Brevet FR2615183A1 — publié le 19881118

CIMENT COMPOSE, UTILISABLE NOTAMMENT DANS DES PUITS DE FORAGE La présente invention concerne un ciment composé d'un type convenant à l'utilisation à haute température, en particulier dans des puits de forage pétroliers, miniers et géothermiques. Suivant les profondeurs, les températures et les pressions d'utilisation, la résistance mécanique à la compression et la résistance aux sulfates désirées, on classe les ciments pétroliers en diverses catégories. C'est ainsi que l'American Petroleum Institute (API) a établi une classification des ciments PORTLAND allant de la classe A à la classe 3 avec des sous-classes MSR si l'on désire une résistance modérée aux sulfates et HSR si l'on désire une résistance élevée aux sulfates. Actuellement on doit stocker sur un chantier diverses catégories de ciments et on est amené à utiliser de grandes quantités d'additifs coûteux, notamment de retardateurs de prise pour les zones à haute température. Certains de ces retardateurs provoquent des irrégularités dans les temps de prise des ciments et des perturbations dans le durcissement de ceux ci. On constate, en outre, une décroissance rapide dans le temps des propriétés mécaniques de tous les ciments disponibles actuellement sur le marché, lorsque le ciment durci est exposé à des températures supérieures à 110 C Une exception est un ciment de la classe F de l'API car il contient déjà 30 % de silice. L'ajout de silice limite en effet la dégradation à haute température des propriétés mécaniques, mais cet ajout compromet la stabilité et l'homogénéité des formulations de ciments du fait que les produits siliceux ne sont pas soumis à des règles rigoureuses en ce qui concerne la granulométrie, la surface spécifique et le degré de pureté; en outre cet ajout entraîne une consommation accrue des additifs, en particulier de fluidifiants et rend difficile l'obtention de ciments denses. Un objectif de la présente invention est de proposer un ciment qui puisse être utilisé dans une plage étendue de profondeurs et températures sans nécessiter des quantités importantes d'additifs et qui, après la prise, développe rapidement une résistance mécanique élevée et se dégradant relativement peu si le ciment est exposé à des températures supérieures à 110 C. -2-2 6 1 5 183 On a trouvé, selon la présente invention, que cet objectif pouvait être atteint avec un mélange d'un certain ciment PORTLAND et d'un laitier moulu de haut fourneau, ces deux composants présentant une granulométrie similaire et comprise entre des limites déterminées. L'invention a ainsi pour objet un ciment composé comprenant les constituants suivants: - un ciment PORTLAND présentant, en poids, une teneur en oxyde de magnésium de 6 % au maximum, une teneur en anhydride sulfurique de 3 % au maximum, une perte au feu de 3 % au maximum, un résidu insoluble de 0,75 % au maximum, une teneur en silicate tricalcique comprise entre 48 % et 65 %, une teneur en aluminatetricalcique de 3 % au maximum, une teneur en aluminoferrite tétracalcique, plus en ferrite dicalcique et deux fois en aluminate tricalcique de 24 % au maximum et une teneur totale en alcalis exprimée en équivalents oxyde de sodium de 0, 75 % au maximum; - et un laitier moulu de haut fourneau vitrifié à un taux de 90 à 100 %; ces deux constituants ayant une granulométrie similaire, comprise entre environ 2 800 et 3 000 cm2/g et étant mélangés dans la proportion, en poids, de 50 % à % de ciment PORTLAND pour 50 % à 90 % de laitier moulu. Ce nmélange a notamment l'avantage de permettre un ajustement aisé du temps de pompabilité de sorte qu'un même ciment ainsi composé peut être utilisé dans une gamme de températures allant de + 20C à 200C et même plus. Il nécessite peu d'additifs, a une excellente réactivité et permet d'obtenir de très bonnes résistances mécaniques qui se maintiennent à un niveau élevé, même dans une ambiance à température élevée. Le choix de ce ciment PORTLAND qui, dans là classification API, correspond à la classe G HSR et de cette granulométrie commune au ciment et au laitier de haut fourneau est essentiel pour l'obtention du résultat recherché. On sait que, dans le bAtiment et les travaux publics, pour des ouvrages de grande masse, on a déjà utilisé des ciments contenant des proportions importantes de laitier de haut fourneau à granulométrie très fine (4 000 à 5 000 cm2/g) de manière à éviter, lors de la prise du ciment, des échauffements risquant de provoquer des -3- fissurations; ces ciments n'ont pas d'intérêt dans les puits de forage o les épaisseurs des cimentations sont relativement faibles et o les risques de fissuration résultant des épaisseurs ne sont donc pas à redouter, tandis que ces ciments ne permettraient pas d'obtenir les caractéristiques, indiquées plus haut, essentielles à ce genre d'application. Le ciment composé objet de l'invention, bien adapté à.une utilisation dans des puits de forage, peut néanmoins être avantageusement employé dans d'autres domaines tels que la construction d'ouvrages souterrains, par exemple de réservoirs de stockage étanches aux liquides et aux gaz et pouvant résister à des milieux agressifs et à des températures élevées. Dans certains usages, on peut ajouter à ce ciment mélangé une faible quantité de cendres volantes. La composition préférentielle de ce ciment mélangé est d'environ 25 % en poids ciment PORTLAND pour 75 % en poids du laitier moulu. A l'aide des figures ci-jointes et des tableaux qui suivent on va expliquer plus en détail les avantages de l'invention et on se référera en particulier à un exemple de réalisation de l'invention. La Fig I représente la variation du temps de pompabilité du ciment composé en fonction des proportions relatives de ciment et de laitier et en présence d'un retardateur. Les Fig 2 à 4 sont des graphes triangulaires de la composition en alumine, silice et chaux d'un laitier pour une teneur en magnésie respectivement de 5 %, 7 % et %; La Fig 5 représente l'influence du taux de cristallisation du laitier de haut fourneau sur la résistance à la compression du ciment composé, mesurée respectivement 2 jours, 7 jours et 28 jours après la mise en place dans des conditions de températures normales. La Fig 6 représente la variation dans le temps de la résistance à la compression d'un ciment PORTLAND et d'un ciment composé de laitier et de ce ciment PORTLAND dans des conditions de températures très élevées. 4 -4 2615183 Sur la Fig 1, on a porté en abscisse le pourcentage en poids du ciment et du /en minute. laitier C/L dans le ciment composé et en ordonnée le temps T de pompabiliti_ Les valeurs portées sur la courbe correspondent au cas d'un ciment Dycherhoff G HSR mélangé à un laitier de haut fourneau, à granulométrie de 3 000 cm2/g gâché avec de l'eau distillée et à des essais effectués à 85 C et à une pression finale de 700 bars. La courbe représentée montre que le temps de pompabilité le plus long est obtenu pour un ciment composé contenant en poids 25 % de ciment et 75 % de laitier moulu. Pour obtenir une qualité constante des ciments composés selon l'invention, il faut utiliser des laitiers vitrifiés présentant une bonne régularité de la composition chimique. Une composition chimique type de. laitier de haut fourneau est la suivante, en pourcentage et en poids: CaO 42 + 2;- SiO2 = 36 + 2; A1203 = 10 + 3; Mgo = 7 + 3; MnO = 0,20; Ti 02 = 0,70; P205 = 0,010; S = 0,95; K20 = 0,40; FeO - 0,30. On a représenté sur les Fig 2, 3, 4, des graphes triangulaires faisant ressortir les domaines dans lesquels peut se situer la composition du laitier en trois de ses éléments principaux: CaO, Si02, A1203 pour des teneurs en MgO, le quatrième élément principal, respectivement de %, 7 % et 10 %. ces domaines ont été délimités par un trait renforcé. Les laitiers de haut fourneau refroidis rapidement par air et eau ont une structure vitreuse et possèdent de ce fait spontanément un potentiel hydraulique qui dépend de leur composition chimique. C'est pour un taux de vitrification compris ente 90 % et 100 % que l'on observe les propriétés hydrauliquesles plus élevées. On a coutume de caractériser les propriétés hydrauliques à l'aide d'indices calculés à partir des résultats de l'analyse chimique élémentaire et en considérant la composition minéralogique potentielle calculée à partir des proportions des quatre constituants principaux qui à l'état cristallisé stable forment les trois phases solides principales: - C3s2 ou rankinite - C2AS ou gehlenite) melitite, solution de 2 2 - C MS ou akermanite) ces 2 composés - 5 - avec des proportions plus ou moins importantes soit de CS ou wollastonite, soit de C3Ms2 ou merwinite, de C25 ou silicate bicalcique, les lettres utilisées dans ces formules simplifiées ayant les significations suivantes: C = CaO; S = SiO2 A=A1203; M = MGO. Les laitiers de haut fourneau de structure vitreuse moulus finement ont la propriété de donner des silicates et des aluminates hydratés lorsqu'ils sont additionnés d'activants de prise comme la chaux, le sulfate de calcium, le clinker PORTLAND et des solutions de sels alcalins ou alcalino-terreux. La phase cristallisée doit se présenter sous forme de microcristaux disséminés dans la phase vitreuse, qui jouent le r8le de germes pour les silicates vitreux en cours d'hydratation. Le processus d'hydratation est le suivant dans le cas d'une activation au clinker PORTLAND additionné de sulfate de calcium: - Formation d'ettringite par suite de la réaction de SO4 Ca avec l'aluminate tricalcique du clinker et l'alumine du laitier - Hydratation du silicate tricalcique (formule simplifiée: C35) du clinker et des silicates du laitier - Transformation partielle de l'ettringite en monosulfoaluminate et en aluminate hydraté et poursuite de l'hydratation des silicates. Les silicates hydratés provenant du laitier sont denses et de faible porosité, ce qui explique la résistance aux eaux agressives de toute nature des ciments composés contenant des laitiers de haut fourneau. On constate que le processus d'hydratation du laitier de haut fourneau vitrifié est lent. Le mélange avec du ciment PORTLAND a l'avantage de ralentir aussi l'hydratation de celui-ci, avec des retards variables suivant le pourcentage plus ou moins élevé de laitier. La prise initiale hydraulique étant ainsi retardée d'elle- même, l'incorporation de retardateurs, qui sont toujours très onéreux, peut être notablement réduite. Etant donné la composition minéralogique potentielle du laitier de haut fourneau vitrifié, la proportion de silicate bicalcique présent sous les formes cristallisée et vitreuse est très faible (moins de 5 %) et on observe, à haute température, -6 - dans le cas du ciment composé de l'invention un phénomène de régression lent des résistances élevées obtenues initialement, ce qui n'est pas le cas avec des ciments PORTLAND purs o la décroissance des résistances mécaniques est rapide car ces ciments contiennent de notables quantités de silicate bicalcique cristallisé. tc La Fig 5 montre l'influence du taux de cristallisatio, orté en abscisse sur la résistance à la compression RC du ciment composé portée en ordonnée. La courbe inférieure correspond à la résistance mesurée au bout de 2 jours, la courbe médiane à la résistance mesurée au bout de 7 jours et la courbe supérieure à la résistance mesurée au bout de 28 jours dans des conditions normales de température. On voit que l'optimum au point de vue de la résistance à la compression est obtenu pour un taux de cristallisation de 5 %. On a notamment fait des essais avec un ciment composé dont le ciment PORTLAND avait la composition chimique suivante: silice (Si02) = 21,2 %; alumine (AI-03) = 3,40 %; oxyde de fer (Fe203) = 6 % i chaux (CaO) = 64,3 %; magnésie (MgO): 0,6 %; oxyde de potassium (K20) = 0,6 %; anhydride sulfurique (SO3) = 2,2 %; oxyde de titane (TiO2) = 0,16 96 %; oxyde de manganèse (MnO) = O,17 %; oxyde de socium (Na2O) = 0,15 %; oxyde de chrome (Cr203) = 0,019 %; oxyde de phospore (P205) = 0,09 %, et présentait une perte au feu de 1,0 % et un résidu insoluble négligeable. La composition minéralogique potentielle en pourcentage de ce ciment était la suivante: silicate tricalcique (3CaOSiO2) = 61,88; aluminate tricalcique (3CaOA1203) = 0; aluminoferrite tétracalcique + ferrite dicalcique (4 CaOA12O3)Fe203 + 2 CaOFe2O03) = 17,34; quantité totale d'alcalis exprimée en équivalents oxyde de sodium (0,658 x % K20 + % Na2O) = 0,5448. Ce ciment composé comportait 25 % de ce ciment PORTLAND et 75 96 de laitier de haut fourneau vitreux moulu et présentait une granulométrie dé 3 000 cm2/g. On lui a ajouté pour certains essais divers additifs pris parmi ceux couramment utilisés dans l'industrie pétrolière. Les tableaux 1, Il, 111, IV et V donnent les résultats d'essais effectués après gâchage de ce ciment composé respectivement avec de l'eau douce, avec de l'eau de mer, avec de l'eau salée saturée, avec de l'eau douce additionnée de 5 % de chlorure de sodium et avec de l'eau douce additionnée de I % de chlorure de calcium. T A B L E A U I COMPORTEMENT DU CIMENT COMPOSE 25/75 EN EAU DOUCE I I - ___ TESTS STANDARDS AP I RHEOLOGIE RESISTANCE A LA CONPRESSION CONDITIONS Densit Eau RHEOLOGIE RESISTAGE A LA COMPRESSION 6el Temps de Pompabilité 8 h 16 h 24 h 7 DES. Laltie libre YP YV 8 h 16 h 24 h 72 h 0/10 Unitq de Consistance TESTS Ciment (ml) (cP) (Pa) (Pa) (UC) CH 1 T statique: 350C 630 min 100 UC extrapol T circulation: 27 C1.865 42 15,4 - 3,1 17,0 8/10 460 min: 60 UC Pression: 6900 KPa MPa MPa SCI 2 360 min: 100 UC extrapold T statique: 440C 37min 60UC T circulation: 33oC1.865 42 15,7 0,8 4,2 7,7 26,3 8/10 60 min 4 0 UC Pression: 10350 KPa MPa MPa MPa MPa SCH 3 T statique: 600C 1, 36 320 min: 100 UC extrapolé T circulation: 39 C1.87 42 16,0 5,5 15,1 19,3 32,6 8 237 min 40 UC Pression: 17940 KPa MPa MPa MPa MPa CH 4 o statique: 77 C 218 min: 100 UC extrapolé circulation: 45 C1.87 39 15,8 - 25,7 32,3 39,6 6/9 190 min 70 UC Pression: 26910 CKPa MPa MPa MPa SCH 5 o statique: 93 C 128 min 100 uc T circulation: 52 C1.87 36 16,4 - - 41,4 58 Pression 35880 KPa MPa Co TA B L EAU II COMPORTEMENT DU CIMENT COMPOSE 25/75 EN EAU DE MER -'_ _ _ TESTS STANDARDS A P I - CONDITIONS Densite Eau RHEOLOGIE RESISTANCE A LA COMPRESSION Gel Temps de Pompabilité DES Laitiet libre VP YV 8h 16 h 24 h 2 0/10 Unité de Consistance 8 h 16 il 24 h 7 TESTS Ciment (Ml) (cP) (Pa) (Pa) (UC) SCH 1 Te statique: 35 C T circulation: 27 C 1.87 48 12,0 - 6,5 16,6 44,4 6,2 555 min 100 UC Pression: 6900 KPa MPa MPa MPa 6,7 SCII 2 T statique: 44UC T circulation: 33 C1.87 45 13,0 1,7 22,5 34,3 49,1 6,2 485 min 100 UC Pression: 10350 KPa MPa MPa MP6,2 MPa MPa *MPa MPa, o SCH 3 T statique: 60 C T circulation: 39 C1.87 42 13,92 4,8 38,2 41,6 46,7 6 338 min 100 UC 46,72 3 in:10U Pression: 17940 KPa MPa MPa MPa MPA /6,2 MPa MPa MPa / 6,2 CH 4 Te statique: 77 C circulatiq on 45C1.87 39 14,4 - 26,7 35,5 41,6 5,3/ 198 min 100 UC ression: 26910 KPa MPa MPa MPa5,3 SCH 5 N T statique: 930C o, r' circulation - 52Co1.87.38 16,8 - - - 5,3 156 min: 100 UC ression: 35880 KPa 7,2 -_-. -' -. - -.wo t/ T A B L E A UIII COMPORTEMENT DU CIMENT COMPOSE 25/75 EN EAU SALEE SATUREE TESTS STANDARDS A PI _ CONDITIONS Densit Eu- O RHEOLOGIE RESISTANCE A LA COMPRESSION Temps de Pompabilit CONDITIONSDensitÉEau GelTemps de Pompabilité DES Laitier libre VP YV 8 h 16 h 24 h 72 h 0/10 Unité de Consistance 8 h 16 h 24 h 7 TESTS Ciment (ml) (cP) (Pa) (Pa) (UC) SCH 1 T statique: 35 C T circulation:27 C 1,93 3,6 40 5,76 - _ 2,60 19,80 3,84 Pression: 6900 KPa 4,8 SCII 2 TO statique: 44 C T circulation: 330C 1,93 40 5,54 0,21 7,28 14,0 27,80, 25 Pression: 10350 KPa MPa MPa MPa MPa,81 SCH 3 T statique: 60 C T circulation: 39 C 1,93 - 41 8,64 - 12,32 14,50 29,50 5,28, Pression: 17940 KPa MPa MPa MPa 6,24 SCH 4 To statique: 77 C T circulation: 45 C 1, 93 37 8,32 5_,28 Pression: 26910 KPa 6,21 SCH 5 N o statique: 93-C circulation:52 C 1,93 - 33 8,16 - - -min 100 UC ression: 35880 KPa 4 ,2 oo TABLEAU IV COMPORTEMENT DU CIMENT COMPOSE 25/75 + 5 % NaCl (Par poids d'eau) . T TESTS STANDARD S A P I CONDITIONS Densitd Eau.RHEOLOGIE RESISTANCE A LA COMPRESSION Gel Temps de Pompabilité DES Laitier libre VP YV 8 h 16 h 24 h 72 h 0/10 Unité de Consistance TESTS Ciment (ml) (cP) (Pa) (Pa) (UC) SCH I1 455 min: 100 UC T statique: 35 C 290 min: 40 UC T circulation: 27 C1,87 2,6 43 7,68 - 9,85 17,6 25,9 5,76 Pression: 6900 KPa MPa MPa MPa /5,76 SCII 2 T statique: 44 C T circulation: 33 C 1,87 - 40 16,8 4,39 25,9 32,3 39, 10 6,24 375 min: 100 UC Pression: 10350 KPa MPa MPa MPa MPa 6,726 SCH 3 T statique: 60 C To circulation39 C 1,87 - 38 14,4 17,78 29,6 32,2 34,0 6,24 245 min: 100 UC Pression: 17940 KPa,2MPa MPa MPa MPa 6,85 SCH 4 T statique: 77 C e circulation:45oC1,87 - 37 16,32 23,10 31,1 32,2 5,24 174 min: 100 UC ression: 26910 KPa MPa MPa MPa 7,68 SCH 5 T statique: 930C circulation: 52 C 1,87 - 36 17,76 - 72 110 min: 100 UC _ Pression: 35880 KPa _8,64 /8,64C TA B LE AU V COMPORTEMENT DU CIMENT COMPOSE 25/75 + 1 % CaCl> (Par poids de ciment) N TESTS STANDARDS API _ _ RHIEOLOGIE RESISTANCE A'LA CONPRESSION CONDITIONS Densitd Eau GREOL061ERESISTAHCE A LA COMRESSION Gel Temps de Pompabilité DES Laitie libre VP YVy 8 h 16 h 24 h 7Z h 0/10 Unité de Consistance 8 h16 h 24 h 72 h TESTS Ciment (ml) (cP) (Pa) (Pa) (UC) SCH 1 T statique: 35 C T circulation: 27 C 1,87 2,6 44 14,4 - 3,92 7,42 27,95 5,72 943 min: 100 UC Pression: 6900 KPa MPa MPa MPa -'7,68 SCII 2 T statique: 44 C T circulation: 33 C 1,87 - 42 13,60 2,324 9,60 18,83 42,25 5,24 360 min: 100 OC Pression: 10350 KPa MPa MPa MPa MPa -7,2( SCH 3 T statique: 60 C T circulation: 39 C 1,87 - 42 11,52 10,22 24,80 31, 50 49,60 5,76 240 min: 100 UC Pression: 17940 KPa MPa MPa MPa MPa: 6s24 SCH 4 T statique: 770C o circulation: 45C 1,87 - 39 10,1 - 27,72 40,88 49,98,20 170 min: 100 UC Pression: 26910 KPa MPa MPa MPa -6 24 SCH 5 statique: 930C ru circulation: 520C 1,87 36 8,16 39,62 180 106 min: 100 UC ression: 35880 KPa MPa,2 _ - - On a également testé avec ce ciment composé différents réduc- teurs de filtrat: D-6031 D-8 et D-600 de DOWELL; HALLAD 9, 14, 22, 22A, 24 d'HALLIBURTON; D 19, D 22, D 45-L de BJHUGHES; PARAGAS de' TOTAL. Le tableau VI donne le résultat des essais effectués. On a étudié l'évolution dans le temps des résistances à la compression du ciment PORTLAND utilisé dans l'exemple décrit plus haut de ciment composé, de ce ciment PORTLAND additionné de 35 % de silice en poids, du ciment composé de l'exemple et de ce ciment composé addi- tionné de 35 % de silice, tous les laitiers ayant une densité comprise entre 1,87 et 1,90. Le tableau VII donne le résultat de cette étude et montre une excellente résistance à la compression du ciment composé non additionné de silice. La figure 6 montre comment évolue dans le temps T, porté en abscisse et exprimé en jours, la résistance à la compres- sion RC évaluée en MP& et portée en ordonnée, pour le ciment'PORTLAND (courbe A) et pour le ciment composé (courbe B), à une température de C. On voit que les courbes A et B étant sensiblement parallèles, la résistance à la compression du ciment composé (courbe B) varie relativement moins dans le temps et conserve son écart d'origine par rapport au ciment PORTLAND seul. ' On a également effectué une étude du comportement du ciment composé pour les cimentations de zones à gaz. Le tableau VIII donne les résultats de cette étude qui sont représentés sur les figures 7, 8, 9, 10, 11 et 12. Le processus de migration du gaz s'établit généralement au moment de la prise du ciment, lorsque la cristallisation se développe et que l'exothermicité s'accroît entraînant des phénomènes de capilla- rité et une chute de pression qui favorisent le passage du gaz. Les principaux procédés qui ont été développés pour éviter le passage du gaz créent une "barrière à gaz" généralement développée in situ; le blocage du gaz s'effectue en générant un polymère qui imper- méabilise les pores (latex, résine synthétique) en accroissant la viscosité de l'eau intersticielle-du ciment au cours de l'hydratation ou en créant un piège à gaz ou un effet de pression (agent tensioactif moussant, gaz naissant). Les résultats, donnés dans le tableau VIII de divers tests effectués sur des laitiers à base de ciments, montrent que le laitier de ciment composé décrit ici possède d'excellentes pro- priétés d'arrêt de la migration de gaz et cela avec une quantité d'ad- ditifs 3 ou 4 fais moindre que celle généralement utilisée. Cette pro- priété renforce l'intérêt économique de ce type de ciment composé. Les figures 7 à 12 montrent, pour diverses formulations de ce type de ciment composé, l'évolution, dans le temps T exprimé en minutes et porté en abscisse, de températures t exprimées en degrés celsius et de pressions P exprimées en bars, portées en ordonnée. Ces températures t sont la température t l de la formation au bas de la colonne de ciment et la température du ciment t 2 et ces pressions sont la pression en tête P1 et la pression de la formation P2. Un trait vertical pointillé D indique la prise du ciment. Les formula- tions comprennent toutes un rapport ciment/laitier de haut fourneau de 25/75 et elles diffèrent par les additifs. La correspondance entre le tableau VIII et les figures 7 à 12 est mentionnée dans ce tableau. Les tableaux IX et X donnent les résultats de l'étude du comportement et de l'adaptabilité de formulations de laitiers respec- tivement alourdis et allégés à base du type de ciment composé décrit ici et comprenant une quantité d'additifs faible et en tout cas infé- rieure à celle d'un ciment de classe G-H SR testé dans les mêmes conditions. TA B LEAU VI SENSIBILITE DU CIMENT COMPOSE 25/75 AVEC LES REDUCTEURS DE FILTRAT HALAoD8 D 1.9HALAD REDUCTEUR DEHALADHALAD D 22 BALAD HALAD D D 19 LD 600 REDUCTEUR DED 603 PARAGAS 92AHLD B AA 22 DD"ELL Bi D204D1 H FILTRAT TESTES 22 A 14 Bi 9 22 DOWELL D6 24 CONCENTRATION, EN,S per poids de ciment 1 77,8 CONCENTRATION17, litre/tonne ciment14,8 40,74 FLUIDIFIANT D 80 D 80 CFR2L - D 31L - CFR2L D 80 D 80 D 311 CFR2L D80D 31 CR2 UTILISE CONCENTRATION14,894 4 49 4,94_ 4,94 4, 4,94494 4,94.6,2 4,94 4,94 litre/tonne çiment FILTRAT 30 nu. 1 90 F/ t3oO'S 284 50 67 140 62 176 50 49 38 170 34 CC r.' In cc c CoM T A B L E A U VII EVOLUTION ET COMPARAISON DES RESISTANCES A LA COMPRESSION TEST: 200 C RC 24 h RC en 3 jours RC en 7 jours COMPOSITION (MPa)* (MPa)* Ciment Portland - 19,20 11,15 Ciment Portland + 34,51 29,51 26,34 % Farine Silice Ciment Composé /75 46,42 40,27 36,90 Ciment Composé /75 + 35% 21,37 10,76 10,33 Farine de Silice * Mega Pascal Co Nu TABLEAU VIII COMPORTEMENT DU CIMENT COMPOSE 25/75 EN CIMENTATION DE ZONE A GAZ FORMUIJLATIONS DENSITE T du RESULTATS - COMMENTAIRES LAITIER TEST Ciment classe G HSR + Concentration de D-600 normalement utilisée pour un ciment classe 177 1/t D-600 1190 1050C G HSR et pour cette température. Il n'y a pas de migration du gaz. Ciment composé 25/75 + Une concentration-de D-600 quatre fois moindre donne un excellent 44 1/t D-600 1,90 105 C résultat à cette température. Il n'y a pas de migration du gaz (fig. 7) Ciment classe G HSR + 105c Concentration de PARAGAS normalement utilisée pour un ciment % PARAGAS par volume d'eau 190 105C classe G HSR et pour cette température. Il n'y a pas de migration du gaz. I_ Ciment composé 25/75 +.15% 1 90 105C Cette concentration est normalement préconisée pour un ciment PARAGAS par volume d'eau classe G HSR à cette température. Il n'y a pas de migration du gaz. (fig. 8) Ciment'composé 25/75 1 90 105C A cette température et sans additif spécifique, il y a migration sans additif antigas migration 190 105C du gaz mais celle-ci est très lente. (fig. 9) Ciment composé 25/75 + 5% 1905C Une concentration de PARAGAS trois fois moindre donnant un PARAGAS par volume d'eau. excellent résultat. Il n'y a pas de migration du gaz. (fig. 10) Ciment composé 25/75 + 5% 2 20 160 C Concentration de PARAGAS normale pour un classe G HSR PARAGAS par volume d'eau et pour cette température. o Il n'y a pas de migration du gaz. (fig. 11) e'n Ciment composé 25/75 + 5% Une concentration de PARAGAS trois fois moindre o PARAGAS par volume d'eau 2,20 1600C Excellent résultat. 4 Il n'y a pas de migration du gaz. (fig. 12) TA B L E A U IX COMPORTEMENT DU CIMENT COMPOSE DANS DES FORMULATIONS DE LAITIERS ALOURDIS ,,, ,. COMPOSITION POUR 1 M3 DE LAITIER CIMENTATION 4800 m T CIRCULATION 1330C LAITIER TYPE DE HEMTITE SILICE EAU ADDITIF DISPERSANT RETARDATEUR DENSITE PRESSION DE PRESSION DE N CIMENT Alourdissan DOUCE ANTI Z par Poids % par Poids LAITIER TEST 108 MPa MIGRATION de Ciment de Ciment TEMPS DE POMPABILITE DE GAZ Composé 1 25/75 313 kg - 462 1 - D-65 D-28 2,20 330 minutes 1425 kg (22%) (0.5%) (0.2%). Composé 2 25/75 768 kg - 452 1 - D-65 D-28 2,40 427 minutes 1182 kg (65%) (0.8%) (0.15%) Classe G HSR 3 519 kg 267 kg 442 1 74 1 D-65 D-28 2,20 232 minutes 891 kg (58%) (30%) (1.3%) (0.25%) Composé 4 25/75 443 kg 465 1 24 1 D-65 D-28 2,20 432 minutes _ 1267 kg (0.75%) (0.15%) o kU4 TABEEAU X COMPORTEMENT DU CIMENT COMPOSE DANS DES FORMULATIONS DE LAITIERS ALLEGES CIMENTATION TUBAGE CIMENTATION TUBAGE COMPOSITION POUR DENSITE T CIRCULATION: 520C T CIRCULATION: 79 C I)43 DE LAITIER LAITIER 13 DE LAITIER LAITIER TEMPS DE POMPABILITE (min) TEMPS DE POMPABILITE (min) Ciment classe G HSR: 829 kg Bentonite préhydratée: 16,6 kg Eau douce: 730 l 1.58 340 minutes (extrapolées) Retardateur D-81: 4,2 1 Ciment composé 25/75: 858 kg Bentonite préhydratée:.17 kg 1.58 + 360 minutes 302 minutes Eau douce: 706 1 Ciment classe G HSR: 829 kg Bentonite préhydratêe: 16,6 kg 1.58 360 minutes Eau douce: 730 1 Retardateur D-801: 8,30 1 oo - 19 - 2615183 REVENDICATIONS I- Ciment composé, contenant du ciment et du laitier de haut fourneau, notamment pour puits de forage, caractérisé en ce qu'il comprend les constituants suivants: - un ciment PORTLAND présentant, en poids, une teneur en oxyde de magnésium de 6 % au maximum, une teneur en anhydride sulfurique de 3 % au maximum, une perte au feu de 3 % au maximum, un résidu insoluble de 0,75 % au maximum, une teneur en silicate tricalcique comprise entre 48 % et 65 %, une teneur en aluminate tricalcique de 3 % au maximum, une teneur en aluminoferrite tétracalcique, plus en ferrite dicalcique et deux fois en aluminate tricalcique de 24 % au maximum et une teneur totale en alcalis exprimée en équivalent oxyde de sodium de 0, 75 % au maximum - et un laitier moulu de haut fourneau vitrifié à un taux de 90 à 100 %; ces deux constituants ayant une granulométrie similaire, comprise entre environ 2 800 et 3 000 cm2/g et étant mélangés dans la proportion en poids de 50 % à l0 % de ciment PORTLAND pour 50 % à 90 % de laitier. 2- Ciment composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits deux constituants sont mélangés dans la proportion en poids d'environ 25 % de ciment PORTLAND pour 75 % de laitier. 3 - Ciment composé selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le taux de vitrification dudit laitier est d'environ 95 %.