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"Fluide lubrifiant pour une carotte et utilisation de celui-ci".
La présente invention concerne un fluide lubrifiant pour une carotte prélevée au cours d'un carottage dans le sol, en particulier dans le domaine pétrolier.
On connaît déjà des fluides de protection, utilisés pour empêcher par exemple que du liquide de carottage ou d'autres éléments étrangers pénètrent dans la carotte et/ou en modifient des paramètres et/ou que du ou des fluides (gazeux, liquides) contenus d'origine dans la carotte puissent s'en échapper. Ces pénétrations de liquide, modifications de paramètres, pertes de fluides nuisent à une déduction correcte de la nature des formations dans lesquelles le carottage est effectué.
Les fluides de protection disponibles à ce jour pour remédier à ces problèmes se présentent sous la forme d'un gel, d'une résine, etc, dont, par exemple, la viscosité varie fortement en fonction de la température à laquelle ils sont exposés. Cette situation n'est pas favorable à un carottage correct parce que la température à laquelle il a lieu ne peut pas être maîtrisée ni connue de façon sûre.
Le fluide de protection connu, décrit par exemple dans le US-A-5.360. 074, est contenu dans une section de tube intérieur du carottier et est en quelque sorte extrudé dans un faible intervalle entre ce tube intérieur et la carotte, à mesure que celle-ci pénètre dans cette section pour en chasser ledit fluide. Le gel précité pouvant être relativement visqueux est difficile
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à extruder et, suite à la force que la carotte doit exercer sur le gel pour l'extruder, il y a un risque quasi certain d'écraser, de comprimer une carotte de matière non consolidée.
Un tel écrasement ou compression provoque non seulement une déformation irréversible de la carotte mais également, le cas échéant, une migration et/ou une expulsion de fluides gazeux et/ou liquides que cette carotte contient à l'origine et qui peuvent être importants pour l'analyse de la carotte.
De plus, étant donné sa viscosité élevée, le fluide de protection connu est difficile à retirer de la carotte avant analyse de celle-ci, alors que ce retrait peut être nécessaire pour qu'il n'y ait pas d'influence parasite sur la carotte. Le fluide visqueux connu s'est en outre avéré constituer un mauvais support mécanique de la carotte lors du transport ultérieur de celle-ci, dans le tube intérieur, vers un laboratoire, la carotte pouvant bouger en partie ou dans son ensemble dans le fluide visqueux contenu dans le tube intérieur et pouvant donc perdre encore plus sa structure d'origine.
La résine dont il est question ci-dessus a par exemple l'avantage, par rapport au fluide visqueux, de durcir avant le transport précité de la carotte dans le tube intérieur. Cependant, cette résine ne peut plus être dissociée de la carotte avant l'analyse de celle-ci et peut influencer défavorablement cette analyse.
On connaît par le US-A-4.063. 603 un procédé de forage dans lequel, pour réduire un frottement excessif du train de tige contre la paroi du puits en cours de forage, on ajoute au liquide de forage usuel des perles, de préférence sphériques, en matière synthétiques. Dans ces conditions de forage, un à deux pourcents en volume de ces perles dans le liquide de forage implique une quantité considérable de perles dont une partie seulement est récupérable moyennant de grands frais.
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La viscosité d'un fluide de protection ne pouvant pas être réduite à un minimum absolu, la présente invention a d'abord pour but d'améliorer sensiblement l'ensemble des phénomènes de frottement et de glissement de la carotte le long du tube intérieur du carottier à mesure qu'elle pénètre dans celui-ci et qu'elle se recouvre d'un fluide de protection. Cette amélioration a pour effet de faciliter la progression de la carotte dans le tube intérieur.
De plus, il est connu dans le métier qu'une réduction du coefficient de frottement entre la carotte et le tube intérieur améliore considérablement le rendement d'un carottage. Cette réduction peut être obtenue en ajoutant au fluide de carottage et/ou de protection des composants à base d'huile. Cependant cette pratique tend à disparaître en raison de nouvelles contraintes liées au respect de l'environnement.
Ces problèmes sont résolus de façon surprenante par le fait que le fluide comporte non seulement un constituant liquide de protection de la carotte (de viscosité donnée) mais également un constituant solide composé billes solides, de l'ordre du millimètre en diamètre, libres l'une de l'autre dans le constituant liquide.
La présence de ce fluide particulier autour de la carotte la protège dans une certaine mesure d'un contact avec le fluide de carottage et avec d'autres éléments étrangers, comme par exemple des particules provenant d'un autre endroit de la carotte ou du puits de carottage.
En outre, étant donné la présence des billes en tant que lubrifiant dans le fluide lubrifiant, il est possible d'éliminer de ce dernier des composants à base d'huile utilisés pour la lubrification de la carotte et de mettre en oeuvre par exemple des composants aqueux, de façon à mieux respecter l'environnement.
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Suivant une forme de réalisation préférée du fluide lubrifiant de la présente invention, les billes ont sensiblement toutes le même diamètre.
Suivant une forme de réalisation avantageuse du fluide lubrifiant de l'invention, les billes sont en verre et/ou en matière plastique résistant à un écrasement et/ou à un éclatement sous les contraintes mécaniques subies en cours de carottage.
La présente invention concerne également l'utilisation du fluide lubrifiant suivant l'invention.
Suivant l'invention, le fluide lubrifiant est introduit à la pression atmosphérique dans une section d'un tube intérieur d'un carottier, immédiatement voisine de la tête de carottage de ce dernier, cette section étant fermée par un bouchon approprié du côté de l'entrée de la carotte dans le carottier et un bouchon approprié du côté opposé de la section et, lorsque la carotte, à mesure qu'elle pénètre dans le tube intérieur, sollicite le bouchon du côté de l'entrée, et le pousse dans l'espace rempli du fluide lubrifiant, celui-ci s'échappe de la section de façon à se répartir sur le pourtour de la carotte, entre celleci et le tube intérieur qui l'enveloppe, le constituant liquide formant une enveloppe autour de la carotte contre une pénétration du liquide de carottage ou d'autres éléments étrangers dans la carotte et,
au moins dans une certaine mesure, contre une perte de fluide (s) contenu (s) d'origine dans la carotte, les billes du constituant solide réduisant le frottement entre la carotte et la surface interne du tube intérieur.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description du dessin qui est annexé au présent mémoire et qui illustre, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation d'un tube intérieur d'un
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carottier pouvant servir à mettre en oeuvre le fluide lubrifiant de l'invention.
La figure unique représente schématiquement en coupe, avec brisure, une forme de réalisation d'une section d'un tube intérieur 1 d'un carottier A (représenté partiellement) destinée à recevoir le fluide lubrifiant 2 de l'invention et une carotte 3 à enrober de ce fluide lubrifiant 2 à mesure qu'elle est produite par une tête de carottage B. La tête de carottage B et le tube extérieur C du carottier A ne sont représentés qu'à titre d'illustration.
Le tube intérieur 1 peut comporter entre autres des éléments connus comme : une bague conique fendue 4 destinée à saisir la carotte 3 terminée, un bouchon inférieur 5 destiné à fermer, du côté de la tête de carottage, la section 6 du tube intérieur
1 remplie du fluide lubrifiant 2, ce bouchon 5 étant agencé pour libérer le fluide lubrifiant 2, à un moment choisi du carottage, au moyen d'un dispositif connu non décrit ici, un bouchon supérieur 7 destiné également à fermer la section 6, du côté de celle-ci éloigné de la tête de carottage, ce bouchon 7 pouvant être agencé pour contrôler et régler la pression à laquelle est soumise le fluide lubrifiant 2 dans cette section 6,
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des joints d'étanchéité 8 pour les bouchons 5 et 7, des bagues fonctionnelles 9, 10, connues et des cannelures internes (11) pour guider la carotte
3,
pour favoriser une bonne répartition du fluide lubrifiant autour et le long de la carotte 3 et pour favoriser l'écoulement du fluide poussé par la carotte 3.
Le fluide lubrifiant 2 pour la carotte 3 prélevée au cours d'un carottage dans le sol, notamment dans le cadre d'une prospection pétrolière, comporte
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suivant l'invention un constituant liquide et un constituant solide, celui-ci étant composé de billes solides, de l'ordre du millimètre en diamètre, libres l'une de l'autre avant et de préférence après leur mélange dans le constituant liquide.
Le constituant liquide peut être par exemple
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une huile PETROFREED produite par BAROIDO, ou une huile LV2 200 produite par CONOCOO ou une huile ESCAILE db produite par EXXON. Ces huiles sont préférées parce qu'elles présentent une viscosité assez stable aux températures rencontrées dans des opérations de carottage. De plus elles n'hydratent pas la roche de la carotte 3 et elles sont neutres par rapport à cette roche, c'est-à-dire qu'elles peuvent en être retirées sans en modifier la mouillabilité.
Ces huiles précitées ont un très bon comportement par rapport à la carotte 3 parce qu'elles n'en altèrent pratiquement pas les propriétés utilisées par les géologues, les pétroliers, etc. Cependant, il s'avère qu'elles n'ont pas de caractère lubrifiant suffisant pour empêcher des coincements, des blocages de la carotte 3 dans le tube intérieur 1 au cours du carottage. Ces coincements et blocages peuvent détériorer la carotte 3 au point qu'elle ne soit pas utilisable. Des produits lubrifiants connus comme additifs utiles dans ces circonstances pourraient, de leur côté, modifier les paramètres réels de la carotte 3 et la rendre impropre pour une analyse complète du site carotté.
Il est apparu de façon surprenante que des problèmes de ce genre et d'autres cités ci-après se résolvent par l'addition des billes précitées qui présentent alors entre autres une capacité de rouler les unes sur les autres, par exemple entre la surface interne du tube intérieur 1 et la surface externe de la
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carotte 3. Ces billes peuvent avoir toutes le même diamètre.
Il peut cependant être préféré d'utiliser des billes d'au moins deux diamètres différents. De cette façon, on augmente les possibilités du roulement exposé ci-dessus.
Le diamètre des billes peut être choisi entre 0,400 mm et 1,800 mm, par exemple en fonction des interstices qu'elles doivent traverser. Leur diamètre peut être compris de préférence entre 0,500 mm et 1,500 mm et il peut être en particulier de l'ordre de 0,650 mm.
La concentration des billes en volume dans le fluide lubrifiant 2 peut varier de 20 à 80 %, par exemple en fonction des roches que l'on suppose rencontrer. Le volume total de ce fluide lubrifiant 2 dans la section 6 étant relativement limité, il ne semble pas utile de prévoir des moyens pour récupérer les billes qui se trouvent donc en quantité relativement réduite dans le volume total de fluide lubrifiant 2.
La matière des billes est choisie parmi celles qui conservent des dimensions stables aux températures et aux pressions usuelles rencontrées en cours de carottage. Il est préférable que les billes ne puissent pas se dissoudre dans le milieu où elles sont utilisées, qu'elles n'y gonflent pas, qu'elles ne s'y agglomèrent pas, contrairement à des matières connues dans le métier comme la bentonite, la baryte, etc.
Les billes sont réalisées de préférence en une matière telle qu'elles résistent à un écrasement et/ou à un éclatement dans les conditions de carottage. Cassées ou éclatées, elles n'ont plus leur fonction de roulement et elles peuvent devenir abrasives et cela est nuisible au bon déroulement du carottage et à la durée de vie du matériel de carottage. Cependant, lorsqu'elles sont élastiques, elles peuvent se déformer sous une
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contrainte et retrouver, après disparition de celle-ci, leur dimension d'origine.
Des matières appropriées sont certains verres résistant aux conditions énoncées ci-dessus, et certaines matières plastiques comme des copolymères de divinyl benzène et styrène.
Suivant l'invention, il peut être préféré que la densité du constituant liquide et celle du constituant solide soient d'un même ordre de grandeur.
Avantageusement, celle du constituant solide est quelque peu supérieure à celle du constituant liquide. De cette façon peut être gardée, en cours d'utilisation, une homogénéité suffisante du fluide lubrifiant 3, sans que les billes y migrent vers le bouchon supérieur 7, à l'écart de l'endroit (proche du bouchon inférieur 5) où elles sont prélevées au cours de l'enrobage de la carotte 3.
Une densité préférée du constituant liquide peut être comprise entre 1,02 et 1,20 et avantageusement entre 1,04 et 1,15. Par exemple on peut utiliser ensemble un constituant liquide peu visqueux d'une densité de 1,1 et des billes d'une densité de 1,13.
On peut également prévoir l'utilisation de billes en une autre matière répondant à des exigences particulières de carottage.
Le fluide lubrifiant 2 peut empêcher en outre dans une certaine mesure, pour améliorer l'évaluation du terrain prospecté, que des fluides liquides et/ou gazeux s'échappent de la carotte.
Cependant, le fluide lubrifiant de l'invention peut laisser passer ces fluides contenus éventuellement dans la carotte et permet alors par exemple une expulsion modérée naturelle de tout élément gazeux ou liquide qui pourrait constituer un danger lors de manipulations de la carotte 3.
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Une utilisation du fluide lubrifiant suivant l'invention est la suivante. Selon l'invention, le fluide lubrifiant 2 de l'invention est introduit à la pression atmosphérique dans la section 6 du tube intérieur 1 d'un carottier (non représenté), immédiatement voisine de la tête de carottage (non représentée) de ce dernier. Cette section 6 est fermée par les bouchons appropriés 5 et 7.
Lorsque la carotte 3, à mesure qu'elle pénètre dans le tube intérieur 1, sollicite le bouchon inférieur 5 et le pousse dans l'espace rempli avec du fluide lubrifiant 2, ce dernier s'échappe de la section 6 de façon à se répartir sur le pourtour de la carotte 3, entre celle-ci et le tube intérieur 1 qui l'enveloppe, le constituant liquide formant une enveloppe autour de la carotte 3 contre une intrusion du liquide de carottage ou d'autres éléments étrangers dans la carotte et, au moins dans une certaine mesure, contre une perte de fluide (s) contenu (s) d'origine dans la carotte 3. Les billes du constituant solide réduisent considérablement le frottement entre la carotte 3 et la surface interne du tube intérieur 1.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention.
Ainsi, par son constituant solide (les billes), le fluide lubrifiant 2 peut présenter de façon surprenante : une fonction de bouchage de grands pores dans la carotte 3, pour y limiter une pénétration d'éléments étrangers, une fonction de support mécanique entre la paroi du tube intérieur 1 et la carotte 3 pendant un trans- port de cet ensemble vers un laboratoire pour y analyser la carotte 3, et
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une fonction de remplissage d'anfractuosités de la carotte 3 de façon à empêcher dans une certaine mesure des effondrements locaux de la carotte 3.
Par le choix de ses constituants liquide et solide précités, le fluide lubrifiant 2 peut être aisément enlevé de la carotte 3 par un soufflage d'air sur celle-ci.