Brevet FR3126986A1 — publié le 20230317

La présente invention concerne des mélanges élastomères comprenant des mélanges d’élastomères partiellement fluorés, tels que des élastomères de tétrafluoroéthylène-propylène (FEPM ou TFEP) et des caoutchoucs fluorocarbonés, tels que des élastomères à base de fluorure de vinylidène (FKM ou FEP). Les mélanges élastomères peuvent être préparés à l’aide de broyeurs à deux rouleaux, de mélangeurs internes ou d’une autre technique de mélange et peuvent être moulés en joints, garnitures d’étanchéité, joints toriques ou autres articles par extrusion, moulage par injection, moulage par compression ou similaire. Les articles élastomères résultants peuvent fournir de bonnes performances d’étanchéité, y compris à des températures modérées ou basses, et présentent une bonne compatibilité chimique et une bonne résistance lorsqu’ils sont exposés à des environnements de puits de forage courants. Dans certains cas, les mélanges élastomères peuvent fournir des caractéristiques de performance auparavant uniquement disponibles à partir d’élastomères perfluorés (FFKM), mais sans nécessiter les conditions de traitement complexes associées à la préparation d’élastomères perfluorés. MÉLANGES POLYMÈRES DESTINÉS À ÊTRE UTILISÉS DANS DES APPLICATIONS DE PUITS DE FORAGE La présente divulgation concerne généralement des matériaux polymères, des procédés de fabrication de matériaux polymères et des dispositifs comprenant des matériaux polymères destinés à être utilisés dans des puits de forage dans des formations souterraines et des opérations de puits de forage et, plus particulièrement (mais pas nécessairement exclusivement), des mélanges élastomères chimiquement résistants et des procédés et dispositifs associés destinés à être utilisés dans une variété d’environnements de puits de forage différents et d’opérations de puits de forage. Contexte Les élastomères sont une partie utile de tout système d’étanchéité en raison de leurs propriétés viscoélastiques. Une grande variété d’élastomères sont utilisés dans les applications pétrolières et gazières, comme les éléments de garnissage, les joints moulés, les joints toriques ou similaires, pour fournir ou améliorer les performances d’étanchéité. La sélection des élastomères devient un défi en raison de la compatibilité chimique et thermique avec les conditions de puits et les fluides utilisés dans le puits. Les élastomères perfluorés, également appelés FFKM ou FFPM, ont généralement une excellente compatibilité chimique et d’excellentes performances thermiques. L’utilisation d’élastomères perfluorés est cependant limitée, car leur fabrication et leur traitement sont complexes et difficiles, ce qui entraîne un coût élevé et une disponibilité limitée. La fournit une représentation schématique du mélange et du durcissement d’élastomères selon un exemple de la présente divulgation. La fournit des exemples de températures de transition vitreuse pour des mélanges d’élastomères non miscibles, partiellement miscibles et miscibles, selon des exemples de la présente divulgation. La fournit une illustration schématique de deux dispositifs qui peuvent être utilisés pour le mélange d’élastomères, selon des exemples de la présente divulgation. La fournit une illustration schématique d’un processus de moulage par compression selon des exemples de la présente divulgation. Élastomère destiné à être utilisé dans un puits de forage ou une opération de puits de forage, comprenant un mélange : d’un élastomère partiellement fluoré ; et d’un élastomère de caoutchouc fluorocarboné. Elastomère selon la revendication 1, dans lequel l’élastomère partiellement fluoré et l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné sont réticulés dans le mélange, ou dans lequel l’élastomère partiellement fluoré et l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné sont répartis de manière homogène dans le mélange. Élastomère selon la revendication 1, dans lequel l’élastomère partiellement fluoré comprend des monomères de tétrafluoroéthylène et des monomères de propylène. Élastomère selon la revendication 3, dans lequel l’élastomère partiellement fluoré comprend en outre des monomères d’éther perfluorométhylvinylique ou des monomères d’éthylène. Élastomère selon la revendication 1, dans lequel l’élastomère partiellement fluoré présente une température de transition vitreuse de -15 ºC à 5 ºC. Élastomère selon la revendication 1, dans lequel l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné comprend des monomères de fluorure de vinylidène. Élastomère selon la revendication 6, dans lequel l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné comprend en outre des monomères d’hexafluoropropylène, des monomères de tétrafluoroéthylène, des monomères de propylène ou des monomères d’éther perfluorométhylvinylique. Élastomère selon la revendication 1, dans lequel l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné présente une température de transition vitreuse de -40 ºC à -5 ºC, ou dans lequel l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné comprend un caoutchouc fluorocarboné de qualité basse température, ayant une température de transition vitreuse de -40 ºC à -20 ºC. Élastomère selon la revendication 1, dans lequel le mélange comprend de 15 % à 85 % de l’élastomère partiellement fluoré, en poids, et dans lequel le mélange comprend de 15 % à 85 % de l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné, en poids. Élastomère selon la revendication 1, présentant une première température de transition vitreuse à une première température de -40 ºC à -5 ºC et une seconde température de transition vitreuse à une seconde température de -15 ºC à 5 ºC. Élastomère selon la revendication 1, comprenant en outre : un ou plusieurs additifs choisis dans le groupe constitué de nanotubes de carbone, d’un élastomère hydrine, d’un élastomère de caoutchouc halobutyle et d’un élastomère de caoutchouc EPDM ; ou une ou plusieurs charges de renforcement choisies dans le groupe du noir de carbone ou de la silice. Procédé de fabrication d’un mélange élastomère destiné à être utilisé dans un puits de forage ou une opération de puits de forage, le procédé comprenant : la fourniture d’un élastomère partiellement fluoré ; la fourniture d’un élastomère de caoutchouc fluorocarboné ; le mélange de l’élastomère partiellement fluoré et de l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné pour générer un mélange élastomère ; et la soumission du mélange élastomère à un processus de durcissement. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le mélange comprend un ou plusieurs parmi : la soumission de l’élastomère partiellement fluoré à l’état de caoutchouc de gomme et de l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné à l’état de caoutchouc de gomme à des forces de cisaillement pour mélanger l’élastomère partiellement fluoré et l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné ; le mélange de l’élastomère partiellement fluoré et de l’élastomère de caoutchouc fluorocarboné à l’aide d’un broyeur à deux rouleaux, d’un mélangeur, d’une extrudeuse ou d’un mélangeur interne. l’ajout d’un agent de durcissement, d’un renfort, d’une charge ou d’un additif au mélange élastomère ; ou la soumission du mélange élastomère à un processus de vulcanisation. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l’agent de durcissement comprend un bisphénol, une amine, un peroxyde, un isocyanate ou un oxyde de plomb. Article élastomère destiné à être utilisé dans un puits de forage ou une opération de puits de forage, sous la forme d’un joint comprenant un mélange : d’un élastomère partiellement fluoré ; et d’un élastomère de caoutchouc fluorocarboné, dans lequel le joint comprend un élément de garnissage, un joint moulé, un joint torique ou une garniture d’étanchéité.