FR2643068A1 - Coulis de ciment allege utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures - Google Patents
Coulis de ciment allege utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures Download PDFInfo
- Publication number
- FR2643068A1 FR2643068A1 FR8901881A FR8901881A FR2643068A1 FR 2643068 A1 FR2643068 A1 FR 2643068A1 FR 8901881 A FR8901881 A FR 8901881A FR 8901881 A FR8901881 A FR 8901881A FR 2643068 A1 FR2643068 A1 FR 2643068A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- cement
- water
- polyethylene imine
- silica fumes
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/28—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
L'invention concerne un coulis allégé de ciment comprenant un ciment hydraulique, de l'eau et des additifs usuels des ciments. Ce coulis comprend entre 5 et 65 % et, de préférence, entre 25 et 40 %, rapporté au poids de ciment, de fumées de silice et de 1 à 25 % et, de préférence, de 5 à 15 %, rapporté au poids d'eau, d'au moins une polyéthylène imine ou d'au moins un dérivé d'une polyéthylène imine.
Description
COULIS DE CIMENT ALLEGE UTILISABLE POUR LA CIMENTATION DES
PUITS DE PRODUCTION D'HYDROCARBURES.
La présente invention concerne les compositions appelées "coulis de ciment" par les pétroliers et "laitier de ciment" par les cimentiers. Elle a plus particulièrement pour objet un coulis de ciment allégé, apte à être utilisé pour la cimentation des puits de
production d'hydrocarbures naturels (pétrole ou gaz).
- On sait que cette cimentation s'effectue entre la partie extérieure du tubage et la paroi du puits, en vue, d'une part, de supporter l'ensemble des tubes, d'autre part, de prévenir le passage de liquide ou de gaz sous pression provenant des couches souterraines dans
lesquelles est pratiqué le forage.
Il est particulièrement important que les ciments utilisés dans ce but présentent, après durcissement, une rapide et excellente résistance à la compression, afin de
présenter des caractéristiques mécaniques satisfaisantes.
Par ailleurs, il est souvent nécessaire qu'ils soient étanches aux gaz, afin de s'opposer efficacement au passage de gaz, sous pression élevée, présents dans les couches forées, qui risquent de migrer à travers le
ciment, au cours même de la prise de celui-ci.
Il est cependant fréquent que les couches forées aient une résistance mécanique trop faible pour que l'on puisse utiliser des ciments ayant une masse spécifique élevée, de l'ordre de 1,6 à 1,9 cm3/g, et l'on doit dans ce cas avoir recours à des ciments dits "allégés", dont la densité peut être comprise entre 1 et 1,6, dans lesquels sont incorporées des charges d'allégement inertes ou actives. De nombreux types de charges ont été proposés dans la technique. C'est ainsi que l'on a suggéré d'utiliser des microsphères creuses de verre contenant de l'air ou un gaz inerte. De telles charges présentent toutefois des risques sérieux pour les pompes et les systèmes d'injection, car elles peuvent éclater ou imploser. De plus, la densité réelle du coulis de ciment est difficile à ajuster. Enfin,
de tels produits allégeants sont coûteux.
On a aussi proposé d'utiliser comme charges d'allègement des silicates, mais ces composés ont une faible résistance à la compression. Il a enfin été envisagé d'incorporer au coulis de ciment des composés aptes à produire in situ un gaz, qui y forme des bulles. Cette solution est envisageable pour des zones à faible profondeur et ce procédé est plus coûteux, mais il est difficile à mettre en oeuvre, car le diamètre des bulles de gaz ne peut pas être contrôlé efficacement
et les bulles facilitent la fissuration du ciment.
Dans tous les cas, l'étanchéité aux gaz des ciments allégés par ces moyens pose de sérieux problèmes que l'on
a cherché depuis longtemps à résoudre.
C'est ainsi que FR-A-2 587 988 propose d'utiliser, dans un laitier de ciment hydraulique contenant comme charge d'allégement des granulats légers tels que des microsphères creuses, un agent d'étanchéité constitué par des particules de poussière de silice, représentant de 5 à % en poids du ciment hydraulique. Ces particules de silice peuvent être des produits secondaires provenant de fours électriques utilisés pour la production de silicium
ou de ferrosilicium.
La présente invention s'intéresse également à des coulis de ciment allégés contenant de fines particules de silice et elle vise à améliorer la résistance à la compression des ciments obtenus à partir de ces coulis et
à supprimer ou à limiter le rétreint de ces ciments.
Un but de l'invention est, par conséquent de proposer une formulation de coulis de ciment allégé, d'une densité comprise entre 1,20 et 1,70, dont la résistance à la compression, variable avec la densité, puisse atteindre et dépasser 15 MPa pour une densité de 1,40 et 30 MPa pour une densité de 1,60, après 24 heures et à une température
de 60 C.
Un autre but de l'invention est de proposer un coulis allégé de ce type qui soit étanche aux gaz, même sous forte pression, lors de sa mise en place dans un forage pétrolier. L'invention a également pour but de proposer un coulis allégé de ce type qui soit compatible avec les additifs et adjuvants usuels de la technique. L'invention a également pour but de proposer un coulis allégé de ce type pouvant être utilisé à haute température (au-dessus de 110 C) sans ajout d'adjuvant silicieux, produit habituellement utilisé pour éviter le phénomène de rétrogression des résistances mécaniques,
phénomène observé avec les ciments de type Portland.
L'invention a enfin pour but de proposer un coulis allégé de ce type dont les propriétés rhéologiques soient proches de celles des coulis de ciment usuels et permettent ainsi son injection et sa mise en place dans des puits d'hydrocarbures par les moyens habituellement
utilisés dans la technique.
A cet effet, contrairement aux enseignements de la technique antérieure mentionnée - ci-dessus, la présente invention n'utilise plus des microparticules de silice comme agent d'étanchéité du ciment, mais comme charge d'allégement du coulis, la fonction d'étanchéification étant assurée par une polyéthylène imine, comme enseigné dans la demande de brevet français FR-A-2 569 759, au nom de la Demanderesse, ce composé agissant en outre comme
plastifiant au sein du coulis.
L'invention a par conséquent pour objet un coulis allégé de ciment comprenant un ciment hydraulique, de l'eau et des additifs usuels-de ciment, caractérisé en ce qu'il comprend entre 5 et 65% et, de préférence, entre 25 et 40%, rapporté au poids de ciment, de fumées de silice et de 1 à 25% et, de préférence, de 5 à 15%, rapporté au poids d'eau, d'au moins une polyéthylène imine ou d'au
moins un dérivé d'une polyéthylène imine.
L'invention a également pour objet un procédé de cimentation d'un puits de production d'hydrocarbures, caractérisé en ce que l'on prépare un laitier de ciment tel que défini ci-dessus et en ce qu'on l'injecte dans le puits, à la périphérie des tubes et sur au moins une partie de la longueur de ceux-ci, entre eux et le terrain contigu. Au sens de la présente demande, on entend par fumées de silice des microparticules récupérées dans les fumées émises par les fours électriques de fabrication du silicium et de ses alliages, notamment les ferrosiliciums,
et dont la teneur en silice est de l'ordre de 85 à 98%.
Ces particules ont une dimension maximum comprise entre 0,01 micron et 1 micron, avec une taille moyenne de quelques dixième de microns et une surface spécifique comprise entre 15 et 25 m2/g, certaines de ces particules pouvant être soudées entre elles pour former de petits amas. Le ciment utilisé pourra être de tout type utilisé habituellement dans les forages pétroliers. Ce sera le
plus usuellement un ciment PORTLAND artificiel.
On pourra utiliser indifféremment de l'eau douce ou de l'eau de mer pour préparer le coulis allégé conforme à la présente invention, les proportions exactes des différents constituants étant simplement ajustées en
fonction du type d'eau utilisé.
La polyéthylène imine sera de préférence incorporée
sous forme d'une solution aqueuse.
Les fumées de silice -étant très difficilement manipulables à l'état brut, du fait de leur très faible densité et de leur volatilité, on les utilisera avantageusement soit sous forme d'une suspension stable, par exemple à 50% en poids de silice, soit sous une forme compactée par vibration ou sous pression, réduisant par
exemple leur volume apparent d'un facteur de 2,5.
Pour éviter une floculation des fumées de silice lors de l'ajout de la polyéthylène imine, le laitier allégé sera de préférence préparé par un procédé comprenant les phases successives suivantes: - incorporation de la polyéthylène imine dans l'eau destinée au gâchage du ciment, de préférence en présence d'un produit antimoussant; 5. - incorporation des fumées de silice dans le mélange d'eau et de polyéthylène imine pour y former une suspension; - redispersion des fumées de silice au sein du mélange résultant à l'aide de procédés ultrasoniques et mécaniques; incorporation éventuelle dans le mélange d'additifs usuels tels que produits dispersants et/ou retardateurs; - gâchage du ciment à l'aide du mélange ainsi
réalisé.
On notera qu'un tel procédé peut être mis en oeuvre très aisément sur les chantiers, à un coût peu élevé et généralement inférieur à ceux des procédés utilisés
habituellement dans la technique.
Les essais effectués par la Demanderesse montrent que les compositions de coulis selon l'invention qui présentent la meilleure résistance à la compression par rapport à la densité recherchée sont celles comprenant entre 30 et 65% de fumées de silice, par rapport au poids de ciment, et 5 à 15% de polyéthylène imine, par rapport
au poids d'eau.
C'est ainsi qu'un coulis de ciment comprenant du ciment PORTLAND, 30% de fumées de silice par rapport au poids du ciment, de l'eau et 10% de polyéthylène imine par rapport au poids d'eau présente une résistance à la compression de 16 MPa (c'est-à-dire 2300 p.s.i.) ce qui est tout à fait remarquable. De même, une composition comprenant du ciment PORTLAND, 35% de fumées de silice par rapport au poids du ciment, de l'eau et 15% de polyéthylène imine par rapport au poids d'eau présente une
résistance à la compression de 17 MPa, soit 2400 p.s.i.
Les exemples de tests qui vont suivre n'ont pas de caractère limitatif. Ils illustrent, d'une part, les avantages du coulis allégé du ciment de l'invention, par rapport à ceux de la technique antérieure, et, d'autre
part, une valorisation de ses propres qualités physiques.
Dans ces exemples, on se référera aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente une courbe relative à des essais de compression sur des ciments conformes à l'invention; La figure 2 est un schéma d'un appareil utilisé pour des essais de cheminement de gaz à travers le ciment; Les figures 3 à 8 sont des courbes relatives à
d'autres essais.
I- EXEMPLES COMPARATIFS
Exemple 1
On prépare deux coulis allégés de ciment, le premier, A1, conforme à la technique antérieure, le second B1,
conforme à l'invention. Tous deux ont une densité de 1,4.
Composition de A1 - Ciment G: 411 g, - Bentonite (incorporée dans le ciment à sec): 4 g, - Microsphères de verre: 102 g, - Dispersant: 0,7 ml, - Rétenteur d'eau: 2 g, - Retardateur: 0,9 ml, - Eau douce: 322 ml1 Composition de B1 - Ciment G: 267 g, - Suspension de fumées de silice: 232 g, - Polyéthylène imine: 46 ml, - Dispersant: 5 g, - Retardateur: 4 g,
- Eau douce: 291 ml.
Les deux coulis de ciment de cette composition ont été testés selon les conditions de cimentation d'un tubage
de 9" 5/8 à 2650m.
Les résultats des essais ont été les suivants: - Temps de pompabilisation ou simulation de mise en place du coulis: * Coulis A1: 408 minutes; * Coulis B1: 247 minutes; - Test de filtration selon la norme API: * Coulis A1: 282 ml/30 minutes; * Coulis B1: 16 ml/30 minutes; - Résistance à la compression, après 24 et 48 heures, à 63 C, sous une pression simulée de 2500 p.s.i (17,50 MPa): - Coulis A1: 3 MPa (525 p.s.i.) et 8,9 MPa (1300 p.s.i.); - Coulis B1: 19,8 MPa (2870 p.s.i.) et 28,2 MPa
(4080 p.s.i.).
Nota: Dans ce dernier essai, on observe, pour le coulis A1, une diminution de volume des éprouvettes fabriquées et une augmentation de la densité mesurée du coulis (1,50
contre 1,40).
Exemple 2
On a préparé deux coulis de ciment allégés, l'un, A2, d'un type connu en soi, l'autre, B2, conforme à
l'invention, tous deux d'une densité de 1,4.
Composition de A2 -Ciment G 409 g, - Bentonite: 4 g, - Microsphères de verre contenant de l'air: 102 g, - Rétenteur d'eau 2 g, - Dispersant 0,7 ml, - Retardateur 0,9 ml,
- Eau douce: 322 ml.
Composition de Bq -Ciment 285 g, - Fumées de silice: 85 g, - Polyéthylène imine: 47 ml,
- Eau douce: 423 ml.
Les ciments obtenus à partir de ces compositions ont été testés à 52 C, sous 9,6 MPa (1400 p.s.i.) après 24
heures, 48 heures et 72 heures.
Les résultats obtenus sont rassemblés dans le Tableau I suivant:
TABLEAU I
:Composition: Résistance à la compression: :: Après 24h: Après 48h: Après 72h: :Composition: 4,2 MPa: 8,9 MPa: 9,5 MPa: : A2: (608 p.s.i.): (1300 p. s.i.):(1380 p.s.i.):
: - - - - - - - - - - - --: - -- -- -- --
:Composition: 7,7 MPa: 12,3 MPa: 13,3 MPa: : B2:(1120 p.s.i.): (1780 p.s. i.):(1930 p.s.i.): Ces résultats montrent que la résistance à la compression du ciment allégé B2 conforme à l'invention est très supérieure à celle du ciment allégé A2 de la
technique antérieure.
On a également déterminé le filtrat obtenu avec ces deux coulis de ciment à 52 C, sous une pression de 6,9 MPa
(1000 p.s.i.) pendant 30 mn (essai suivant la norme).
Avec le coulis A2, on a obtenu un filtrat de 282ml, ce qui est très supérieur à la limite supérieure de 100 ml considérée comme mauvaise. Avec le coulis B2 conforme à
l'invention, on a recueilli un filtrat de 78 ml.
Exemple 3
On a également réalisé trois autres coulis allégés de laitier d'un type connu Cli, C2 et C3, contenant respectivement de la bentonite, de la bentonite préhydratée et du silicate de soude, et un coulis conforme à l'invention. Ces quatre coulis de ciment avaient une
densité de 1,4.
Composition de C1 - Ciment G: 285 g, - Bentonite: 71 g,
- Eau douce: 483 ml.
Composition de C2 - Ciment G: 332 g, - Bentonite: 20 g,
- Eau douce: 488 ml.
Composition de C3 - Ciment G: 323 g, - Silicate de soude: 17,0 ml,
- Eau de mer: 481 ml.
Composition de C - Ciment G: 273 g, - Fumées de silice: 109 g, Polyéthylène imine: 45 ml,
- Eau douce: 414 ml.
On a testé la résistance à la compression des quatre ciments obtenus à partir de ces coulis, au bout de 24 heures, à une température de 60 C et à la pression atmosphérique. Les résultats obtenus apparaissent dans le Tableau II ci-après:
TABLEAU II
Composition: Résistance à la compression:
- - - - - - - - - - - - - -:- - - - - - - - - - - - -..................... .
C1: 0,62 MPa ::(90 p.s.i.): C2: 1,1 MPa :.(160 p.s.i.) :
:..-- --........................: - --- --- --- ---
: C3: 1,35 MPa :: (190 p.s.i.) : C: 14 MPa: _:_: (2010 p.s.i.): On a aussi déterminé le filtrat obtenu avec ces différents coulis de ciment à 52 C, sous une pression de
6,9 MPa (1000 p.s.i.) à 52 C.
Les résultats obtenus sont rassemblés dans le Tableau III ci-après:
TABLEAU III
: Composition: Filtrat 30 Minutes: :::
:- - - -- - -. .........-- ---- - - - - -- - - - -
:C2: > 100mli
:à.à........:à...........:
: C3:
: C3:> 10Oml
::...........:
: C: 82ml: Ces résultats montrent à nouveau la nette supériorité
du coulis de ciment conforme à l'invention.
EXEMPLE 4
On a réalisé des coulis d'une densité de 1,68 à base de bentonite préhydratée (composition D1) de silicate de soude (composition D2) et un coulis conforme à l'invention
(composition D).
COMPOSITION Dl -Ciment G: 504 g, - Bentonite préhydratée: 10,1 g,
- Eau douce: 435 ml.
COMPOSITION D2
-Ciment G: 485 g, - Silicate de soude (0,36g/s): 15,5 ml,
- Eau de mer: 430 ml.
COMPOSITION D
- Ciment G: 413 g, - Fumées de silice: 145 g, - Polyéthylène imine: 40 ml,
- Eau douce: 362 ml.
On a testé la résistance à la compression des trois ciments obtenus à partir de ces coulis au bout de 24 heures à une température de 60 C et à la pression atmosphérique. Les résultats suivants ont été obtenus: Composition D1: 7,98 MPa (1160 p.s.i.) - Composition D2: 7,49 MPa (1090 p. s.i.) - Composition D: 31,4 MPa (4550 p.s.i.) Ces résultats montrent que la résistance à la compression du ciment allégé D, conforme à l'invention,
est très supérieure a celle des ciments allégés D1 et D2.
II- EXEMPLES DE VALORISATION
Réalisation de coulis et densité 1,20 conformes à l'invention, comprenant de l'eau douce ou de l'eau de mer,
en variant la teneur en fumées de silice.
EXEMPLE la
- Ciment G: 131 g, - Suspension de fumées de silice*: 92 g, - Polyéthylène imine: 75 ml, - Eau douce: 416 ml,
-Dispersant: 2 g.
* à 35% de fumées de silice
EXEMPLE 2a
-Ciment G: 120 g, - Suspension de fumées de silice*: 120 g, - Polyéthylène imine: 74 ml, - Eau douce: 400 ml,
- Dispersant: 1,8 g.
* à 50% de fumées de silice EXEMPLE 3a -Ciment G: - 116 g, - Suspension de fumées de silice: 82 g, - Polyéthylène imine: 82 ml, - Eau de mer: 422 ml,
- Dispersant: 1,7 g.
EXEMPLE 4a
- Ciment G: 107 g, - Suspension de fumées de silice: 107 g, - Polyéthylène imine: 81 ml, - Eau de mer: 406 ml,
- Dispersant: 1,5 g.
Les résistances à la compression de ces différentes compositions, après 24 heures et 72 heures, à une OZ'il 9iTsuap ap LD uoTTsodwoD Àaznop nel ap lumuaidmoD 'uoTiueAuTaI z BsamioJuoz 09ogIl OZ' 9Tsuap p p sTlnoD ap uoTWSTiega -AI ('T's'd 0001) uN 6'9: Z uoTTsodwoD - Sú
('T's'd 5L) 2d Z'S: I uoTiTsodwoD -
sivrllnsau -anbTJgqdsowie uo!sSaid ul e qa 009 ap aJnwagdwal aun e 'sainaq i7Z ap:noq nu 'sTi1noa saD ap aT:Iad B snuaqqo sauawTD 0ú xnap sap uoTssaBdmo l Be aouezS!SP. vl gisaB B Uo
À L'9 ú: 1uusaedsU -
lm LúS: jam ap neu -
lI 05: aUTmT autIKlqtlAod -
7L: azTITS ap sawnl - SZ
< 781: 3luemwD -
qz aqwadxX
17: uesaadSTa -
1m 697: aBnop neu -
1"'W 05:BUTuiT e uql.&lgSOd -o
T 8: aoTITS ap saBwn& -
9 IOZ: D ,uBwTD -
ap nail ap no aDnop neBl ap uuaudwodmo uo!luBAuTlA 5 smaioJuOD 0ú'I t!suap ap S!InOD ap uo!iSIeup -III :(''s'd 19L) edW 5Z'g:('S'd úg) gad L'ú: l:
---------------------_:---------------------_:___________:
:('F's'd LZS) edR 79'ú:('T's'd 907) edH 08'Z:ú: :('i's'd ú69) BdK 8L'17:('T's'd 097)dN Ll'ú: Z: :('!'s'd 8L7) edg 0ú'ú:('!'s'd 5Zú) edH 7Z'Z: I : t1qZL: qTz:uotiTsodwoD: AI flVTIgVA :IuuAins neflqe alB suup sauuop UOS '0o09 ap ainleagduel ZI 890út9Z - Ciment G: 133 g, - Fumées de silice: 46,8 g, - Polyéthylène imine: 57 ml, - Dispersant: 2 g, - Eau douce: 482 ml. Composition C2 de densité 1,30 - Ciment G: 184 g, - Fumées de silice: 73,5 g, - Polyéthylène imine: 50 ml, - Dispersant: 3,7 g,
- Eau douce: 457 ml.
Composition C3 de densité 1,40 - Ciment G: 264 g, - Fumées de silice: 106 g, - Polyéthylène imine: 47 ml, - Dispersant: 5,2 g,
- Eau douce: 420 ml.
Composition C4 de densité 1,50 - Ciment G: 345 g, - Fumées de silice: 121 g, - Polyéthylene imine: 43 ml, - Dispersant: 6,9 g,
- Eau douce: 392 ml.
Composition C5 de densité 1,60 - Ciment G: 413 g, - Fumées de silice: 145 g, - Polyéthylène imine: 40 ml, - Dispersant: 6,2 g,
- Eau douce: 362 ml.
Ces compositions ont été soumises à des essais de résistance à la compression à 60 C au bout de 24 heures et de 72 heures. Les résultats de ces essais en fonction de la densité apparaissent sur la Figure 1 des dessins annexés. V- Tests d'étanchéité aux gaz Les laitiers de ciment ont été testés dans un
appareil simulant le cheminement de gaz.
Cet appareil est représenté schématiquement sur la
Figure 2 des dessins annexés.
Il comprend une chemise métallique 1, fermée à la partie inférieure par une roche perméable 2 permettant l'écoulement du filtrat et l'application d'une pression de gaz (helium) par le conduit 3. La chemise 1 est remplie de coulis 4 et fermée par un piston 5 chargé de transmettre la pression hydrostatique 6. En 7 se trouve un système de détection de gaz, relié à une formation perméable à basse pression. La pression hydrostatique, la pression de formation supérieure et la pression de gaz sont appliquées successivement, puis l'arrivée de pression de gaz est fermée, ainsi que celle simulant la pression de formation supérieure. On vérifie l'existence d'un cheminement de gaz par l'éventuelle baisse de pression d'helium en 3, simulant la pression de zone à gaz, et l'augmentation de pression de
formation supérieure ou pression aquifère en 8.
Des essais de cheminement de gaz ont été effectués avec cet appareil sur différentes compositions de coulis conformes à l'invention, dans diverses conditions de
pression et de température, après des durées variables.
Les résultats de ces essais sont représentés sur les Figures 3 à 8, qui se rapportent aux essais suivants: Figure 3 Composition testée: coulis de ciment de densité 1,40, comprenant du ciment de classe G, de l'eau, 35 % de fumées de silice, rapporté au pied de ciment, et 10 % de polyéthylène imine (rapporté au poids d'eau), additionnés
d'un retardateur et d'un dispersant.
Conditions de l'essai - Pression hydrostatique: 1,8 MPa - Pression de la formation supérieure ou pression de la zone aquifère: 0,6 MPa - Pression de la formation inférieure ou pression de la zone à gaz: 1,6 MPa Température de la formation ou
température du ciment: 49 C.
Figure 4 - Composition testée: identique à la figure 3, excepté la concentration en polyéthylène imine qui est de
% du poids d'eau.
- Conditions de l'essai: identiques à la Figure 3. Figure 5
Composition testée: identique à la figure 4.
Conditions de l'essai: identiques à la figure 4, excepté la température du ciment qui est de 80 C Figure 6 Composition testée: identique aux figures 4 et 5, excepté la teneur en polyéthylène imine, qui est de 10 %
du poids de l'eau.
Conditions de l'essai: identiques à la figure 5.
Figure 7 Composition testée: identique à la figure 6, excepté la densité du coulis qui est de 1,60
Conditions de l'essai: identiques à la figure 6.
Figure 8
Composition testée: identiques à la figure 7.
Conditions de l'essai: identiques à la figure 7,
excepté la température du ciment qui est 49 C.
Dans tous ces essais (Figures 3 à 8), on ne constate aucune variation, au cours du temps, de la pression de la zone à gaz ou de la pression de la zone supérieure ou de la zone inférieure: aucun cheminement du gaz ne se
produit donc.
VI- Réalisation de coulis de densité 1,40 conformes à
l'invention pour des mesures de perméabilité.
Composition: - Ciment G: 272 g, - Suspension 50/50 microsilice dans l'eau: 190 g, - Polyéthylène imine: 47 ml, - Dispersant: 4 g,
- Eau douce: 327 ml.
On effectue avec cette composition un test de 72 heures à une température de 60 C, puis on pratique le carottage d'une éprouvette de 39 mm de diamètre et l'on mesure la perméabilité à l'eau distillée filtrée injectée
sous une pression de 80 bars.
On détecte une perméabilité inférieure à 0,001 millidarcy, alors qu'un ciment classique a une
perméabilité de 0,004 millidarcy.
VII- Réalisation de coulis de densité 1,40 conformes à l'invention, pour évaluation de la tenue en température
test de résistance à la compression.
Composition testée: - Ciment G: 272,6 g, - Fumées de silice: 109,1 g, Polyéthylène imine: 44,5 ml, - Dispersant: 5,4 g,
- Eau douce: 4,4 ml.
RESULTATS
Conditions du test: 24 h: 72 h:
: 130 C
:* -: 13,22 MPa: 13,66 MPa :* 21 MPa: (1920 p.s.i.): 1980 : 60 C: 2015 p. s.i.: 1975 p.s.i.: 25. Cette composition soumise à une température de 130 C* pendant 24 heures et 72 heures donne des résultats de résistance à la compression de très haute tenue, comparatif à ceux obtenus à 60 C et sans modification
dimensionnelle des éprouvettes testées.
NOTA
* Au dessus de 110 C, il est nécessaire d'ajouter du sable fin ou de la farine de silice pour éviter une chute des
résistances à la compression.
VIII- Réalisation de coulis de ciment conformes à l'invention pour évaluation de leur réactivité aux retardateurs. Il est important, dans le domaine pétrolier, d'utiliser des retardateurs de prise pour pouvoir mettre en place le coulis de ciment dans les conditions de
profondeur, température et pression des différents puits.
Deux retardateurs courants, l'un liquide et l'autre solide, de type moyenne température, et un dernier liquide, de type haute température, ont été testés. Leur adaptabilité aux conditions d'utilisation est illustrée par les figures 9 à 11, qui se rapportent aux essais suivants: Figure 9 Composition testée: - Ciment de classe G, - Eau douce, - Fumées de silice: 35% (rapporté au poids de ciment), - Polyéthylène imine: 10% (rapporté au poids d'eau), - Dispersant en poudre: 1,5 %, - Retardateur liquide Conditions de l'essai: - Température: 54 C,
- Pression: 43,5 MPa.
La courbe représentée montre la variation de temps de pompabilité, exprimé en minutes, en fonction de la teneur
en retardateur, exprimée en litres par tonne de ciment.
Figure 10 Composition testée: - Ciment de classe G, - Eau douce, - Fumées de silice: 40% (rapporté au poids de ciment), - Dispersant en poudre: 2%,
- Retardateur en poudre.
Conditions de l'essai: - Température: 54 C
- Pression: 43,5 Mpa.
La courbe représentée montre la variation du temps de pompabilité, exprimé en minutes, en fonction de la teneur
en retardateur, exprimée en % en poids de ciment.
Figure 11 Composition testée: - Ciment de classe G, - Eau douce, - Fumées de silice: 35% (rapporté au pdids de ciment), - Polyéthylène imine: 10% (rapporté au poids d'eau), - Dispersant en poudre: 2%,
- Retardateur liquide.
Conditions de l'essai: - Température 90 C,
- Pression: 69 MPa.
La courbe représentée sur la figure montre la variation de temps de pompabilité, exprimé en minutes, en fonction de la teneur en retardateur de liquide, exprimée
en litres par tonne de ciment.
Claims (7)
1- Coulis allégé de ciment comprenant un ciment hydraulique, de l'eau et des additifs usuels des ciments, caractérisé en ce qu'il comprend entre 5 et 65% et, de préférence, entre 25 et 40%, rapporté au poids de ciment, de fumées de silice et de 1 à 25 % et, de préférence, de à 15 %, rapporté au poids d'eau, d'au moins une polyéthylène imine ou d'au moins un dérivé d'une
polyéthylène imine.
2- Coulis de ciment selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'il comprend de l'eau douce.
3- Coulis de ciment selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'il comprend de l'eau de mer.
4- Coulis de ciment selon l'une des revendications 1
à 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un adjuvant
d'un type usuel.
- Procédé de préparation d'un coulis de ciment selon
l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par les phases
sucessives suivantes: - incorporation de la polyéthylène imine dans l'eau destinée au gâchage du ciment, de préférence en présence d'un produit antimoussant; - incorporation des fumées de silice dans le mélange d'eau et de polyéthylène imine pour y former une suspension; - redispersion des fumées de silice au sein du mélange résultant à l'aide de - incorporation éventuelle dans le mélange d'additifs usuels tels que produits dispersants et/ou retardateurs - gâchage du ciment à l'aide du mélange ainsi réalisé. 6- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la polyéthylène imine est incorporée dans l'eau
sous forme d'une solution aqueuse.
7- Procédé selon l'une des revendications 5 et 6,
caractérisé en ce que les fumées de silice sont
incorporées sous forme d'une suspension aqueuse stable.
8- Procédé selon l'une des revendications 5 et 6,
caractérisé en ce que les fumées de silice sont
incorporées sous forme compactée.
9- Procédé de cimentation d'un puits de production d'hydrocarbures, caractérisé en ce que l'on prépare un
laitier de ciment selon l'une des revendications 1 à 4, et
en ce qu'on l'injecte dans le puits, à la périphérie des
tubes et sur au moins une partie de la longueur de ceux-
ci, entre eux et le terrain contigu.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8901881A FR2643068B1 (fr) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | Coulis de ciment allege utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures |
| PCT/FR1990/000099 WO1990009357A1 (fr) | 1989-02-14 | 1990-02-12 | Coulis de ciment allege utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures |
| EP90903377A EP0458852A1 (fr) | 1989-02-14 | 1990-02-12 | Coulis de ciment allege utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures |
| BR9007048A BR9007048A (pt) | 1989-02-14 | 1990-02-12 | Suspensao de cimento alijado utilizavel na cimentacao de pocos de producao de hidrocarbonetos |
| US07/743,406 US5207832A (en) | 1989-02-14 | 1990-02-12 | Lightened cement grout suitable for the cementation of hydrocarbon production wells |
| OA60063A OA09900A (fr) | 1989-02-14 | 1991-08-13 | Coulis de ciment allégé utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures. |
| NO91913147A NO913147L (no) | 1989-02-14 | 1991-08-13 | Fortynnet sementslam for sementering i oljebroenn. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8901881A FR2643068B1 (fr) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | Coulis de ciment allege utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2643068A1 true FR2643068A1 (fr) | 1990-08-17 |
| FR2643068B1 FR2643068B1 (fr) | 1993-06-04 |
Family
ID=9378755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8901881A Expired - Fee Related FR2643068B1 (fr) | 1989-02-14 | 1989-02-14 | Coulis de ciment allege utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5207832A (fr) |
| EP (1) | EP0458852A1 (fr) |
| BR (1) | BR9007048A (fr) |
| FR (1) | FR2643068B1 (fr) |
| OA (1) | OA09900A (fr) |
| WO (1) | WO1990009357A1 (fr) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2209235C (fr) * | 1996-07-01 | 2004-01-06 | Jiten Chatterji | Composes de ciment elastique pour puits et methodes |
| US5795924A (en) * | 1996-07-01 | 1998-08-18 | Halliburton Company | Resilient well cement compositions and methods |
| US6660080B2 (en) | 1999-01-12 | 2003-12-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Particulate flow enhancing additives |
| US6170575B1 (en) * | 1999-01-12 | 2001-01-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cementing methods using dry cementitious materials having improved flow properties |
| US6379456B1 (en) | 1999-01-12 | 2002-04-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flow properties of dry cementitious and non-cementitious materials |
| US6245142B1 (en) | 1999-01-12 | 2001-06-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flow properties of dry cementitious materials |
| US20030181542A1 (en) * | 2002-03-21 | 2003-09-25 | Vijn Jan Pieter | Storable water-silica suspensions and methods |
| US6644405B2 (en) | 2002-03-21 | 2003-11-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Storable water-microsphere suspensions for use in well cements and methods |
| US6983800B2 (en) * | 2003-10-29 | 2006-01-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods, cement compositions and oil suspensions of powder |
| US9512346B2 (en) | 2004-02-10 | 2016-12-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cement compositions and methods utilizing nano-hydraulic cement |
| US7559369B2 (en) * | 2007-05-10 | 2009-07-14 | Halliubrton Energy Services, Inc. | Well treatment composition and methods utilizing nano-particles |
| US8476203B2 (en) | 2007-05-10 | 2013-07-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cement compositions comprising sub-micron alumina and associated methods |
| US9512351B2 (en) | 2007-05-10 | 2016-12-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Well treatment fluids and methods utilizing nano-particles |
| US7784542B2 (en) * | 2007-05-10 | 2010-08-31 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cement compositions comprising latex and a nano-particle and associated methods |
| US8586512B2 (en) | 2007-05-10 | 2013-11-19 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cement compositions and methods utilizing nano-clay |
| US9199879B2 (en) | 2007-05-10 | 2015-12-01 | Halliburton Energy Serives, Inc. | Well treatment compositions and methods utilizing nano-particles |
| US8685903B2 (en) | 2007-05-10 | 2014-04-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Lost circulation compositions and associated methods |
| US7806183B2 (en) * | 2007-05-10 | 2010-10-05 | Halliburton Energy Services Inc. | Well treatment compositions and methods utilizing nano-particles |
| US9206344B2 (en) | 2007-05-10 | 2015-12-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Sealant compositions and methods utilizing nano-particles |
| US8157009B2 (en) | 2009-09-03 | 2012-04-17 | Halliburton Energy Services Inc. | Cement compositions and associated methods comprising sub-micron calcium carbonate and latex |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3491049A (en) * | 1965-10-13 | 1970-01-20 | Dow Chemical Co | Low water-loss aqueous cement slurry and method of use |
| US4131578A (en) * | 1975-02-03 | 1978-12-26 | The Dow Chemical Company | Aqueous hydraulic cement slurry |
| US4482381A (en) * | 1982-06-21 | 1984-11-13 | Cordova Chemical Company Of Michigan | Solid polyamine-based fluid loss control additives |
| FR2569759A1 (fr) * | 1984-08-30 | 1986-03-07 | Petroles Cie Francaise | Procede de cimentation etanche dans un puits de forage |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4125160A (en) * | 1976-11-19 | 1978-11-14 | The Dow Chemical Company | Method of cementing a high temperature borehole |
| US4532052A (en) * | 1978-09-28 | 1985-07-30 | Halliburton Company | Polymeric well treating method |
| US4413681A (en) * | 1982-06-14 | 1983-11-08 | Hughes Tool Company | Method of cementing a well bore using a fluid loss additive |
| US4569694A (en) * | 1982-06-21 | 1986-02-11 | Corodova Chemical Company Of Michigan | Solid polyamine-based fluid loss control additives |
| US4482383A (en) * | 1983-06-09 | 1984-11-13 | Hughes Tool Company | Polyamine fluid loss additive for oil well cements |
| NO158499C (no) * | 1985-09-03 | 1988-09-21 | Elkem As | Hydraulisk sementoppslemming. |
-
1989
- 1989-02-14 FR FR8901881A patent/FR2643068B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-02-12 WO PCT/FR1990/000099 patent/WO1990009357A1/fr not_active Application Discontinuation
- 1990-02-12 US US07/743,406 patent/US5207832A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-12 EP EP90903377A patent/EP0458852A1/fr not_active Withdrawn
- 1990-02-12 BR BR9007048A patent/BR9007048A/pt not_active Application Discontinuation
-
1991
- 1991-08-13 OA OA60063A patent/OA09900A/fr unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3491049A (en) * | 1965-10-13 | 1970-01-20 | Dow Chemical Co | Low water-loss aqueous cement slurry and method of use |
| US4131578A (en) * | 1975-02-03 | 1978-12-26 | The Dow Chemical Company | Aqueous hydraulic cement slurry |
| US4482381A (en) * | 1982-06-21 | 1984-11-13 | Cordova Chemical Company Of Michigan | Solid polyamine-based fluid loss control additives |
| FR2569759A1 (fr) * | 1984-08-30 | 1986-03-07 | Petroles Cie Francaise | Procede de cimentation etanche dans un puits de forage |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR9007048A (pt) | 1991-10-22 |
| OA09900A (fr) | 1994-09-15 |
| EP0458852A1 (fr) | 1991-12-04 |
| US5207832A (en) | 1993-05-04 |
| WO1990009357A1 (fr) | 1990-08-23 |
| FR2643068B1 (fr) | 1993-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2643068A1 (fr) | Coulis de ciment allege utilisable pour la cimentation des puits de production d'hydrocarbures | |
| EP0091377B1 (fr) | Compositions de ciments pour cimentation de puits permettant de lutter contre le cheminement de gaz sous pression dans l'annulaire cimenté | |
| Khayat et al. | Effect of welan gum-high-range water reducer combinations on rheology of cement grout | |
| US4385935A (en) | Method of producing light weight cement for use of cementation of oil and gas wells | |
| FR2735465A1 (fr) | Compositions de cimentation et application de ces compositions pour la cimentation des puits petroliers ou analogues | |
| CA1127074A (fr) | Traitement des puits pour attenuer l'ecoulement-post-cimentation | |
| WO2000029351A1 (fr) | Compositions de cimentation et application a la cimentation de puits petroliers ou analogues | |
| FR2804953A1 (fr) | Laitiers de ciment comportant des polymeres hydrophobes | |
| FR2749844A1 (fr) | Compositions de cimentation et application de ces compositions pour la cimentation des puits petroliers ou analogues | |
| FR2704218A1 (fr) | Laitiers de ciments pétroliers, leur préparation et leur utilisation à la cimentation de puits. | |
| CA2788620C (fr) | Utilisation de suspensions de csh (silicate de calcium hydrate) dans le cimentage de puits de forage | |
| FR3038600A1 (fr) | Compositions de ciment a base d'aluminophosphate de calcium a duree de vie prolongee | |
| FR3038613A1 (fr) | ||
| EP0178213B1 (fr) | Coulis granulaire durcissable à base de produits minéraux et procédé de consolidation et/ou d'étanchement de sols granulaires fins et de sols finement fissurés utilisant ce coulis | |
| CN107434375A (zh) | 油气井固井用增强型高密度韧性防窜水泥浆 | |
| EP2401241B1 (fr) | Composition seche comprenant un liant et une huile de silicone | |
| US20110263749A1 (en) | Use of csh suspensions in well cementing | |
| US20160340246A1 (en) | Method of cementing gas or oil pipeline | |
| EP1671012A1 (fr) | Laitier de cimentation de puits petrolier | |
| EP0345143B1 (fr) | Procédé de réalisation dans le sol d'une coupure d'étanchéité résistant aux acides et béton utile à cet effet | |
| JPH01320250A (ja) | 油井セメント施用組成物の流体損失制御添加剤 | |
| JP2939395B2 (ja) | 逸水防止工法 | |
| FR2828484A1 (fr) | Additifs polymeres pour compositions de ciment destinees a ameliorer l'action interfaciale apres la prise | |
| FR2707082A1 (fr) | Coulis de ciment injectable à propriétés améliorées. | |
| CN109517589A (zh) | 一种油气井固井干法固井低密度水泥浆及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |