FR2483453A1 - Procede de conditionnement des fluides de puits pour reduire le frottement, additif pour ce procede et composition contenant cet additif - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE DES COMBINAISONS PARTICULIERES DE DEUX OU PLUSIEURS ESTERS D'ACIDES GRAS EN C-C ET DE COMPOSES POLYHYDROXYLIQUES EN C-C, AVEC UN ALCOOL EN C-C ET UN AGENT DE MASQUAGE, CE QUI DONNE DES LUBRIFIANTS POUR FLUIDES AQUEUX DE PUITS PRESENTANT DES PROPRIETES SYNERGIQUES DE LUBRIFICATION ET DE CONDITIONNEMENT DU CAKE; ON PEUT AINSI REDUIRE LE COUPLE ET L'ADHESIVITE DANS LES PUITS D'EXTRACTION DE RESSOURCES NATURELLES TELLES QUE LE PETROLE ETOU LES MINERAUX OU MINERAIS.

Description

Les procédés et la composition de la présente invention concernent le

conditionnement de fluide de

puits et de la paroi du puits afin de réduire le frotte-

ment. De tels puits sont mis en oeuvre pour développer, produire et traiter les formations renfermant des res- sources naturelles telles que des minerais, de l'énergie

thermique, des hydrocarbures, d'autres substances carbo-

nées et encore d'autres substances.

Selon une méthode de forage d'un tel puits, appelée forage rotatif, un outil de forage est mis en rotation à l'extrémité d'une tige de forage ou d'un train de tiges de forage. Le poids supporté par l'outil de forage est variable et un fluide de forage circule dans le train de tiges de forage, vers le bas, puis sort par

l'outil de forage et remonte ensuite dans l'espace annu-

laire entre le train de tiges de forage et la paroi ou le revêtement ou tubage du puits, ce fluide de forage passant ensuite dans l'appareillage de traitement des

boues et étant ensuite emmené dans des fosses de stocka-

ge. On fait circuler ce fluide de forage pour lubrifier

l'outil de forage, remonter les débris de forage, condi-

tionner les formations traversées par le puits et main-

tenir la pression sur ces formations. D'une manière ty-

pique, la boue est principalement de l'eau, un hydrocar-

bure liquide ou des mélanges de ces substances et de nom-

breux additifs ou constituants de cette boue de forage -

sont incorporés à cette dernière au début et pendant le _ processus de forage ou le traitement. Ces additifs sont

utilisés pour résoudre certains problèmes ou pour effec-

tuer certains traitements pendant et à différents stades

de l'opération particulière choisie.

Un problème fréquemment rencontré pendant le forage consiste en le frottement élevé en opposition à la rotation du train de tiges de forage lors du forage ou au

mouvement vertical ou alternatif du train de tiges de fo-

rage ou autres outils dans ou à l'extérieur du puits. Les

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additifs utilisés pour résoudre ce problème sont habituel-

lement appelés "lubrifiants" étant donné qu'ils sont assi-

milés à ou considérés analogues à la graisse et aux huiles utilisées dans les machines lorsqu'un métal est en con-tact glissant avec un autre métal, de telles huiles et autres

compositions ayant été avantageusement utilisées comme lu-

brifiants dans les fluides de puits. De telles composi-

tions sont par exemple celles décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No. 3 007 864, No. 4 064 055, No.

4 108 779 et No. 4 181 617. Chacun de ces additifs ou lu-

brifiants présente certains avantages et certains inconvé-

nients et est utilisé dans certaines conditions.-

La Demanderesse a trouvé une combinaison nouvelle et améliorée d'ingrédients qui produit un effet synergique inattendu dans la réduction de couple ou frottement entre

d'une part le train de tiges de forage, les outils et au-

tres articles typiquement utilisés dans un puits et, d'au-

tre part, la paroi du puits. Afin d'obtehir cette réduc-

tion du frottement, le lubrifiant doit agir de façon à con-

ditionner non seulement le fluide de forage, mais aussi la paroi du puits et même peut-être les surfaces métalliques du train de tiges de forage et les articles métalliques que, de façon typique, on fait passer ou on utilise dans

de tels puits.

La présente invention fournit un procédé de ré-

duction du frottement entre un article métallique suscep-

tible de rotation et une surface voisine, ce procédé con-

sistant à appliquer, en tant que milieu lubrifiant, un fluide aqueux contenant jusqu'à environ 5% en poids d'un

additif constitué par un mélange comprenant un agent de mas-

quage; un alcool de faible masse moléculaire dérivant

d'un hydrocarbure en C2-C12; et au moins un ester de l'a-

cide oléique et d'au moins un métal,d'au moins un composé hy-

droxyliqueou dune combinaison de ceux-ci, ledit composé hydroxylique comportant au moins deux groupes hydroxy et

dérivant d'un hydrocarbure en C2-C7.

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Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci

concerne un procédé de déplacement d'une surface métalli-

que dans un puits contenant un fluide aqueux, ce procédé comprenant une étape selon laquelle on mélange un agent de conditionnement avec ledit fluide aqueux pour traiter le fluide du puits et pour réduire le frottement entre

cette surface métallique et les parois du puits, cet a-

gent de conditionnement étant constitué d'un mélange sy-

nergique, d'un agent de masquage; d'un alcool de faible

masse moléculaire, soluble dans l'eau, dérivant d'un hy-

drocarbure en C2-C12; et d'au moins un, et de préférence deux, oléate qui est le produit de réaction de l'acide oléique et d'un ion métallique choisi parmi le magnésium (Mg), le strontium (Sr), le zinc (Zn) et le cadmium (Cd),

d'au moins un composé hydroxylique dérivant d'un hydrocar-

bure en C2-C7 et comportant au moins deux groupes hydroxy

par molécule ou d'un mélange de ceux-ci. En d'autres ter-

mes, les esters ou oléates peuvent être des oléates pro-

venant de la réaction de l'acide oléique et d'un composé hydroxylique ou polyhydroxylique qui peut être considéré comme un hydrocarbure en C2-C7 comportant des groupes

hydroxy substituants. Les oléates peuvent être aussi une cnf-

binaison ou un mélange de plus d'un ester provenant de la

réaction de l'acide oléique avec deux composés hydroxyli-

ques ou davantage, répondant à la formule précitée. Les

oléates peuvent être aussi un mélange du produit de réac-

tion de l'acide oléique avec un ou plusieurs composés hy-

droxyliques comme décrit plus haut et de l'oléate obtenu-

par réaction de l'acide oléique avec une base métallique

contenant les ions métalliiaues décrits plus haut.

On a aussi découvert que des sous-combinaisons

des constituants précités produisent des effets syner-

giques par le fait que le mélange de certains oléates et de certains alcools produit un lubrifiant synergique tout comme la combinaison globale des constituants décrits

plus haut. Ainsi, la composition lubrifiante et le pro-

cédé d'utilisation de celle-ci, couvre à la fois une

classe préférée de compositions lubrifiantes qui compor-

tent quatre constituants différents ou plus, comme décrit ici, et aussi les sous-combinaisons qui peuvent comprendre deux ou trois-de ces constituants qui produisent aussi

des effets synergiques.

Ces compositions lubrifiantes sont utiles comme lubrifiants ou additifs de traitement des fluides de puits pour réduire le frottement (vertical ou rotatif), le couple

rotatif, l'adhésivité différentielle ou toute autre résis-

tance au mouvement de la tige de forage ou des articles u-

tilisés dans le puits. Ces articles ou outils sont typi-

quement des cylindres ou formes cylindriques métalliques

qui sont envoyés dans le puits pour un traitement, opéra-

tion, mesure ou réglage particulier. Ces outils ou arti-

cles comportent aussi fréquemment des parties non métalli-

ques, de sorte que tout outil ou article typiquement uti-

lisé dans lé puits peut être revêtu. Le frottement rota-

tif ou couple rotatif est la résistance à la rotation du train de tiges de forage ou des outils dans le puits. Le frottement comprend aussi le frottement différentiel et alternatif qui inclut la résistance initiale élevée après maintien du train de tiges de forage ou de l'outil en position immobile pendant un certain temps, de même que le -25 mouvement vertical ou alternatif de l'outil ou du train de tiges de forage. Par exemple, on rencontre fréquemment une résistance verticale lorsque les outils ou le train de tiges de forage sont envoyés dans le puits ou retirés de celui-ci comme pendant une opération au cours de laquelle l'ensemble du train de tiges et de l'outil de forage est retiré du puits soit pour son inspection, soit pour en changer un élément. Les outils et articles avec lesquels

ce lubrifiant peut être utilisé comprennent la tige de fo-

rage, le revêtement ou tubage du puits, les oûtils xÉnoeuvirs par les câbles,les dispositifs de manoeuvre du câble, les outils d'essai, les vannes, les tiges de pompage, les mécanismes de pompes

et analogues.

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Le fluide de puits avec lequel ce lubrifiant est typiquement utilisé est considéré comme un fluide

aqueux qui peut être utilisé pour le forage, le recondi-

tionnement et la complétion, comme fluide d'étanchéité ou pour toute autre opération concernant un puits. Le fluide de puits doit contenir une proportion importante d'eau, c'est-à-dire au moins 10%, qui vient en contact,

de manière significative, avec le train de tiges de fora-

ge et les parois du puits. D'autres constituants peu-

vent être présents, comme des hydrocarbures, des huiles,

de la saumure, des sels solubles, des particules insolu-

bles, des agents de modification de la viscosité de type naturel et/ou synthétique, des agents dispersants ainsi

que d'autres additifs typiques pour fluides de forage.

Cependant, le lubrifiant n'est pas habituellement néces-

sairement sous la forme d'une boue à base huileuse et, dans certains cas, il peut former un savon, en présence

de certains sels de calcium. Par conséquent, la compati-

bilité avec d'autres constituants doit être évaluée eu

égard à la description donnée dans le présent mémoire.

Selon encore un autre aspects le procédé de l'in-

vention peut être considéré comme un procédé de réduction du frottement entre une surface métallique mobile et une surface voisine, ce procédé consistant à appliquer, en tant que milieu lubrifiant, un fluide aqueux contenant jusqu'à environ 5% en poids d'un mélange comprenant * (1) un agent de masquage; (2) au moins un ester de l'acide

oléique et d'au moins un métal, d'au moins un composé hy-

droxylique ou d'une combinaison de ceux-ci, ce composé hydroxylique comportant au moins deux groupes hydroxy et

dérivant d'un hydrocarbure en C2-C 7, ce composé hydroxy-

lique étant défini par la formule

R1 CH 23

3-5 OH X OH Y

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dans laquelle - R1 et R3 sont choisis, d'une manière indépendante,

parmi l'hydrogène, le radical méthyle, le radi-

cal méthylène ou une combinaison de ceux-ci con-

tenant 0 à 5 atomes de carbone;

- R2 peut être absent ou être choisi parmi le radi-

cal méthyle, le radical méthylène ou une com-

binaison de ceux-Gi contenant 0 à 5 atomes de car-

bone;

- X et Y sont, d'une manière indépendante, des nom-

bres entiers dont la somme est au moins égale à deux, le nombre total d'atomes de carbone de cette formule étant d'environ 2 à 7; et

(3) un alcool de faible masse moléculaire dérivant d'un hy-

drocarbure en C2-C12, cet alcool étant défini par la for-

muLe

R4 R5 CH R6

OHU OH V

dans laquelle

- R4 et R6 sont, de manière indépendante, de l'hydro-

gène, un radical méthyle, un radical méthylène ou une combinaison de ceuxci contenant 0 à 5 atomes

de carbone, R5 peut ne pas exister ou être un radi-

cal méthyle, un radical méthylène ou une combinaison de ceux- ci contenant 0 à 5 atomes de carbone;

- U ou V sont, de manière indépendante, des nombres en-

tiers dont la somme est égale à au moins 1, le rap-

port des radicaux hydroxy aux atomes de carbone é-

tant d'au moins 1:5; le nombre total d'atomes de carbone dans la formule étant d'environ 2 à 12 et

l'alcool étant soluble dans l'eau.

Il est bien évident pour l'homme de l'art que les

radicaux ou groupes présents et que la structure du compo-

sé doivent être choisis et/ou disposés pour respecter les

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valances et autres exigences d'ordre chimique concernant

les constituants et le composé résultant.

Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci concerne une composition qui peut être utilisée dans un fluide aqueux de puits contenant un additif pour réduire le frottement entre les parois dudit puits et un article métallique, cet additif étant caractérisé comme étant un mélange d'au moins un ester de l'acide oléique et d'au moins un composé polyhydroxy dérivant d'un hydrocarbure

en C2-C 7, d'un alcool de faible masse moléculaire déri-

vant d'au moins un hydrocarbure en C2-C12, et d'un agent

de masquage. De préférence, l'additif peut être considé-

ré comme un additif pour réduire le frottement entre la.

surface d'un article métallique et la paroi du puits, dans

un puits contenant un fluide aqueux de puits, cet addi-

tif étant constitué par un mélange synergique d'un agent

de masquage, d'un alcool de faible masse moléculaire déri-

vant d'au moins un hydrocarbure en C2-C12, d'un premier ester ou oléate de l'acide oléique et d'au moins un composé polyhydroxylique dérivant d'un hydrocarbure en C2-C7 et d'un second oléate de l'acide oléique avec l'ion magnésium, ou avec au moins un composé hydroxylique dérivant d'un hydrocarbure en C2-C4,ayant au moins deux groupes hydroxy par molécule, ce second oléate comportant au moins deux

groupes acide oléique par molécule d'oléate, lesdits pre-

mier et second oléates étant présents en-quantités appro-

ximativement égales et ledit alcool étant présent en une

quantité égale à ou plus grande que le mélange d'oléates.

L'agent de masquage utilisé dans la composition de cette invention est considérée comme un constituant

essentiel et joue le rôle d'un déodorant, parfum ou com-

posé aromatique, de façon à rendre certaines combinaisons préférées tolérables ou vendables et à masquer les odeurs

sans altérer notablement le pouvoir lubrifiant et les pro-

priétés Théologiques du fluide de puits. Puisque l'a-

gent de masquage est typiquement présent seulement à l'é-

tat de traces dans le fluide du puits et jusqu'à environ %, ou bien en faibles quantités, inférieures à 10%, dans

le mélange lubrifiant, sa contribution à ou son effet sy-

nergique sur les autres propriétés du mélange lubrifiant ou du fluide du puits n'apparaissent pas facilement. L'a- gent de masquage est normalement présent dans le mélange lubrifiant en une quantité inférieure à environ 5% en poids. L'agent de masquage peut être constitué par un ou plusieurs composés aromatiques ou agents produisant ou supprimant des odeurs. L'agent de masquage constitue

essentiellement un moyen pour supprimer l'odeur de cer-

tains constituants et pour conférer une odeur plus agréa-

ble à la composition lubrifiante et au fluide du puits qui la contient. Ces types de composés aromatiques sont décrits dans les références de la littérature, telles que

THE CONDENSED CHEMICAL DICTIONARY, 8ème édition, comme é-

tant des huiles essentielles, des huiles déterpénées, du

terpène, et analogues. On peut utiliser aussi bien -

des composés aromatiques naturels que des composés aroma-

tiques synthétiques. De tels agents naturels sont norma-

lement des huiles volatiles ou des liquides dérivant de parties de plantes telles que les feuilles, la tige, la

fleur, le fruit ou des ramilles ou brindilles. Les compo-

sés aromatiques existant naturellement contiennent souvent

principalement des terpènes, quelques-uns d'entre eux con-

tenant cependant des esters. Les composés aromatiques pré-

férés ont une odeur forte et sont solubles, au moins dans

une certaine mesure, dans les acides gras et/ou les alcools.

Certains d'entre eux peuvent même être solubles dans l'eau.

Ils doivent avoir aussi une densité d'environ 0,850 à 1,10.

Les composés et huiles essentielles naturelles spécifiques

qui peuvent être utilisés comprennent le dipentène, le pinè-

ne, le mycène, le-camphre, le menthol, le barénol, le ter-

pinéol, le d-limonène, le gamma-terpinène, la carvone, le paracymène, l'essence de bergamote, l'essence de géranium, l'essence de petit-grain, l'essence de lime, l'essence de térébenthine, l'essence de Wintergreen, le salicylate de

méthyle, l'essence d'amandes amères, le benzaldéhyde, l'a-

cide hydrocyanique, l'oléorésine, les essences balsami-

que, l'acétate de linalyle, le linalol, le géraniol, le citronellol, le citral, le terpinol, l'anthranilate de mé-

thyle et analogues. Des agents de masquage préférés com-

prennent au moins une des huiles essentielles naturelles ou constituants paramétriques de celles-ci, en particulier celles qui ont été raffinées pour enlever les constituants

insaturés qui, typiquement, rendent les huiles essen-

tielles sensibles à la lumière, à l'air et à d'autres facteurs provoquant une altération. Une classe d'agents

de masquage préférés comprend ceux présentant une con-

centration importante en limonène, en acétate de linalyle, en linalol ou en mélanges de deux ou plusieurs de ces

substances, et qui sont solubles dans les alcools, les a-

cides gras et/ou autres acides organiques, comme c'est le cas pour l'essence de bergamote, l'essence de géranium, l'essence de lime, l'essence de petit-grain et l'essence

de néroli (essence de fleur d'oranger).

Les alcools de faible masse moléculaire qui peu-

vent être utilisés dans cette invention comprennent ceux

ayant 2 à 12 atomes de carbone ou ceux dérivant d'un hy-

drocarbure ayant 2 à 12 atomes de carbone. L'expression "dérivant de" utilisée dans le présent mémoire signifie que l'alcool ou la composition décrite peut être définie par 1' hydrocarbure présentant le même nombre d'atomes de carbone, dont il "dérive" par substitution sur un ou plusieurs des

atomes de carbone ou autres atomes réactifs de l'hydrocar-

bure. On peut tolérer d'autres substituants pour autant qu'ils sont compatibles avec la composition lubrifiante

et le fluide de puits dans lequel elle est utilisée.

L'alcool ou hydrocarbure duquel il dérive peut être ali-

phatique, aromatique, acyclique, cyclique, saturé, insa-

turé, à chaîne droite ou à chaîne ramifiée, ou être un isomère ou combinaison quelconque de ceux-ci. L'alcool doit être soluble dans l'eau, à un certain degré, et il doit au moins former une dispersion aqueuse stable avec les autres constituants du mélange lubrifiant. Une

classe préférée d'alcools est constituée par ceux com-

portant 7 à 10 atomes de carbone, ces alcools étant es-

sentiellement à chatne droite ou à chalne ramifiée. L'e-

xigence de solubilité dans l'eau nécessite qu'il existe au moins deux groupes hydroxy ou au moins une somme de deux groupes hydrophiles et groupes hydroxy pour les chaines hydrocarbonées plus importantes, moins solubles dans l'eau. Les groupes hydroxy peuvent être fixés à des atomes de carbone primaire, secondaire ou tertiaire ou à d'autres atomes convenables. Les alcools peuvent être considérés comme des alcools ou diols ou triols ou polyols primaires. L'alcool doit contenir au moins un groupe hydroxy ou groupe hydrophile pour environ cinq ou six atomes de carbone, en particulier pour les chaînes hydrocarbonées importantes. Comme exemples d'alcools et de diols, on peut citer l'éthanol, l'éthylèneglycol, le glycérol, le propylène-glycol, le butanol, le butanediol, le butanetriol, le butanetétrol, l'alcool amylique, le

pentanediol, l'hexanol, l'hexanediol, l'hexanetriol, l'he-

xanetétrol, l'hexanepentol, l'hexanehexol, le saccharose, le sorbitol, l'heptanol, l'heptanediol, l'heptanetriol,

l'heptanetétrol, l'heptanepentol, l'heptanehexol, l'hepta-

e

neheptol, l'alcool octylique et tous ses homologues de-

puis le diol jusqu'à l'octanol, l'alcool nonylique y com-

pris ses homologues depuis le nonanediol jusqu'au nonane-

nonol, l'alcool décylique y compris ses homologues, l'un-

décanol y compris ses homologues et le dodécanol y compris -

ses homologues. Les isomères des alcools primaires et

les homologues sont aussi compris dans la classe de l'al-

cool de base, ce dernier servant à les désigner, une clas-

se préférée de ce type commençant par exemple avec l'al-

cool heptylique ou heptanol et comprenant l'isomère à chaîne droite qu'est l'heptanol-1, de même que les autres

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isomères tels que le 2,2,3-triméthylbutanol-3; le 2,3-di-

méthylpentanol-3; le 2,4-diméthylpentanol-2; le 2,4-dimé-

thylpentanol-3; le 3-éthylpentanol-2; le 3-éthylpentanol-3;

le 2-méthylhexanol-1; le 2-méthylhexanol-2; le 2-méthylhe-

xanol-3; le 2-méthylhexanol-4; le 2-méthylhexanol-5; le

2-méthylhexanol-6; le 3-méthylhexanol-3; le 3-méthylhexa-

nol-4; l'heptanol-2; et l'heptanol-4. Les isomères et les isomères des homologues pour les autres alccols comme l'alcool octylique, l'alcool décylique, l'undécanol et le dodécanol sont donnés dans des ouvrages tels que la dixième édition du LANG'S HANDBOOK OF CHEMISTRY, éditée par McGrawHill, et THE HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS édité par la Chemical Rubber Publishing Company,- ouvrages auxquels on pourra se référer en fonction des besoins. La composition lubrifiante de cette invention comprend au moins un alcool ou un mélange d'alcools en une quantité substantielle qui est en moyenne d'environ 10% ou plus et de préférence d'environ 10 à 60% ou 30 à 90% en poids par rapport au poids total du mélange lubrifiant. Les alcools sont aussi de préférence présents en une quantité égale

à ou supérieure à la quantité d'oléates ou de mélange d'o-

léates. Les oléates ou esters ou un ou plusieurs oléates

qui sont des constituants-clefs des compositions lubri-

* fiantes de cette invention et qui sont utilisés dans les procédés selon l'invention sont constitués par le produit de réaction de l'acide oléique et d'une base métallique

ou d'un composé polyhydroxylique. Le composé polyhydroxy-

lique peut être un diol, un triol, un tétrol ou l'un quel-

conque de leurs homologues ayant 2 à 12 atomes de carbone

ou dériver d'un hydrocarbure ayant 2 à 12 atomes de carbo-

ne. L'expression "dérivant de" telle qu'utilisée dans le

présent mémoire a la même signification que pour les al-

cools, comme précédemment mentionné. Des classes préfé-

rées de composés polyhydroxyliques ont 2 à 7 atomes de

carbone ou plus, de préférence 2 à 4 atomes de carbone.

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Dans les compositions lubrifiantes, les oléates peuvent

dériver d'un composé polyhydroxylique ou du même compo-

sé polyhydroxylique ou bien ils peuvent dériver de plus

d'un composé polyhydroxylique. Dans une classe d'oléa-

tes préférés, les oléates sont des formes polymères dif-

férentes du même composé polyhydroxylique et de l'aci-

de oléique, c'est-à-dire le monooléate, le dioléate, le

trioléate et analogues. Dans une composition lubrifian-

te préférée, les oléates sont le monooléate et le dioléa-

te du même composé polyhydroxylique en C2-C4. Dans cette

composition lubrifiante préférée, ces oléates sont pré-

sents en quantités importantes et approximativement éga-

les. Pour cette classe préférée de compositions lubri-

fiantes, lorsqu'au moins deux oléates sont présents en

quantités importantes, d'autres oléates peuvent être aus-

si présents et ne-sont pas nécessairement exclus. Les

oléates, ou esters, peuvent aussi être le produit de réac-

tion de basés métalliques et de l'acide oléique, de telle sorte que les oléates contiennent un ou plusieurs des ions

métalliques suivants: magnésium, strontium, zinc ou cad-

mium. Normalement, on doit éviter d'utiliser des formes

hautement solubles de calcium puisque, dans certaines ap-

plications, l'ion calcium forme une graisse qui n'est pas compatible avec quelques additifs de fluide de forage et peuvent entraîner la séparation de la-bargtine sous forme de graisse, ou former un savon et coaguler la bahrgtine ou d'autres constituants du fluide de forage. Les oléates doivent être présents en des quantités importantes dans la composition lubrifiante, à savoir au moins environ 10% en poids et de préférence environ 5 à 60% en poids et

mieux encore 5 à 40% en poids et même 10 à 30% en poids.

L'acide oléique utilisé pour réagir avec les composés polyhydroxyliques ou les bases organiques pour donner les oléates des compositions lubrifiantes de cette invention

peut être de l'acide oléique relativement pur ou un mé-

lange brut d'acidesoléiques ou d'acide oléique avec d'au-

1 -

tres constituants tels que d'autres acides gras similai-

res, des diluants qui sont des hydrocarbures à longue chaîne relativement inertes,et analogues. L'acide oléique peut également contenir de faibles quantités d'acide oléique ou autres acides gras polymérisés, comme des dimères, des

trimères et analogues.

Pour produire les oléates ou esters utilisés

dans la composition lubrifiante de cette invention, l'a-

cide oléique peut être sous la forme dtéquivalents d'a-

cides qui réagissent pour produire les esters et oléates soit directement, soit par une série d'étapes ayant pour résultat le même type d'oléate ou d'ester. Par exemple,

des équivalents d'acides sont des anhydrides ou des es-

ters qui sont hydrolysés pour donner l'acide, des esters qui réagissent pour donner l'acide-oléique, ainsi que d'autres équivalents. Ces équivalents peuvent être mis en oeuvre soit dans une réaction séparée pour produire l'acide oléique, soit dans le même réaction ou mélange

dans lequel l'oléate ou ester est produit.

Comme exemples de composés polyhydroxyliques ou

hydroxyliques pouvant être utilisés pour former les oléa-

tes ou esters pour les compositions de cette invention, on peut citer les diols, triols, tétrols et analogues qui peuvent contenir des groupes hydroxy primaire, secondaire

et tertiaire. De tels composés comprennent l'éthylène-

glycol, le glycérol, le polyéthylène-glycol, le butanediol,

le triméthylène-glycol, le tétraméthylène-glycol, l'amyl=-

diol, le pentanediol. Ils comprennent aussi les autres isomères et les homologues de ces composés, le glucose, l'hexanediol, l'hexanetriol, l'heptanediol, les di- et polyols décrits comme convenant pour la classe d'alcools précédemment mentionnée, de même que les autres isomères

et homologues de ces substances. Les composés polyhydro-

xyliques peuvent contenir d'autres substituants, qui n'al-

tèrent pas, de manière importante, la réactivité d'au moins deux groupes hydroxy avec l'acide oléique, qui ne modifient sensiblement pas l'équilibre hydrophobe-hydrophile du composé polyhydroxylique ou des esters résultants et qui n'entraînent pas une incompatibilité notable quelconque

pour le composé polyhydroxylique ou les esters résul- tants. La composition lubrifiante ou les additifs de cette invention

doivent être utilisés dans le fluide de forage aqueux en mélangeant simplement l'additif avec le fluide de forage lorsqu'il circule, afin de disperser

uniformément et mélanger le lubrifiant avec ledit flui-

de de forage. Ce mélange et cette circulation peuvent être effectués lorsque le fluide du puits est utilisé dans le puits soit pour le forage, la complétion ou toute autre fonction caractéristique. Le lubrifiant peut aussi être mélangé avec la boue dans des réservoirs ou fosses de stockage en utilisant des moyens usuels tels que des mélangeurs à hélices rotatives. Le lubrifiant doit être présent en une quantité allant jusqu'à environ % du fluide du puits ou environ 5,7 à 17,1 g par litre

de fluide du puits. La composition lubrifiante peut aus-

si être présente dans le fluide du puits en une quantité

allant jusqu'à environ 5% en poids.

Les diverses compositions préférées et méthodes

de fabrication et d'utilisation des compositions et pro-

cédés décrits dans le présent mémoire sont illustrées dans

la description qui suit, donnée à titre non limitatif, y

compris les exemples et les tableaux.

ESSAI DE POUVOIR LUBRIFIANT

On mesure l'efficacité de la réduction du cou-

ple ou du frottement en utilisant deux méthodes. On mesure un coefficient de lubrification en utilisant l'appareil de détermination du coefficient de lubrification ("Lubricity Coefficient Instrument") avec la méthode API RP-13B. Cet appareil enregistre le coefficient de frottement sur 1' ampèremètre du moteur qui est étalonné pour indiquer le

couple en newtons-mètres. Le moteur entraîne ou fait tour-

ner un anneau d'acier contre un bloc fixe en acier. On applique une force de 667 N entre l'anneau

et le bloc. L'appareil est étalonné avec de l'eau du ro-

binet pour un coefficient d'environ 0,037 (.Ixm). L'anneau ro-

tatif et le bloc sont immergés dans l'eau ou le flûide

à évaluer jusqu'à ce que la valeur lue se stabilise ouque 1'é-

chantillon ne satisfasse pas à l'essai.Plus le oefficient de lu-

brification est faible, meilleures sont les propriétés

de lubrification ou de réduction du couple de l'échantil-

lon de fluide.

La seconde mesure de frottement utilise un ap-

pareil dénommé "Falex Neter" qui est constitué d'un axe rotatif et de blocs à entailles en V. Un axe en acier de 31,7 mm pour un diamètre de 4, 8 mm est fixé concentriquement dans un arbre moteur au moyen d'une

goupille de cisaillement en laiton de 3,2 mm de diamètre.

L' axe en acier est fixé et bloqué entre deux blocs cylindriques à entailles en V maintenus contre ledit axe en acier par des bras pivotants qui sont réglés pour appliquer une charge ou force de 3114 N L' axe est entrainé en rotation à 180 tours/min et l'ensemble formé par l'axe rotatif et les blocs à entailles en V est immergé dans le fluide à évaluer qui est refroidi

pour maintenir à la température ambiante. Chaque échan-

tillon est évalué conformément à la méthode selon la norme ASTM Méthode D2670-67. L'effort requis pour faire tourner 1' axe en acier donne le couple agissant sur cet axe. Si le fluide ne répond pas aux critères d'un bon lubrifiant, 1' axe en àcier peut se souder aux blocs à entailles en V ou bien-la goupille en laiton peut se cisailler, ce qui termine l'essai. La durée jusqu'à la révélation de l'échec du fluide en tant que lubrifiant, la nature de cet échec, les réglages du couple (nombre de dents tournées pour maintenir une charge de 3114 N, et l'ampérage ou le couple indiquent l'efficacité du fluide soumis à l'évaluation. Plus l'essai est long et plus le

16 2483453

nombre de réglages de dents pour l'échantillon est faible,

meilleur est l'échantillon en ce qui concerne la réduc-

tion du couple ou du frottement et plus efficace est le fluide quant à la lubrification de l'axe en acier et des blocs.

ESSAIS D'ADHESIVITE

Les essais à l'appareil de mesure de l!adhési-

vité ont pour but de déterminer l'efficacité de formation

d'un gâteau de filtration et l'attraction et la résistan-

ce au mouvement entre ce gâteau de filtration et une sur-

face en acier inoxydable. L'essai est effectué en utili-

sant une cellule de pression en acier inoxydable adaptée à porter un disque de papier-filtre Whatman No. 50 sur un écran de 6,35 cm de diamètre. La cellule présente un diamètre d'environ 8,9 cm et contient au moins 175 cm3 de

fluide à évaluer. Une plaque qui couvre juste le papier-

filtre de 6-,35 cm de diamètre est placée au-dessus de l'écran et du papier-filtre de telle sorte qu'elle puisse

être déplacée vers le bas contre le papier-filtre et en-

traînée en rotation autour d'un arbre pour déterminer la valeur du couple qui est requis pour faire tourner la

plaque lorsqu'elle adhère au gâteau de filtration.

- Pour évaluer l'efficacité de formation du gâ-

teau de filtration et l'adhésivité d"un fluide, on enfer-

me de manière étanche un échantillon du fluide dans la cellule et onapplique au fluide une pression gazeuse de 3,5 MPa. Après écoulement du filtrat pendant 30 minutes, la plaque est poussée vers le bas contre le gâteau de

filtration, sur le papier-filtre, et maintenue appuyée -

pendant 3 minutes en utilisant un levier et un poids de

façon à appliquer environ 213 N à l'arbre d'entraîne-

ment du piston ou plaque. Au bout de 3 minutes, on enlè-

ve ce poids. Si le piston remonte brusquement, on lais-

se le filtrat s'écouler pendant une durée additionnelle

de 20 minutes et on évalue à nouveau l'adhésion du piston.

Si le piston remonte à nouveau brusquement, on laisse le filtrat s'écouler pendant des durées élémentaires de 10

minutes jusqu'à ce que la plaque adhère au gateau de fil-

tration. Lorsque la plaque commence à adhérer au gâteau

de filtration, on mesure (en N.m) la résistance au mou-

vement après chaque durée élémentaire en plaçant une clef

usuelle sur l'arbre de la plaque. Le couple est ainsi me-

suré, après chaque durée élémentaire, jusqu'à ce que sa valeur soit constante pour 3 lectures consécutives0

ESSAIS RHEOLOGIQUES ET ESSAIS DE PERTE DE FLUIDE

On mesure les propriétés rhéologiques de chaque

échantillon de fluide en utilisant un viscosimètre rota-

tif à lecture directe tel qu'un viscosimètre Fann modèle 35

ou un viscosimètre IMCO comme décrit dans la norme API Mé-

thode RP-13B. La viscosité du fluide (en Pa.s) est mesu-

rée directement en immergeant le manchon et le contrepoids du viscosimètre dans le fluide. Le manchon est entraîné

en rotation à 3 et 600 tours/min et le frottement du flui-

de sur le contrepoids donne une lecture en(10-Pa.s).La fixa-

tion de la lecture à 3 tours/min est utilisée pour déter-

miner les résistances de gels à 10 secondes et 10 minutes.

La viscosité plastique est calculée en soustrayant la lec-

ture à 300 tours/min de la lecture à 600 tours/min. Le seuil de cisaillement (YP)correspond à la lecture à 300 tours/min moins la viscosité plastique (PV). La viscosité apparente(AV)est égale à la lecture à 600 tours/min divisée par 2. -La perte de fluide ou filtrat API à 0,7 MPa, en millilitres (ml) pour trente minutes et à haute températures la perte de fluide sous pression élevée (HTHP) en ml à 149 C et à 3,5 MPa sont mesurées en utilisant des disques de 9 cm et 6,35 cm en papier-filtre Whatman No. 50, avec l'appareil et selon le processus décrits dans la norme API Méthode 13B. D'autres essais tels que ceux de détermination du

pH, de la masse spécifique, etc., sont aussi usuels.

Des échantillons de boue de base sont préparés

et mélangés avec divers additifs et mélanges d'additifs.

Le pouvoir lubrifiant, les propriétés rhéologiques et au-

tres propriétés de la boue de base et de la boue de base mélangée avec les additifs sont évaluées. Les résultats de ces essais sont donnés dans les tableaux du présent mémoire. La plupart des échantillons contiennent des additifs à une concentration totale de 5,7 g/l. Pour une boue de base ayant une masse spécifique d'environ

1224 g/l, la concentration précitée de 5,7 g/l corres-

pond à environ 0,467% en poids. Les essais effectués à d'autres concentrations sont aussi indiqués, avec

les résultats obtenus. Pour tous les essais, la formula-

tion de la boue de base est pratiquement la même; ce-

pendant, la quantité de sulfate de baryum est modifiée

pour faire varier la masse spécifique de la boue de ba-

se dans un intervalle d'environ 1080 g/l à 1440 g/l com-

me indiqué dans les exemples numériques. Pour les é-

chantillons d'essai, 1 g pour 350 cm3 d'eau ou de boue

est équivalent à 2,85 g par litre de boue.

Tableau I -

Essais de sélection Essai No. 1 Echantillon No. 1

: Boue de base -

350 cc - eau du robinet 28,5 g/l - NaCl 57 g/l -bentonite (argile) 42,75 g/l - carbonate de calcium 68,4 g/l - sulfate de baryum

Essai Falex -

Essai de pouvoir lubrifiant * Initial 0,036 1 Minute 0,043 Minutes 0,047 Axe en-acier cisaillé au bout de 9 minutes

à 3114 N.

Appareil de mesure de l'adhésivité Durée Perte de Couple (min) fluide (N. m)

41,0

33 43,2

38 44,2 -

48 46,4 Adhésion

58 47,8 16.9

_,, Tableau I (suite) Durée Perte de Couple (min) fluide (N.m)

68 52,2 16,9

78 53,4 16,9

* Exprimé en coefficient de lubrification Essai No. 2 Echantillon

No. 2: Base + 5,7 g/l 80% d'un mélange de deux phos-

de phates organiques (esters) % d'acide oléique Essai Falex - Axe en acier cisaillé et soudé au bout de 4 minutes à 3114 N. Formation solidifiée au bout de 24 heures, de sorte qu'il n'y a pas eu d'autres essais Essai No. 3 Echantillon No. 3: Solidificat Essai No. 4 Echantillon No. 4: Séparation Essai No. 5 Echantillon No. 5: %/ d'un mélange de deux phosphates organiques % d'acide oléique % de A.M.P. (2-amino-2-méthyl-1- propanol)

ion immédiate. Essais non effectués.

% de monoléate de glycérol % de T.E.A. (triéthylamine) 34% de H20 6% d'acide stéarique

au bout de 30 minutes. Essais non effectués.

% d'un mélange de phosphates hydrophiles en C8-C12 % de T.E.A. (triéthylamine) 34% de H20 Séparation Essai No. 6 Echantillon No. 6: Séparation Tableau I (suite) 6% d'acide stéarique au bout de 30 minutes. Essais % de phosphates organiques % de T.E.A. (triéthylamine) 34% de H20 6% d'acide stéarique au bout de 30 minutes. Essais

non effectués.

non effectués.

Essai No. 7 Echantillon No. 7: 30% de monooléate de glycérol % d'un mélange de phosphates organic hydrophiles en C8-C12 % d'alcool décylique (C10) % de stéarate d'aluminium, en poids

Séparation immédiate. Essais non effectués.

Essai No. 8 Echantillon No. 8: 30% de monooléate de glycérol % d'un mélange de phosphates d'acid< Séparation Essai No. 9 Echantillon No. 9: Séparation Essai No. 10 Echantillon No. 10: % % par lipophiles en C18C22 d'alcool décylique (C10) de H20

addition de H20. Essais non effectués.

% de monooléate de glycérol % d'éthylène-glycol

immédiate. Essais non effectués.

Mélange d'alcools en C9 ques es gras

21 2483453

Tableau I (suite) Essai Falex - Axe en acier cisaillé à 3114 N

Autres essais non justifiés.

Essai No. 11 Echantillon No. 11: Base + 5,7 g/il 60% de monooléate de glycérol de 40% d'un mélange d'alcools en C9

Essai Falex - Axe en acier cisaillé au bout de 11 mi-

nutes à 3114 N. Pas d'autres essais.

Essai No. 12 Echantillon No. 12: Base + 5,7 g/1 60% de monooléate de glycérol de t 40% d'alcool décylique (C10) Essai Falex - Goupille de laiton cisaillée au bout de

18 minutes à 3114 N. Pas d'autres essais.

Essai No. 13 -

Echantillon No. 13: Base + 5,7 g/1 60% de monooléate de glycérol de 40% d'alcool décylique % d'acide stéarique, en poids Essai Falex -Goupille de laiton cisailléeau bout de 13 minutes à 3114 N. Pas d'autres essais Essai No. 14 Echantillon

No. 14 -

Base + 5,7 g/1 60% de monooléate de glycérol de J40% d'alcool décylique % de stéarate d'aluminium, en poids Essai Falex - Axe en acier cisaillé et soudé au bout de

minutes à 3114 N. Pas d'autres essais.

Essai No. 15 Echantillon - No. 15: Base + 6% d'huile de colza Essai Falex - Axe en acier cisaillé et soudé au bout de

22 2483453

minutes à 3114 N. Pas d'autres essais.

Essai No. 16 Echantillon No. 16: Base + 5,7 g/l 40% de monooléate de glycérol de 60% d'huile de colza Essai Falex - Axe en acier cisaillé au bout de 12

minutes à 3114 N. Pas d'autres essais.

Essai No. 17 Echantillon No. 17: Base + 5,7 g/l 3096 de monooléate de de 10% d'acide oléique % d'huile de colza glycérol

Essai Falex - Axe en acier cisaillé au bout de 8 minu-

tes à 3114 N. Pas d'autres essais.

Essai No. 18 Echantillon No. 18: Base + 5,7 g/l 30% de monooléate de glycérol de 30% d'huile de colza % d'alcool décyclique (C1o) Essai Falex Axe en acier cisaillé et soudé au bout de

14 minutes à 3114 N. Pas d'autres essais.

Echantillon No. 19: Base + 5,7 g/1 40% de monooléate de glycérol de 60% d'un mélange d'alcools en C9-Cl 1

Essai Falex - Acier en acier cisaillé au bout de 13 mi-

nutes à 3114 N. Pas d'autres essais.

Echantillon No. 20: Base + 5,7 g/l 50% du dimère de l'acide de oléique % d'alcool en C8 Essai Falex - Axe en acier cisaillé à

Pas d'autres essais.

Echantillon

No. 21: -

Base + 5,7 g/li 40%6 du dimère de l'acide de oléique

3114 N.

Tableau I (suite) + 60% d'alcool en C8 Essai Falex - Axe en acier cisaillé à 3114 N.

Pas d'autres essais.

Essai No. 22 Echantillon No. 22: Base + 5,7 g/l1 de % du dimère de l'acide oléique % d'alcool en C8 Essai Falex - Axe en acier cisaillé à 3114 N. Pas

d'autres essais.

Essai No. 23 Echantillon No. 23:Base + 5,7 g/l 80% d'acide oléique

de 20/o d'A.M.P. (2-amino-2-

méthyl-1-propanol) Essai Falex - Pendant I heure à 3114 N;60 dents de tournées. Moussage excessif dans la

boue. Pas d'autres essais.

Essai No. 24 Echantillon No. 24: Base + 5,7 g/1 85% d'acide oléique

de 15% d'A.M.P (2-amino-2-mé-

thyl-1-propanol) Essai Falex - Non satisfaction à l'essai par cisaillement au bout de 7 minutes à 3114 N. Pas

d'autres essais.

Essai No. 25 Echantillon No. 25: Base + 5,7 g/l 25% d'acide oléique

de 75% d'A.M.P. (2-amino-2-mé-

thyl-1-propanol) Essai Falex - Pendant I heure à 3114 N; 88 dents de

tournées. Moussage excessif dans la boue.

Pas d'autres essais.

Tableau I (suite) Essai No. 26 Echantillon No. 26: Base + 5,7 g/l 50% d'acide oléique

de 50% d'A.M.P. (2-amino-2-

méthyl-1-propanol)

Essai Falex - Non satisfaction à l'essai, par cisail-

lement, au bout de 27 minutes, à 3114 N.

Pas d'autres essais.

Essai No. 27 Echantillon No. 27: Base + 5,7 g/1 -1 50% de dioléate de glycérol

de 50% d'alcool en C8.

Essai Falex - Pendant -1 heure à 3114 N,55 dents de tournées. Essai de pouvoir

lubrifiant -

Initial 0,032 1 Minute 0,029 Minutes 0,027 Appareil Durée (min) - 63 de mesure de Perte de fluide (ml) 48,4 49,6 51,2 52,4 53,4 54,8 l'adhésivité Couple (N.m) Adhésion 9,60 13,6 13,6 13,6 Essai No. 28 Echantillon No. 28: Base + 5,7 g/il 50% de dioléate de 50% d'alcool en Essai Falex Pendant 1 heure à 3114 N; tournées. Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0, 032 1 Minute 0,029 Minutes 0,029 de glycérol C8 61 dents de Appareil de mesure de l'adhésivité Durée (min) Perte de fluide (ml) ,4 51,6 52,8 Couple (N.m) Adhésion z, A, Tableau I (suite)

53 54,4

63 55,8

73 56,8

83 58,0

* Essai No. 29 Echantillon No. 29: Base + 5,7 g/1i 50% de sesquioléate de sorbitanne de 50% d'alcool en C8 Essai Falex - Pendant I heure à 3114 N; 53 dents de

tournées. -

Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0,027 1 Minute 0,027 5 Minutes 0,023 Appareil de mesure de l'adhésivité Durée (min) Perte de fluide (ml) 49,6 51,0 52,2 53,6 54,8 ,8- 57,0 Essai No. 30 Echantillon No. 30: Base +

Essai Falex -

Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0,027 1 Minute 0,025 Minutes Q,027 ,7 g/1 de { 30/o de sesquioléate de % d'alcool en-C sorbitanne Pendant 1lheure à 31.14. N; 56 dents de tournées. Appareil de mesure de l'adhésivité Durée (min) Perte de fluide (ml) 48,8 49,8 51,4 52,6 53,6 Couple (N.m) Adhésion ,65 9,04 ,2 9,04 12,4 12,4 12,4 Couple (N.m) Adhésion ,65 6,78 ,2 ,2 ,2 Tableau I (suite)

73 54,8

83 55,6

93 56,6

Essai No. 31 Echantillon No. 31: Base + 5,7 g/l en

Essai Falex -

Pendant 1 tournées. % d'acide oléique

% d'A.M.P. (2-amino-2-mé-

thyl-1-propanol) % d'éthylène-glycol heure à 3114 N; 58 dents de Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0,032 I Minute 3,032 - 5 Minutes 0,032 Appareil Durée (min) 88- 98 - de mesure de Perte de fluide (ml) 32,5 ,0 37,5 41,5 ,0 49,5 ,0 ,2 ,4 ,8 l'adhésivité Couple (N.m) Adhésion 7,34 11, 9 11,9 11,9 Essai No. 32 Echantillon No. 32: Base e + 5,7 de g/i % % o%, de dioléate de de monooléate d'alcool en CE glycérol de glycérol

Essai Falex -

Pendant 1 heure à 3114 N; 42 dents de tournées. 11,3 11,3 11,3 Tableau I (suite) Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0,023 1 Minute 0,O20 Minutes 0,016 Appareil de mesure de l'adhésivité Durée (min) Perte de fluide (ml) 46,0 48,5 ,5 51,5 52,0 52,5 52,7 53,0 Couple (N.m) Adhésion 2,26 3,95 6, 21 6,21 6,21 6,21 Essai Noo 33 Echantillon No. 33: Base + 5,7 g/l1 15% de | 15% % % de dioléate de glycérol de-monooléate de glycérol d'ester des acides gras du coco d'alcool en C8 Essai Falex - Pendant 1 heure à 3114 N; 49 dents de tournées. Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0,023 I Minute 0,023 Minutes 0,018 qg Appareil Durée (min) 63 - de-mesure de l'adhésivité Perte de fluide (ml) 49,5 41,0 42,0 43,5 44,5 ,0 ,2 Essai No. 34 Echantillon No. 34: Base + 5,7 g/l (20% de 20% % de trioléate de glycérol de monooléate de glycérol d'alcool en C8 Essai Falex - Pendant 1 heure à 3114 N; 36 dents de tournées. Couple (N.m) Adhésion ,65 8,47 11,3 11,3 11,3 Tableau I (suite) Essai de pouvoir lubrifiant Appareil de mesure de l'adhésivité Initial 1 Minute inutes 0,025 0,020 0,016 Durée (min) Essai No. 35 Echantillon No. 35: Base + 5,7 g/l de Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0,029 Poursu: 1 Minute 0,027 Minutes 0,025 Essai No. 36 Echantillon de Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0,027 Poursuit 1 Minute 0,025 Minutes 0,020 Perte de fluide (ml) ,0 36,0 37,0 37,5 38,0 38, 5 39,2 Couple (N.m) Adhésion ,65 9,60 ,7 ,7 ,7 % de sesquioléate de sorbitanne % de monooléate de glycérol % d'ester d'acides gras du coco % d'alcool en C8 ite des essais non justifiée

% de sesquioléate de sorbi-

tanne % de monooléate de glycérol % d'alcool en C8 e des essais non justifiée Tableau I (suite) Essai No. 37 Echantillon No. 37: Base Essai de pouvoir lubrifiant Initial 0,025 I Minute 0r025 Minutes 0,020 + 5,7 g/1 20% de dioléate de glycérol de 20% de monooléate de glycérol % d'alcool en C6 Poursuite des essais non justifiée Essai No. 38 Echantillon No. 38: Base + 5,7 g/1 de % de monooléate de glycérol % d'ester d'acides gras du coco % d'alcool en C8 Essai No. 39 Echantillon No. 39: Base + Essai de pouvoir lubrifiant Echantillon Base Initial 1 Minute Minutes 0,036 0,043 0,047 ,7 g/1 de f Base +

échantil-

lon 38 0,029 0,027 0,020 % % de monooléate de d'alcool en C8 Base +

échantilo-

lon 39 0,029 0,032 0,029 Phosphates organiques 0,038 0,038 0,038 lycérol Base +

échantil-

lon 32 0,023 0,020 0,016 Essais Falex Base - Axe en acier cisaillé au bout de 9 minutes à 3114 N. Base + Echantillon No. 32 - Pendant I heure à 3114 N; 42 dents de tournées Base + Echantillon No. 38 - Pendant I heure à 3114 N;51 dents de tournées Base + Echantillon No. 39 - Pendant I heure à 3114 N;51 dents de tournées Base + phosphates organiques - Non satisfaction à l'essai, par soudure, à 3114 N Tableau I (suite) Essai No. 39 (suite) Appareil de mesure de l'adhésivité Base Base + Durée Perte de Couple Durée (min) fluide (ml) (N.m) (min)

41,0 30

33 43,2 - 33

38 44,2 - 43

48 46,4 Adhésion 53

58 47,8 16,7 63

68 52,2 16,7 73

78 53,4 16,7 83

Base + Phosphates organiques Perte de Couple fluide (ml) (N.m)

64,0 -

66,5 Adhésion

,0 5,65

,0 9,60

,2 10,7

73,0 12,4

74,0 12,4

Echantillon Perte de fluide (ml) 47,0 49,o 0 ,0 51,0 51,5 51,7 52,0 No.38 Couple (N.m) adhésion 7,91 11,3 14,1 14,1 14,1 Base + Echantillon No. 32 Durée (min) Perte de Couple fluide (ml) (N.m)

37,0 -

38,5 adhésion

39,8 9,60

,0. 14,2

,7 16,9

41,0 16,9

41,2 16,9

Base + Echantillon No. 39 Durée Perte de Couple (min) fluide (ml) (N.m)

46,0 -

33 48,5 Adhésioi

43 50,5 2,26

53 - 51,5 2,82

63 52,0 3,95

73 52,5 6,21

83 52,7 6,21

93 53,0 6,21

Durée (min) In Tableau I (suite) Essai No. 40 Essais effectués à 5,7 g/l dans la boue de base usuelle (essais Falex, essais de pouvoir lubrifiant et essai de mesure d'adhésivité) Essai de pouvoir lubrifiant

Echantillon Base Base + E-

chantillon

____ 32

Initial 0,036 0,023 I Minute 0,043 0,020 Minutes 0,047 0,016

Base + E-

chantillon 0,023

0,023.

0,018

Base + E-

chantillon 0,025 0,020 0,016 Essais Falex Base - Axe en acier cisaillé au bout de 9 minutes à Base + Echantillon No. 32 - Pendant 1 heure à 3114 N;

42 dents de tournées.

Base + Echantillon No. 33 - Pendant 1 heure à 3114 N;

49 dents de tounées.

Base + Echantillon No. 34 - Pendant I heure à 3114 N;

36 dents de tournées.

Appareil de mesure de l'adhésivité Base Perte de fluide (ml) 41,0 43,2 44, 2 46,4 47,8 52,2 53,4 CC (1 Adi Base + Echantillon No. 32 ouple Durée Perte de Couple N.m) (min) fluide (ml) (N.m)

- 30 46,0 -

- 33 48,5 Adhésion

- - 43 50,5 2,3

hésion 53 51,5 2,8

[6,9 63 52,0 3,9

L6,9 73 52,5 6,2

L6,9 83 52,7 6,2

93 53,0

Durée (min) Tableau I (suite) Essai No. 40 (suite) Durée (min)

63

Base + Echantillon No. 33 Perte de fluide (ml) 39,5 41,0 42,0 43,5 44,5 , 0 ,2 Couple (N.m) Adhésion 6,2 8,5 11,3 11,3 11,3 Base + Echantillon No. 34 Durée Perte de Couple (min) fluide (ml) (N.m)

35,0 -

33 36,0 adhésion

43 37,0 G,2

53 37,5 9,6

63 38,0 10,7

73 38,5 10,7

83 39,2 10,7

CONCLUSION

L'échantillon No. 34 donne des résultats similai-

res avec le dispositif d'essai de pouvoir lubrifiant et des résultats légèrement meilleurs dans le dispositif d'essai Falex, en comparaison avec l'échantillon No. 32, mais est surpassé par ce dernier dans l'essai avec l'appareil de mesure de l'adhésivité. Alors que l'échantillon No. 34 donne un couple de 10,7 N.m, l'échantillon No. 32 donne un

couple de 6,2 N.m.

L'échantillon No. 32 ne produit pas d'effets nui-

sibles sur les propriétés rhéologiques des divers systèmes

de boues utilisés dans les essais. Il présente une apti-

tude à durer dans le système de boue de lignosulfonate à

faible poids dans lequel il est vieilli, dd manière stati-

que, pendant 4 jours à 149 C et laminé à chaud pendant 4

jours à 121 C. Il présente de bonnes propriétés de lubri-

fication après les essais de 4 jours sans produire d'effets nuisibles sur le système de boue. Cependant, il abaisse en fait la perte de fluide HTHP de 58,8 ml à 53,0 ml (échantillon vieilli de manière statique) et de 45,2 à 40,8

(échantillon laminé à chaud).

Ainsi, l'échantillon No. 32 illustre une formula-

tion préférée qui correspond à un lubrifiant très syner-

gique.

33 2483453

Tableau II

Essais sur alcools et oléates

On ajoute 7,55 g/l de chaque échantillon de mé-

lange à la boue de base usuelle pour l'essai de pouvoir lubrifiant. Les résultats des essais sont exprimés en

coefficient de lubrification.

Essai No. 41 Appareil étalonné avec de l'eau Lecture initiale - 0,037 Au bout de 1 minute - 0,038 Au bout de 5 minutes - 0,038 Essai No. 42 Echantillon No. 40: 20% de monooléate de glycérol % de dioléate de glycérol % d'alcool en C1 Lecture Au bout Au bout

initiale -

de I minute -

de 5 minutes-

0,037 0,034 0,027 Essai No. 43 Echantillon No. 41: 20% de monooléate de glycérol % de dioléate de glycérol % dalcool en C5 Lecture Au bout Au bout

initiale -

de I minute -

de 5 minutes-

0,043 0,041 0,035 Essai No. 44 Echantillon No.

42: 20%

% % de monooléate de glycérol de dioléate de glycérol d'alcool en C10 Lecture Au bout Au bout

initiale -

de 1 minute -

de 5 minutes-

0,024 0,023 0,020 Tableau II (suite) Essai No. 45 Echantillon No. Lecture Au bout Au bout Essai No. 46 Echantillon No. 43: 40% d'oléate de Mg % d'éthylhexanol

initiale -

de 1 minute -

de 5 minutes -

44: 20%

% % 0,029 0,025 0,023 d'oléate de Mg de dioléate de glycérol d'éthylhexanol

initiale -

de 1 minute -

de 5 minutes-

Essai No. 47 Echantillon No. Lecture Au bout Au bout Essai No. 48 Echantillon No. Lecture Au bout Au bout Essai No. 49 Echantillon No. Lecture Au bout Au bout : 40% d'oléylamide % d'éthylhexanol

initiale -

de I minute -

de 5 minutes -

0,044 0,041 0,034 46: 40% de monooléate de propylène-glycol % d'éthylhexanol

initiale -

de 1 minute -

de 5 minutes -

0,032 0,034 0,037 47: 20% de monooléate de propylène-glycol - 20% de dioléate de glycérol % d'éthylhexanol initiale - 0,040 de I minute - 0, 034 de 5 minutes - 0,029 Lecture Au bout Au bout 0,029 0,027 0,020

CONCLUSIONS:

Les échantillons Nos. 40, 41 et 42 donnent les résultats pour divers alcools. Les alcools en C1 et C5 conférent certaines améliorations et un certain effet synergique au mélange lubrifiant, mais l'éthylhexanol (alcool en C8) est meilleur d'après les essais. L'alcool en Co10 est aussi efficace comme additif synergique dans

le mélange lubrifiant.

Les échantillons No. 43, No. 44, No. 45, No. 46

et No. 47 illustrent les différents types d'oléates.

Tableau III

Essais de pouvoir lubrifiant Essai No. 50 Boue de base Coefficient de frottement Au bout de 9 minutes pour une

charge de 3114 N sur les mâ-

choires: l'axe en acier est cisaillé Coefficient d'adhésion Au bout de 48 min: la plaque adhère Au bout de 58 min: 0,016 Au bout de 68 min: 0,016 Au bout de 78 min: 0,016 Essai No. 51 Boue de base + 5,7 g/l de l'échantillon No. 32 de mélange lubrifiant Coefficient de frottement Au bout de 1 heure, pour une

charge de 3114 N sur les mâ-

choires = 0,0022 Coefficient d'adhésion Au bout de 33 min:la plaque adhère Au bout de 43 min: 0,0021 Au bout de 53 min: 0,0027 Au bout de 63 min: 0,0037 Au bout de 73 min: 0,0060 Au bout de 83 min: 0,0060 Au bout de 93 min: 0,0060 Essai No. 52 Boue de base + 5,7 g/l de l'échantillon No. 33 de mélange lubrifiant Tableau III (suite) Essai No. 52 (suite) Coefficient de frottement Au bout de 1 heure, pour une

charge de 3114 N sur les mâ-

choires = 0,0024 Essai No. 53 Boue de base + 5,7 g/l de 1' lubrifiant Coefficient d'adhésion Au bout de 33 min:la plaque adhère Au bout de 43 min: 0,0054 Au bout de 53 min: 0,0081 Au bout de 63 min: 0,0108 Au bout de73 min: 0*0108 Au bout de 83 min: 0,0108 échantillon No. 34 de mélange Coefficient de frottement Coefficient d'adhésion Au bout de charge de chaires = 1 heure, pour une

3114 N sur les mâ-

0,0021

Au bout de 33 Au Au Au Au Au bout bout bout bout bout de 43 de 53 de 63 de 73 de 83 min:la plaque adhère min: 0,0054 min: 0,0092 min: 0,0103 min: 0,0103 min: 0,0103 Essai No. 54 Boue de base + 5,7 g/l de l'échantillon lubrifiant Coefficient de frottement Au bout de 1 heure, pour une

charge de 3114 N sur les mâ-

choires = 0,0032 No. 28 de mélange Coefficient d'adhésion Au bout de 33 min:la plaque adhère Au bout de 43 min: 0,0092 Au bout de 53 min: 0,0130 Au bout de 63 min: 0,0130 Au bout de 73 min: 0,0130 Essai No. 55 Boue de base + 5,7 g/l de l'échantillon No. 30 de mélange lubrifiant Tableau III (suite) Coefficient de frottement Au bout de I heure, pour une

charge de 3114 N sur les mâ-

choires = 0,0024 Coefficient Au bout de 33 Au bout de Au bout de Au bout de Au bout de Au bout de Au bout de d'adhésion min:la plaque adhère min: 0,0054 min: 0,0086 min: 0,0097 min: 0,0108 min: 0,0108 min: 0,0108 Tableau IV Comparaison entre diverses formules On ajoute 8,55 g de divers mélanges lubrifiants à 1 litre de boue de base et on mélange intimement dans un mélangeur. On évalue ensuite l'échantillon d'essai sur l'appareil de mesure du pouvoir lubrifiant. Les résultats d'essai sont exprimés sous la forme du coefficient de

lubrification. Le couple appliqué à l'ensemble anneau-

blocs est de 16,9 N.m.

Essai No. 56 Appareil étalonné avec de l'eau du robinet Lecture initiale 0,037 Au bout de I minute - 0,038 Au bout de 5 minutes - 0,038 Essai No. 57 Boue de base Lecture Au bout Au bout

initiale _ -

de I minute -

de 5 minutes -

Essai No. 58 Echantillon No. 48: Boue de base + te de glycérol Lecture initiale - - 0,032 Au bout de I minute - 0,031 Au bout de 5 minutes - 0, 031

3,42 g/l de monooléa-

0,047 0,053 0,052 Tableau IV (suite) Essai No. 59 Echantillon No. 49: Boue de base + 3,42 léate de glycérol Lecture initiale - 0,032 Au bout de 1 minute - 0,031 Au bout de 5 minutes - 0,031 Essai No. 60 Echantillon No. 50: Boue de base + 8,55 xanol Lecture initiale - 0,042 Au bout de 1 minute - 0,046 Au bout de 5 minutes - 0,047

g/l de dio-

g/l d'éthylhe-

Essai No. 61

Echantillon No. 60: Boue de base + 8,55 g/l d'un mé-

lange de 40% de monooléate de gly-

cérol et de 60% d'éthylhexanol Lecture initiale - 0,031 Au bout de 1 minute - 0,032 Au bout de 5 minutes - 0,032 Essai No. 62

Echantillon No. 61: Boue de base + 8,55 g/1-d'un mé-

lange de 40%de dioléate de gly-

cérol et de 60% d'éthylhexanol Lecture initiale - 0,033 Au bout de 1 minute - 0,028 Au bout de 5 minutes - 0,026 Essai No. 63

Echantillon No. 62: Boue de base + 8,55 g/l d'un mé-

- lange de 50% de monooléate de gly-

cérol et de 50% de dioléate de gly-

cérol Lecture initiale Au bout de 1 minute Au bout de 5 minutes

- 0,035

- 0,036

- 0,036

Tableau IV (suite) Essai No. 64

Echantillon No. 63: Boue de base + 8,55 g/l d'un mé-

lange de 20% de monooléate de gly-

cérol, de 20% de dioléate de glycé- rol et de 60% d'éthylhexanol Lecture initiale - 0,040 Au bout de 1 minute - 0,033 Au bout de 5 minutes- 0,025 Essai No. 65

Echantillon No. 64: Boue de base + 8,55 g/il d'un mé-

lange de 10% de monooléate de gly-

cérol, de 30%_de dioléate de glycé-

rol et de 60% d'éthylhexanol.

Lecture initiale - 0,027 Au bout de I minute - 0,026 Au bout de 5 minutes - 0,024 Essai No. 66

Echantillon No. 65: Boue de base + 8,55 g/l d'un mé-

lange de 30%/ de monooléate de glycé-

rol, de 10% de dioléate de glycé-

rol et de 60% d'éthylhexanol Lecture initiale - 0,040 Au bout de I minute - 0,031 Au bout de 5 minutes - 0,028 Essai No. 67

Echantillon No. 66: Boue de base + 8,55 g/l d'un mélan-

ge de 10% dé monooléate de glycérol, de 10% de dioléate de glycérol et de 80% d'éthylhexanol Lecture initiale - 0,029 Au bout de 1 minute - 0,027 Au bout de 5 minutes - 0,024

2483453

Tableau IV (suite) Essai No. 68

Echantillon No. 67: Boue de base + 8,55 g/il d'un mé-

lange de 40% de monooléate de gly-

cérol, de 40% de dioléate de gly- cérol et de 20% d'éthylhexanol Lecture initiale - 0,029 Au bout de I minute - 0,027 Au bout de 5 minutes - 0,024 Essai No. 69

Echantillon No. 68: Boue de base + 8,55 g/l d'un mé-

lange de 20% de monooléate de gly-

cérol, de 20% de dioléate de gly-

cérol et de 60% d'isopropanol Lecture initiale - 0,037 Au bout de 1 minute - 0,035 Au bout de 5 minutes - 0,028 Essai No. 70

Echantillon No. 69: Boue de base + 8,55 g/l d'un mé-

lange de 20% de monooléate de gly-

cérol, de 20% de dioléate de glycé-

rol et 60% de Neodal 91 (alcool en C11) Lecture initiale - 0,021 Au bout de 1 minute - 0,024 Au bout de 5 minutes - 0,031 Essai No. 71

Echantillon No. 70: Boue de base + 8,55 g/1 d'un mélan-

ge de 20% de monooléate de glycérol, - de 20% de dioléate de glycérol, de % d'hexanol et de 0,02% d'une huile aromatique * Lecture initiale - 0,028 Au bout de 1 minute - 0,023 Au bout de 5 minutes - 0,018 Tableau IV (suite)

* huile essentielle synthétique contenant des concentra-

tions importantes en limonène, acétate de linalyle et linalol. Essai No. 72 Echantillon No. 71: Boue de base + 8,55 Trim* Lecture Au bout Au bout initiale de 1 minute de 5 minutes g/il de Torq

- 0,025

- 0,024

- 0,024

Essai No. 73 Echantillon No. 72: Boue de base + 8,55 Sal*

g/1 de Lubri-

initiale - 0,047 de 1 minute - 0,049 de 5 minutes - 0,046 Essai No. 74 Echantillon No. 73: Boue de base + 8,55 lube*

g/1 de Magco-

Lecture Au bout Au bout initiale _ 0,026 de 1 minute - 0,025 de 5 minutes - 0,021 Essai No. 75

Echantillon No. 74: Boue de base + 8,55-g/il de D.C.

Tork Ease* Lecture Au bout Au bout initiale - 0,040 de I minute - 0,042

de 5 minutes - 0,042-

*: Dénominations commerciales Lecture Au bout Au bout

Tableau V

Essais de compatibilité Boue de gisement, à base de lignosulfonate, de faible masse Nature de l'échantillon Etat physique * 600 tours/min 300 tours/min AV, Pa.s x 103 PV, Pa.s x 103 YP, n/9,3m2 Gel 10 s Gel 10 min pH Filtrat API, cm3 Filtrat H.T.H.P., cm3

à 149 C

Poids de boue, g/1 Boue de base

I HR SA HIR - HT

12,1 14,5 12,0 9,0 19,5 il ,5 ,7

58,8 45,2

Boue de base + 5,7g/1 d'échantillon No 32

I HR SA HR - HT

18,5 il 12,1 19,5 11,9 9,2 21,5 ,3 53,0 24,5 ,5 ,8 Essai de pouvoir lubrifiant Lecture initiale Au bout de 1 minute Au bout de 5 minutes

0,045 0,038

*0,047 0,041

0,050 0,045

0,038 0,043 0,050 0,027 0,027 0,025 0,029 0,025 0,020 0,032 0,029 0,025 co vl %;4 M Tableau V (suite) Essais de compatibilité Boue de fonate, Nature de l'échantillon Etat physique

gisement, à base de lignosul-

de masse élevée Boue de base + 5,7g/1 Boue de base d'échantillon N 32 d'echantillon N 32 I HR I HR Boue de base avec NaCl Boue de base+5,7g/1 Boue de base d'échantillon N"12

I HIR I

600 tours/min 300 tours/min AV, Pa.s x 103 PV, Pa.s x 103 YP, nC/9,3 m2 Gel 10 s Gel 10 min pH Filtrat API, cm3 Poids de boue, g/1 Essai de pouvoir lubrifiant Lecture initiale Au bout de 1 minute Au bout de 5 minutes 11,8 11,2 ,2 ,5 11,4 11,0 ,4 13,5 7,1 6,9 13,5 7,1 0,032 0,032 0, 032 Note 1 0,029 0,027 0,025

0.,027

0,025 0,029 Note 2 ru 4-' Co 9-' tn LM Tableau V (suite) * Etat physique I - Initial HR - Laminé à chaud pendant 16 h à 65,5 C SA - Vieilli statiquement pendant 96 h à 149 C HR - HT - Laminé à chaud pendant 96 h à 121 C

NOTE 1

Essais Falex Base laminée à chaud - axe en acier cisaillé à 3114 N

Base laminée à chaud + 5,7 g/l échantillon N 32 -

essai-pendant i h à 3114 N; 133 dents de tournées Essai de mesure de l'adhésivité La boue de base n'adhère pas au bout de 2 heures

NOTE 2

Essai Falex Base; non satisfaction à l'essai par cisaillement à chaud, à 3114 N

Base + 5,7 g/l d'échantillon N 32; laminé à chaud -

essai i heure à 3 114 N; 13 dents de tournées Essai de mesure de l'adhésivité La boue n'adhère pas au bout de Composition 350 cc solution saturée de NaCl 42,7 g/1 d'attapulgite (argile) 8,55 g/l d'amidon 28,5 g/l d'argile Dixie Bond Tableau V (suite) Boue de base contenant du gypse

Boue de base Base + 5,7 g/1 d'é-

Caractéristiques de l'échantillon Boue de base Baset+ 7 g/ d'é-

____________ chantillon No. 32 Etat Physique* I HR I HR 600 tours/min 20 16 20 16 300 tours/min 12 9 12 9 AV, Pa.s x 1603 10 8 10 8 PV, Pa.s x 103 8 7 8 7 yp 4 2 4 2 Gel 10s 3 3 2 2 Gel 10 min.4 4 3 3 pH 12,0 11,1 12,0 10,9 filtrat API, cm3 8,6 9,0 Calcium, ppm 360 Poids 1044 g/l Résultats de l'essai de pouvoir lubrifiant Lecture initiale 0,029 0,027 Au bout de 1 minute 0,032 0,025 Au bout de 5 minutes 0,032 0,025

NOTE 3

Tableau V (suite) Boue non Caractéristiques de l'échantillon Etat Physique* 600 tours/min 300 tours/min AV, Pa.s x 103 PV, Pa.s x 13 YP Gel 10 s Gel 10 min pH Poids Boue de base

I HR

20

13

7,5 10

7

6

8,3 8,2 dispersée

Base + 5,7 g/1 d'é-

chantillon No. 32 I 8,3 HR 11,5 8,1 1032 g/l Résultats de l'essai de pouvoir lubrifiant Lecture initiale 0,047 0,014 Au bout de I Minute 0,052 0,014 Au bout de 5 Minutes 0,052 0,011

NOTE 4

um tn ta

47 2483453

Tableau V (suite) *Etat physique: I - Initial HR- Laminé à chaud pendant 16 heures à 65,5 C

NOTE 3

Appareil de mesure de l'adhésivité:

La boue de base n'adhère plus au bout de 2 heures.

Composition: 350 cm3 d'eau du robinet 57 g/l de bentonite (argile) 14, 2g/l de lignosulfonate de chrome (diluant) 22,8g/l de gypse 4,27g/l de soude caustique ,7 g/Il d'amidon prégélatinisé

NOTE 4

Appareil de mesure de l'adhésivité.

La boue de base n'adhère plus au bout de 2 heures Essai Falex: Base: laminé; axe en acier cisaillé à 113,5 kg Base + 5,7 g/l d'échantillon No. 32; laminé à chaud; axe en acier cisaillé au bout de 43 minutes à

3114'N;

Composition: 350 cm3 d'eau du robinet 28,5 g/li de bentonite 0,14 g/l de copolymère d'acrylate (diluant de la bentonite) Echantillon Initial 1 Minute Minutes

Tableau VI

Essais de pouvoir lubrifiant1 2ab Boue de base Echantillon No. 323 TorgTrima Magcolube b Lubri-Salc

0,036 0,023 0,025 0,027 0,034

0,043 o-,o016 0,023 0,025 0,034

0,045 0,014 0,018 0,018 0,027

Appareil de mesure de l'adhésivité Boue de base Echantillon No. 323 Perte de Couple Perte de Couple fluide (ml) (N.m.) _ fluide (ml) (N.m.)

39,8 - 38,2 -

41,6 - 39,6 -

43,0 - 42,4 -

,4 Adhésion 46,6 -

46,6 16,9 49,2 -

47,4 16,9 51,2 Adhésion

48,2 16,9 52,6 2,3

53,6 3,4

54,8 3,9

,8 3,9

57,0 3,9

Torg-Trim Perte de Couple fluide(ml) (N.m)

34,0 -

36,2 -

38,4 -

41,4 -

43,6 -

46,2 Adhésion 47,8 Pas d'adhé, 49,4 Adhésion

,6 5,1

51,8 5,1

52,8 5,1

sic Lubri-Sal Perte de Couple fluide(ml) (N.m) 54,4 57,6

62,8 -

72,8 79,6 82,6 Adhésion )n 84,6 4,5

86,0 5,6

87,0 7,9

88,4 7,9

89,2 7,9

a Se révèle être constitué b Se révèle être constitué c Voir la composition dans d'esters d'acides gras éthoxylés dans de l'alcool d'alcanolamides d'esters d'acides gras le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 4 181 617 O" Lw Durée (min) i t,L Fi I i! Tableau VI (suite) Rhéologie La boue de base est de la boue Gyp Field provenant du Danemark Echantillon Etat physique" 600 tours/min 300 tours/min AV, Pa.s x 103 PV, Pa.s x 103 YP I

Base Base + Echan-

tillon No. 323

HR I HR:

42 47 42

24 28 24

21 23,5 21

18 19 18

6 q 6 Base + Torg-Trim

I HR

46 45

26 26

23 22,5

19

6 7

Gel 10 s 2 3 2 3 2 Gel 10 min 6 4 6 5 4 pH 12,.7 '12,7 12,7 12,5 12,6 filtrat API 4,6 5,4 filtrat HT-PT (ml) 34,0 31,0

à 149 C

1 Résultats exprimés en coefficient de lubrification d'essai à anneau 12, 6 ,2 32,8 Base + Lubri-Sal I 12,7 HR 21, Base + Magcolube 12,2 ,0 33,6 I 23,5 12,7 tel que mesuré par l'appareil 2 Boue de base de laboratoire (à 1128 g/l) - 350 cm3 d'eau du robinet 28,5 g/l (g/350 cm3 de NaCl 28,5 g/l d'argile (bentonite) 57 g/l d'argile Dixie Bond 42,7 g/il de particules de CaCO3 39,9 g/l de sulfate de baryum 29,1 g/il de boue, en poids

3 Echantillon No. 32 + 0,02% d'un agent de masquage préféré.

4Etat physique: I = Initial HR = Après laminage à chaud pendant 16 heures, à 65,5 C.

HR 23,5 11,9 ,4 27,2 kD r4) Co Ud VI wC

Exemple 1

Dans un puits expérimental d'Alaska, le couple et le frottement augmentent lorsqu'on effectue le forage dans une direction à 45 . Finalement, à une profondeur de 3637 m, il est impossible de tirer le train de tiges

de forage suffisamment haut pour relier la section sui-

vante de la tige de forage quoique le train de tiges ne soit pas tout à fait bloqué par suite de l'adhésion. On

envoie dans le puits et autour des tiges-masses, par pom-

page, 47 700 litres de la boue de forage traitée en y mé-

langeant 5,7 g/l de lubrifiant No. 32. Le train de tiges

de forage est alors rapidement libéré et le forage est re-

pris. Le reste de la boue de forage est traité avec 2,85

g/l de lubrifiant No. 32 en mélangeant intimement le lu-

brifiant avec la boue et on termine le forage du puits, jusqu'à une profondeur totale de 3 742 m, sans rencontrer

de nouveaux problèmes de frottement ou adhésion. Cepen-

dant, la première tentative de diagraphieest sans succès lorsque les outils de diagraphie sont à une profondeur d'environ 2 775 m. La tige de forage est alors remise dans le puits et déplacée en mouvement alternatif tout en faisant circuler dans le puits de la boue traitée par une

quantité additionnelle de 1,42 g/l de lubrifiant No. 32.

La charge de l'installation d'extraction diminue de 222400N kg lorsque la tige de forage est actionnée en mouvement

alternatif et que la boue traitée circule. A la tentati-

ve suivante de diagraphie, les outils de diagraphie sont volontairement enduits de lubrifiant No. 32 et ces outils

vont facilement jusqu'au fond du puits.

Exemple. 2 Dans un essai effectué en Louisiane méridionale, on rencontre un couple et un frottement élevés dans un puits de forte obliquité, à 3 565 m, ce qui entraîne la cassure de la tige et sa séparation. Le "poisson" qui

constitue la partie inférieure du train de tiges de fora-

ge et qui s'est cassé était dans le fond depuis plus de

51 2483453

six heures aD même temps qu'on repêche l'élément du train de tiges de forage, on traite la boue de forage par le lubrifiant No. 32 afin de diminuer le frottement

et de faciliter la récupération du "poisson". Après con-

ditionnement avec le lubrifiant No. 32, le "poisson" est

facilement saisi et récupéré avec un frottement minimum.

Le forage se poursuit avec un couple et un frottement diminués.

Exemple 3

Dans un puits marin ("offshore") de Louisiane, d'une obliquité de 220, à une profondeur de 3 570 m, le train de tiges de forage présente un couple élevé lors du forage, avec une adhésivité excessive et un frottement élevé lors des mises en route. La boue est traitée avec

5,7g/lde lubrifiant No. 32. Après une première circula-

tion de la boue dans le puits, il se produit une diminu-

tion importante de l'intensité du courant consommé par le moteur de la table rotative. Les débris de forage sont plus consistants, avec une adhésion plus faible du schiste sur le trépan et les moyens de stabilisation, tandis que la vitesse de pénétration de l'outil de forage est accrue

de 1,52 m/h.

Exemple 4

Dans un puits marin du Texas, à une profondeur de 1 830 m, avec un trou non tubé de 615 m, on rencontre

une adhésivité et un frottement excessifs lorsqu'on réa-

lise les liaisons entre les éléments du train de tiges et au moment des mises en route. La boue est traitée avec ,7 g/l de lubrifiant No.-32 et on ajoute 37,8 1 (environ 31,8 kg) de lubrifiant No. 32 à chaque tour. Le couple et le frottement diminuent d'une manière importante et on

n'observe plus d'adhésivité.

52 2483453

Claims (22)

REVENDICATIONS

1) Procédé pour réduire le frottement entre un ar-

ticle métallique susceptible de rotation et une surface voisine, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer, en tant que milieu lubrifiant, un fluide aqueux conte- nant jusqu'à environ 5% en poids d'un additif constitué par un mélange de: - au moins un ester de l'acide oléique et d'au moins un

métal, d'au moins un composé hydroxylique ou d'une com-

binaison de ceux-ci, ledit composé hydroxylique com-

portant au moins deux groupes hydroxy et dérivant d'un hydrocarbure en C27C7;

- un alcool de faible masse moléculaire dérivant d'un hy-

drocarbure en C2-C12; et

- un agent de masquage.

2) Procédé selon la revendication 1,-caractérisé en ce que l'additif est présent dans ledit fluide aqueux en

une quantité allant jusqu'à environ 5% en poids.

3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que l'additif contient au moins deux esters de l'aci-

de oléique et au moins un composé hydroxylique.

4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif contient deux esters de l'acide oléique

et un composé hydroxylique.

-25 5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif contient deux esters de l'acide oléique

et d'un composé hydroxylique, ces deux esters étant pré-

sents en quantités approximativement égales, l'alcool de faible masse moléculaire est présent dans cet additif en une quantité importante et l'agent de masquage est présent dans cet additif en une quantité allant jusqu'à environ % en poids.

6) Procédé pour réduire le frottement entre la sur-

face d'un article métallique et la paroi d'un puits con-

tenant un fluide aqueux de puits, caractérisé en ce qu'il

53 2483453

consiste à mélanger avec ce fluide aqueux de puits une

combinaison comprenant au moins un ester de l'acide oléi-

que et d'au moins un composé polyhydroxylique dérivant

d'un hydrocarbure en C2-C7, appartenant à la classe dé-

finie par la formule R1 t HH R2 C H 2 R3

OH X OH Y

dans laquelle

- R1 et R3 sont choisis, d'une manière indépendante, par-

mi l'hydrogène, le radical méthyle, le radical mé-

thylène ou une combinaison de ceux-ci contenant 0 à 5 atomes de carbone;

- R2 n'existe pas ou est constitué par un radical méthy-

le, un radical méthylène ou une combinaison de ceux-ci contenant 0 à 5 atomes de carbone;

- X et Y sont, d'une manière indépendante, des nombres en-

tiers dont la somme est égale à au moins 2, tandis que le nombre total d'atomes de carbone dans la formule est d'environ 2 à 7;

un alcool de faible masse moléculaire dérivant d'un hydro-

carbure en C2-C12 et un agent de masquage;-

et à faire circuler ce fluide aqueux dans ledit puits.

7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé -

en ce qu'on utilise au moins deux esters dérivant du même composé polyhydroxylique, ces -esters étant présents en

quantités pratiquement égales.

8) Procédé selon la revendication-7, caractérisé en ce qu'on utilise seulement deux esters dérivant du même composé polyhydroxylique présent dans cette combinaison en

quantités importantes.

9) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en

ce que la somme (X + Y) est égale à 3.

t% la DTL C2

54 I 0) TAJ

) Procédé pour réduire le frottement entre une

surface métallique mobile et une surface voisine, caracté-

risé en ce qu'il consiste à appliquer, en tant que milieu lubrifiant, un fluide aqueux contenant jusqu'à environ 5% en poids d'un mélange comprenant: (1) un agent de mas- quage; (2) au moins un ester de l'acide oléique et d'au

moins un métal, d'au moins un composé hydroxylique ou d'u-

ne combinaison de ceux-ci, ledit composé hydroxylique com-

portant au moins 2 groupes hydroxy et dérivant d'un hy-

drocarbure en C2-C7, ce composé hydroxylique étant défini par la formule:

R1 X H > R2 CH R3

x Y

OH X Y

dans laquelle - R1 et R6 sont choisis, de manière indépendante, parmi

1 'hydrogène, le radical méthyle, le radical méthy-

lène ou une combinaison de ceux-ci contenant 0 à 5 ato-

mes de carbone;

- R2 n'existe pas ou représente un radical méthyle, un ra-

dical méthylène ou une combinaison de ceux-ci contenant 0 à 5 atomes de carbone;

- X et Y sont, d'une manière indépendante, des nombres en-

tiers dont la somme est égale à au moins 2, le nombre

total d'atomes de carbone dans la formule étant d'en-

viron 2 à 7; et (3) un alcool de faible masse moléculaire dérivant d'un hydrocarbure en C2-C12, cet alcool étant défihi par la formule: RI4 8C- CH t R5 C t R

OH U OH V

dans laquelle - R4 et R6 sont choisis, de manière indépendante, parmi

l'hydrogène, le radical méthyle, le radical méthylè-

ne ou une combinaison de ceux-ci contenant 0 à 5 atomes de carbone; - R5 n'existe pas ou représente un radical méthyle, un

radical méthylène ou une combinaison de ceux-ci conte-

nant 0 à 5 atomes de carbone;

- U ou V sont, de manière indépendante, des nombres en-

tiers dont la somme est égale à au moins 1, le rapport des radicaux hydroxy aux atomes de-carbone étant d'au moins 1:5; le nombre total d'atomes de carbone dans la formule étant

d'environ 2 à 12 et cet alcool étant soluble dans l'eau.

il-) Additif pour réduire le frottement entre la sur-

face d'un article métallique et les parois d'un puits contenant un fluide aqueux de puits, caractérisé en ce

qu'il est constitué par un mélange d'au moins deux es-

ters de l'acide oléique et d'au moins un composé polyhy-

droxyliquè dérivant d'un hydrocarbure en C2-C 7, avec au moins un alcool de faible masse moléculaire dérivant

d'un hydrocarbure en C2-Cl2 et avec-un agent de masquage.

12) Additif selon la revendication 11, caractérisé en

ce que les esters sont présents en quantités approximati-

vement égales, l'alcool de faible masse moléculaire est présent en une quantité importante et l'agent de masquage

est présent en faible quantité.

13) Additif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les esters sont chacun-présents, en quantités approximativement égales, dans l'intervalle d'environ 5

à 60% en poids par rapport à l'ensemble-du mélange, l'al-

cool de faible masse moléculaire est présent en une quan-

tité d'environ 10 à 60% en poids et l'agent de masquage est présent en une quantité allant jusqu'à environ 5% en poids. Additif selon la revendication 11, caractérisé en

14) -

56 2483453

ce que les esters sont chacun présents, en quantités ap-

proximativement égales, dans l'intervalle d'environ 5 à

409o en poids par rapport-à l'ensemble du mélange, l'al-

cool de faible masse moléculaire est présent-en une quan-

tité d'environ 30 à 90% en poids et l'agent de masquage

est présent en une quantité inférieure à 5% en poids.

) Additif selon la revendication 11, caractérisé

en ce que les esters sont chacun présents, de manière in-

dépendante, en une quantité d'environ 5 à 60% en-poids, l'alcool de faible masse moléculaire est présent en une

quantité d'environ 30 à 90% en poids et l'agent de mas-

quage est présent en une quantité allant jusqu'à environ % en poids. 16) Additif selon la revendication 11, caractérisé en

ce que les esters sont chacun présents, en quantités ap-

proximativement égales, dans l'intervalle d'environ 5 à % en poids, les composés polyhydroxyliques dérivent

d'hydrocarbures en C2-C4, l'alcool de faible masse molé-

culaire est présent en une quantité d'environ 10 à 60% en poids et dérivent d'un alcool en C7-C10 et l'agent de

masquage est présent en une quantité allant jusqu'à en-

viron 5% en poids.

17) Additif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il y a seulement deux esters présents en une

quantité importante.

18) Additif pour réduire le frottement entre la sur-

face d'un article métallique et la paroi d'un puits con-

tenant un fluide aqueux de puits, caractérisé en ce qu'il

est constitué par un mélange d'au moins un ester de l'a-

cide oléique et d'un composé polyhydroxylique dérivant d'un hydrocarbure en C2-C7, avec un alcool de faible masse moléculaire dérivant d'au moins un hydrocarbure en C2-C12

et avec un agent de masquage.

19) Additif selon la revendication 18 pour réduire le frottement entre la surface d'un article métallique et la

paroi d'un puits contenant un fluide aqueux de puits, ca-

ractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange syner-

gique d'un agent de masquage, d'un alcool de faible masse moléculaire dérivant d'au moins un hydrocarbure en C2-C12, d'un premier oléate ou ester de l'acide oléique et d'au moins un composé polyhydroxylique dérivant d'un hydrocar- bure en C2-C7 et d'un second oléate de l'acide oléique avec l'ion Mg ou avec au moins un composé hydroxylique dérivant d'un hydrocarbure en C2-C4 comportant au moins deux groupes hydroxy par molécule, ledit second oléate ayant au moins deux groupes acide oléique par molécule

d'oléate, lesdits premier et second oléates étant pré-

sents en quantités approximativement égales et ledit al-

cool étant présent en une quantité égale à ou supérieure

à celle du mélange des oléates.

20) Additif pour réduire le frottement entre la surface d'un article métallique et la paroi d'un puits contenant un fluide aqueux de puits, caractérisé en ce

qu'il est constitué par un mélange d'au moins deux es-

ters de l'acide oléique et d'au moins un composé poly-

hydroxylique dérivant d'un hydrocarbure en C2-C7, avec

un agent de masquage.

21) Fluide aqueux de puits contenant un additif pour réduire le frottement entre la paroi de ce puits et un article métallique, caractérisé en ce que ledit additif

est constitué par un mélange d'au moins un ester de l'a-

cide oléique et d'au moins un composé polyhydroxylique dérivant d'un hydrocarbure en C2-C7, avec un alcool de

faible masse moléculaire dérivant d'au moins un hydrocar-

bure en C2-C12 et avec un agent de masquage.

22) Fluide aqueux de puits selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'additif contient-au moins deux

esters de l'acide oléique et d'un composé polyhydroxyli-

que et en ce que ledit agent de masquage est présent dans ledit additif en une quantité allant jusqu'à environ 5%

en poids.

58 2483453

23). Fluide aqueux de puits selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'additif contient au moins deux

esters de l'acide oléique et d'au moins un composé poly-

hydroxylique, ces esters étant présents en quantités ap-

proximativement égales, ledit alcool de faible masse mo- léculaire est présent en une quantité importante dans cet additif et ledit agent de masquage est présent en une quantité allant jusqu'à environ 5% en poids par rapport

audit additif.

24) Procédé de déplacement d'une surface métallique

dans un puits contenant un fluide aqueux de puits, carac-

térisé par l'étape consistant à mélanger un agent de conditionnement avec ledit fluide aqueux pour traiter le fluide du puits et réduire le frottement entre cette surface métallique et la paroi du puits, ledit agent de conditionnement étant constitué d'un mélange synergique, d'un agent de masquage, d'un alcool soluble dans l'eau, de faible masse moléculaire, dérivant d'un hydrocarbure en C2-C12, et d'au moins deux oléates qui sont le produit de réaction de l'acide oléique et d'un ion métallique choisi parmi Mg, Sr, Zn ou Cd, d'au moins un composé hydroxylique dérivant d'un hydrocarbure en C2-C7 comportant au moins

deux groupes hydroxy par molécule ou d'un mélange de ceux-

ci.

25) Procédé pour diminuer le frottement entre la sur-

face d'un article métallique et la paroi d'un puits conte-

nant un fluide aqueux de puits, caractérisé en ce qu'il

consiste à mélanger à ce fluide aqueux de puits une com-

binaison constituée par un agent de masquage, un alcool de faible masse moléculaire dérivant d'un hydrocarbure en C2-C12, et au moins un ester de l'acide oléique et d'au

moins un ion métallique ou d'au moins un composé polyhydro-

xylique dérivant d'un hydrocarbure en C2-C7, et à faire

circuler ce fluide de puits aqueux dans ce puits.

26) Procédé selon la revendication 25, caractérisé en

ce que la combinaison précitée contient au moins deux es-

ters différents qui sont présents en quantités approxima-

tivement égales, l'alcool de faible masse moléculaire étant présent en une quantité importante et l'agent de masquage étant présent en une quantité allant jusqu'à environ 5% en poids de ladite combinaison. - 27) Procédé suivant la revendication 26, caractérisé en ce que la combinaison est ajoutée audit fluide aqueux de puits en une quantité d'environ 0,57 à 17,1 g/l dudit fluide de puits et chaque ester est présent, dans ladite combinaison, en une quantité d'environ 5 à 60% en poids, tandis que l'alcool est présent à raison d'environ 10 à

% en poids.

28) Procédé suivant la revendication 27, caractérisé

en ce que l'ion métallique est Mg, Sr, Zn, Cd ou un mé-

lange de ceux-ci.

29) Procédé selon la revendication 28, caractérisé

en ce que les esters contiennent un premier ester com-

prenant au moins un monooléate et un second ester com-

prenant au-moins un ester de l'acide oléique avec l'ion Mg, un dioléate, un trioléate ou un mélange de ceux-ci, le premier ester et le second ester étant présents en

quantités approximativement égales, tandis que ledit al-

cool est présent en une quantité égale à ou supérieure

au mélange global d'esters.