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend de plus de l'oxyde de bis ( 2-hydroxyéthyl) cocoamine en une quantité d'environ une partie, en volume, pour 3 parties de l'agent moussant, et l'agent moussant est du chlorure de triméthyl- cocoammonium. 11 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il contient de la silice finement divisée. 12 Lait en mousse selon l'une des revendications 1 à Il-, caractérisé par le fait que l'agent moussant est présent en une quantité suffisante pour permettre à la partie majeure du gaz de rester sous forme de bulles distinctes à une température d'environ 65,60 C ( 150 'F) ou plus jusqu'à ce que ledit lait ait durci. 13 Procédé pour boucher un vide souterrain au A;' l :':: 1 ' À :' 2. , À l À 1 À v 252-6035 au moyen d'un agent de bouchage léger et relativement imper- méable, caractérisé par le fait qu'il consiste à mettre en place un lait en mousse tel que défini à l'une des revendi- cations 1 à 12 dans le vide et à lui permettre de durcir. 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le lait en mousse est soumis à une tempéra- ture d'environ 65,60 C ( 150 'F) ou plus avant durcissement.