Brevet FR2539735A2 — publié le 19840727

FR 2539735 A2 19840727 FR 8301031 A 19830124 Compositions de ciments pour cimentation de puits permettant de lutter contre le cheminement de gaz sous pression dans l'annulaire cimenté. Le brevet principal décrit des compositions de laitiers de ciments pour cimentation de puits pétroliers > inhibant le cheminement du gaz sous pression dans l'annulaire cimenté et améliorant de plus les propriétés du ciment. Ces compositions contiennent un@ciment, un latex, un stabilisant du latex et.de 11 eau et sont applicables jusqulâ des températures de l'ordre de 1000C. La présente invention concerne des compositions utilisables dans le même but mais a des températures allant de 108-112 C a la température de début de dégradation du latex. Pour que le domaine d'application couvre des températures aussi élevées, il a été découvert qu'il était nécessaire d'incorporer, an plus des quatre constituants principaux (ciment, latex, stabilisant du latex, eau), une farine de silice dont il est essentiel que la répartition granulométrique soit similaire a celle de la poudre de ciment utilisée afin que la silice n'intervienne pas sur la quantité de latex nécessaire pour empocher le cheminement de gaz. La présente invention concerne donc la combinaison de cinq constituants essentiels : ciment, latex, stabilisant du latex, farine de silice, eau, comme compositions de laitiers de ciment pour la cimentation des puits pétroliers, permettant d'inhiber le cheminement du gaz sous pression jusqu'a des températures pouvant atteindra 270 C-300 C environ, température de début de dégradation (sous la pression atmosphérique, dans l!air) des principaux latex utilisés selon le brevet principal. Selon l'invention, on incorporera - de 20 à 50% en poids de farine de silice par rapport au ciment, de préférence 30 a 35%; de de 20 S 30% en poids de latex par rapport au ciment; de de 3 a 15% en poids de stabilisant du latex par rapport au latex. Pour les définitions et caractéristiques des ciments, latex et stabilisants pouvant etre utilisés, on se reportera au brevet principal pages 3 a 6 notamment, Les compositions selon l'invention pourront également contenir les additifs classiques rappelés page 7 du brevet principal, tels qu'agents anti-mousse, retardateurs de prise, accélérateurs, allégeants, alourdissants, etc. On indiquait dans le brevet principal qu'il était déjà surprenant de pouvoir travailler h 850C, a fortiori sans cheminement de gaz, car les compositions usuelles n'étaient pas efficaces audelà de 50 C environ. Il est encore plus surprenant de pouvoir travailler entre environ 110 C et, par exemple, 27000 Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. Dans ces exemples, on a utilisé la cellule pour essai de cheminement de gaz décrite dans le brevet principal notamment page 9 et figure 5. Les conditions d'essai sont les suivantes - température : 130 et 160 C - pression en tette des deux cellules : 40 bars - contrepression dans la cellule DP : 20 bars - on permet l'écoulement gazeux lorsque la pression dans les pores du ciment atteint 18 bars, clest-d-dire diminue de 40 a 18 bars. L'agent anti-mousse utilise dans les exemples est un polyglycol. La répartition granulométrique de la farine de silice utilisée est par ailleurs la suivante Le tableau ci-après rassemble les principaux résultats de ces essais. Conclusion principale Un laitier de ciment classique ne contenant pas de latex (exemple 1) conduit a un débit très élevé de cheminement de gaz, ce qui correspond une absence de caractéristique d'inhibition du cheminement du gaz. Au contraire, un laitier de ciment contenant la quan tite adéquate de latex, de stabilisant et de silice conduit à un débit de gaz nul, que ce soit a une température de 130 C ou a une tempé rature de 1600C,. ce -qui correspond à une excellente caractéristique d'inhibition du cheminement'du gaz (exemples 2 et 3, selon l'invention). De plus, des analyses thermogravimétriques et thermodif férentielles ont permis de montrer que le latex préconisé dans l'invention. polsstyrène-butadiène contenant de 70 a 30% en poids de styrène et de 30 a 70% en poids de butadiène, ne commence- a se dégrader sous l@effet de la température qu'à partir de 2700C.Les autres constituants entrant dans la composition de ciment décrite dans l'invention d savoir ciment, stabilisant et eau, n'étant pas dégradés par l'effet de température, au moins jusqu'a une température de 3000C, il apparat que l'invention est également applicable à des températures supérieures à 1600C, la limite supérieure d'application étant fixée par la température de dégradation du latex utilisé, en l'occurrence 2700C. De telles températures permettent de traiter efficacement des puits profonds et meme des puits de forage géothermique. Tableau Tempéra- Débit maximal Exemple Composition de laitier de ciment ture d'écoulement C du gaz Scm3/min Ciment Dyckerhoff, API Classe G Farine de silice 35% en poids/ ciment 130 5000 1 . Retardateur de type lignosulfo nate 0,4% en poids/ciment (Compa . Agent antimousse 2 cm3/kg ratif) . Eau : 56% en poids/ciment moins le volume des additifs liquides . Ciment Dyckerhoff, API Classe G . Farine de silice 30% en poids/ ciment . Retardateur de type lignosulfo nate 0,6% en poids/ciment 130 O 2 . Formaldéhyde naphtalènesulftnate 3% en poids/latex (*) . Rhodopas SB012 23% en poids/ciment - . Agent antimousse : 4,44 cm3/kg . Eau : 60% en poids/ciment moins le volume des additifs liquides . Ciment Dyckerhoff, API Classe G . Farine de silice 35% en poids/ ciment . Retardateur de type lignosulfo nate 1,5% en poids/ciment 3 . Formaldéhyde naphtalènesulfonate 6% en poids/latex (*) 160 O . Rhodopas SB012 28 Z en poids/cimen . 42ent-antimousse : 4,44 cm3/kg . Eau : 56% en poids/ciment moins le volume des additifs liquides RHODOPAS SB012 : latex styrène/butadiène 50/50 en poids (*) stabilisant du latex REVENDICATIONS 1. Compositions de laitiers de ciments selon la revendication 1 du brevet principal, pour cimentation de puits. pétroliers notamment, inhibant le cheminement de gaz sous pression dans l'annulaire cimenté, caractérisées en ce qu'elles contiennent un ciment, un latex un stabilisant du latex, une farine de silice de répartition granulométrique similaire 9 celle de la poudre de ciment, et de l'eau. 2. Compositions selon la revendication 1, caractérisées en ce que le ciment est un ciment hydraulique. 3. Compositions selon la revendication 1 ou 2, caractérisées en e que le latex est un latex de copolymère styrène/butadiène ne comportant pas de groupes incompatibles avec le ciment, notamment pas de groupes carboxy. 4. Compositions selon la revendication 3, caractérisées en ce que le latex est un latex de copolymère styrène/butadiène a 50/50% en poids utilisé å raison de 20-30%,par rapport au poids du ciment. 5. Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisées en ce qu'elles contiennent de 20 h 50% en poids de farine de silice, par rapport au ciment, de préférence 30 a 35%. 6. Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 h 5, caractérisées en ce qu'elles contiennent de 3 a 15% en poids de stabilisant du latex, comme le formaldéhydenaphtalènesulfonate, par rapport au latex. 7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisée en ce qu'elle comprend - Ciment API Classe G Dyckerhoff Gulf - Farine de silice (% en poids par rapport au ciment) - Retardateur type lignosulfonate (% en poids par rapport au ciment) - Latex styrène/butadiène L50/50 en poids3 (% en poids par rapport au ciment) - Stabilisant du latex formaldéhyde- naphtalènesulfonate] (% en poids par rapport au latex) - Agent anti-mousse (cm3/kg) - Eau (X en poids par rapport au ciment moins le volume des additifs liquides) 30 35 0,6 1,5 23 28 3 6 4,44 4,44 60 56 8. Composition selon la revendication 7, caractérisée en ce que la répartition granulométrique de la farine de silice est la suivante