WO1998044071A1 - Procede et systeme de forage a la mousse - composition moussante - Google Patents

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WO1998044071A1
WO1998044071A1 PCT/FR1998/000577 FR9800577W WO9844071A1 WO 1998044071 A1 WO1998044071 A1 WO 1998044071A1 FR 9800577 W FR9800577 W FR 9800577W WO 9844071 A1 WO9844071 A1 WO 9844071A1
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foam
cloud point
temperature
well
composition
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PCT/FR1998/000577
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Inventor
Jean-François Argillier
Annie Audibert-Hayet
Sabine Zeilinger
Original Assignee
Institut Français Du Petrole
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Priority to CA002257345A priority patent/CA2257345C/fr
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Priority to NO985621A priority patent/NO985621L/no

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Classifications

    • 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
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/38—Gaseous or foamed well-drilling compositions

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for operating in underground operating wells for drilling, cleaning or producing operations of these wells, in the case of a deposit.
  • a circulation is carried out between the ground surface, the bottom of the well and return to the surface, from a column of tubes lowered into the well.
  • the injection of the foam is generally done through the interior of the tubes and the return through the annular space defined by the tubes and the walls of the well.
  • the fluid in the form of foam carries the drilling debris towards the surface, thus cleaning the working face.
  • foam drilling is known and has in particular the advantages of not providing too great a bottom pressure thanks to the low density of the foam.
  • this technique has the main disadvantage of not allowing easy recycling of the foaming solution, taking into account the products initially dissolved to stabilize the foam after stirring and injection of gas.
  • the "breaking" of the foam is the basic problem, if one wants to recover most of the foaming products for repeated use, or if the environmental conditions do not allow the spreading of the volume of foam returning from the well .
  • WO-94/17154 proposes the use of amphoteric foaming agent combined with surfactants as the basis of a stable foaming composition.
  • the foam is destroyed by an appropriate variation in the pH of the foam. If the foam is basic, the foam is broken by lowering the pH at least below 4, if the foam is acidic, the foam is broken by increasing the pH at least above 9.5.
  • the present invention relates to a foam drilling method obtained from an aqueous foaming solution comprising non-ionic surfactants.
  • the foaming solution has a critical temperature called "cloud point temperature" or "cloud point".
  • the cloud point is a characteristic temperature for a solution comprising at least one nonionic surfactant.
  • the cloud point temperature is known by noting the temperature at which a cloud appears in the solution or by knowing the cloud point of the surfactant contained in the solution, the cloud point of the solution being the cloud point of the surfactant.
  • the cloud point is the average of the cloud points of each of the two components.
  • the present invention relates to a method of circulating a foam in a well, in which the following steps are carried out:
  • a foam is formed from an aqueous composition comprising at least one additive whose cloud point temperature and concentration are such that the cloud point temperature of said composition is higher than the temperature of the foam during drilling ,
  • Said foam is injected into the well, said foam circulating from the surface to the bottom of the well, then from the bottom to the surface,
  • the temperature of the foam which has risen to the surface is raised to a temperature at least higher than said cloud point temperature of the composition, so as to destabilize the foam.
  • the additive can be a nonionic surfactant.
  • the cloud point temperature of the composition can be increased by adding a specified amount of an ionic surfactant.
  • the cloud point temperature of the composition can be adjusted by adding a predetermined amount of electrolytes.
  • the invention also relates to a foaming composition for use in a well drilled in the ground.
  • the composition comprises in combination at least one nonionic surfactant and an additive consisting of an ionic surfactant, an electrolyte or a mixture thereof, the nonionic surfactant and said additive having a structure and a concentration determined so as to adjust the cloud point temperature of said composition relative to the temperature of said well.
  • a viscosifying agent can be added to the composition.
  • the invention further relates to a system for circulating a foam in a well drilled in the ground, comprising:
  • Means for forming a foam from an aqueous composition comprising at least one additive, the cloud point temperature and the concentration of which are such that the cloud point temperature of said composition is higher than the temperature of the foam in the well, • means for injecting said foam into the well, said foam circulating from the surface to the bottom of the well, then from the bottom to the surface.
  • the system includes means for heating the foam which has risen to the surface, to a temperature at least above said cloud point temperature of the composition, so as to destabilize the foam.
  • the cloud point of a nonionic surfactant solution depends on the concentration of surfactant and other possible additives (other surfactants, electrolytes, organic polar components, or alcohols).
  • the cloud point also depends on the molecular modifications: chain length, connection. In this way, in the present invention, the temperature of the cloud point of a solution is adjusted according to the field of use.
  • ionic surfactant eg sodium dodecyl sulfate, SDS
  • the electrostatic repulsion between the surfactant micelles increases, which causes the temperature of the cloud point to increase.
  • electrolytes the temperature of the cloud point of the solution can increase or decrease depending on the type of electrolytes used (“salting in” or “salting out” effect of cations or anions). For example, by adding NaCl or CaCl2, the temperature of the cloud point decreases, while with LiNO3, the temperature increases.
  • the cloud point can also be modified by an increase in the molecular weight of surfactant, by branches of the hydrophobic parts, or by the distribution of the lengths of the hydrophobic chains in the molecule.
  • surfactant it is possible in the present invention to use all the conventional and known nonionic surfactants.
  • Non-ionic surfactants can be classified according to the mode of connection between the hydrophobic part and the hydrophilic part of the molecule.
  • This link mode can be an ether bridge, an ester bridge, an amide bridge, or others:
  • Nonionic derivatives with an ether bridge for example: Oxyethylated fatty alcohols,
  • Oxyethylated alkylphenols Oxyethylated-oxypropylated products,
  • Non-ionic surfactants with an ester bridge for example: Glycerol esters,
  • non-ionic for example ethoxylated fatty amines. Mention may also be made of: ethoxylated alkanolamides, ethoxylated amines, or block copolymers of ethylene or propylene oxide.
  • Triton-X-100 an ethoxylated octylphenol with an ethylene oxide chain length of 9 to 10
  • Triton-X- 114 brand name of surfactants manufactured by Union Carbide- USA
  • Triton-X-102 with chain length 12 to 13 can be used (cloud point 88 ° C), Triton-X-165 with chain length 16 (cloud point greater than 100 ° C), or a mixture of Triton-X-100 and 7.5 10 " 5 mol / 1 of SDS (cloud point 73 ° C).
  • the cloud point temperature is varied.
  • An additive for increasing the cloud point may preferably be a surfactant of the sodium dodecyl sulfate (SDS) type.
  • An additive for adjusting the cloud point may be sodium chloride (NaCl).
  • the foaming solution may contain a polymer to increase the viscosity and thus the stability of the foam.
  • the foaming solution can also, like all well fluids, contain solids or other additives (anticorrosion, etc.).
  • the tests are based mainly on the comparison, for nonionic surfactants and optionally at least one additive for controlling the cloud point temperature, of the following two measurements carried out on the foaming solution or on the foam formed from said foaming solution:
  • the foaming solution consists of a mixture of at least one nonionic surfactant of 1% concentration and in some cases of an ionic surfactant of variable concentration.
  • the viscosity of the foaming solution is measured as a function of the temperature, using conventional means for such a measurement.
  • the viscosity values are given in the tables of tests 1 to 4.
  • the foam is obtained from 200 ml of foaming solution by stirring using a whisk.
  • the rotation speed is approximately 2000 revolutions / minute.
  • the stirring time is 2 minutes.
  • the foam formed is poured into a graduated glass funnel, and the funnel is placed in the oven, preheated to the test temperature.
  • the temperature of the foam is difficult to adjust because it has good thermal insulation.
  • the temperature of the foam is here measured by a thermocouple directly in contact with the foam. Note the volume of solution drained as a function of time.
  • the stability of the foam is characterized by its drainage speed VD.
  • the drainage speed is defined from the empirical equation which describes the drained volume V as a function of time (Bikerman, JJ, 1973):
  • V V 0 (l-exp (-kt))
  • V the volume drained (cm * - *)
  • Vo the volume of foaming solution (cm 3 )
  • t time (min.)
  • VD kV 0/2 (cm 3 / min.)
  • a low DV value indicates that the foam is stable.
  • CPE9-10 nonionic surfactant with the following formula:
  • Carboxymethylcellulose (CMC) the average degree of substitution of carboxylic groups by cellulosic cycle of the studied sample is close to 1. Its molecular mass is approximately 2x10 "g / mol.
  • PT represents the temperature value of the cloud point, here around 67 ° C.
  • Test 2 Mixing of nonionic surfactants at different temperatures:
  • Triton-X-100 0.5% of Triton-X-100 and 0.5% of Triton-X-114. Cloud point of the mixture: 48 ° C.
  • Test 3 Mixing of a nonionic surfactant and an ionic surfactant at different temperatures:
  • the mixture of a nonionic surfactant (Triton-X-114) with a low concentration of SDS type anionic surfactant (10 " 4 mol / 1) increases the cloud point temperature from 25 to 35 ° C.
  • the stability of the foam decreases In Figure 3, the slope of the curve is clearly increasing above about 50 ° C.
  • Test 4 Mixing a nonionic surfactant and a polymer at different temperatures:
  • FIG. 5 schematically shows an embodiment of a system for implementing the method and the foaming composition according to the present invention.
  • Reference 1 designates a well drilled in the basement.
  • the reference 2 represents a lining of tubes lowered into the well 1.
  • This lining can be a drilling lining, a casing tube or a production tube (tubing).
  • the invention applies to all the tubes that can be brought down into a well, including coiled-tubing.
  • the arrows show an example of circulation of a fluid (in this case, it is foam) in a well.
  • a pipe 3 flowline collects the foam which rises in the annular towards the surface, to bring it towards an installation 5 for “breaking” the foam comprising heating means 6 for the foam and for reception of the liquid obtained after destabilization of the foam.
  • the liquid is then directed through line 7 to an installation 12 for separation, preparation or / and regeneration of the foaming composition.
  • the additional fluids and additives are shown schematically by the arrows 8. It is in this installation 12 that the foaming composition is separated from the solids coming from well 1 and entrained on the surface by the foam. It also controls the quality of the foaming composition in order to use it for another cycle of circulation in the well.
  • the foaming composition then passes through pumping and injection means 9, conventionally used for injecting foam into the well 1 through line 4 and the injection head 10 fixed to the lining 2.
  • the symbols 11 represent valves for closing the pipes.
  • the direction of circulation of the foam in the well can be “reverse”, as is known in the profession, that is to say that the foam is injected into the ring finger through line 3 and rises to the surface by the tube lining 2 and the pipe 4.
  • a manifold directs the return of the foam to the installation 5, the pipe 3 being connected to the installation 9.
  • the operation of the foam drilling system is as follows:
  • the foaming composition is injected by the device 9 with gas into the injection head 10.
  • the foam under pressure descends into the interior of the lining 2 then exits at the level from the bottom of the well.
  • the foam expands and expands depending in particular on the bottom pressure of the well.
  • the temperature of the foam tends to reach the temperature of the well.
  • the foam rises in the annular tubes / wells, causing drilling debris, if one is in the drilling phase.
  • the temperature of the foam reached at the bottom of the well must be lower than the temperature of the cloud point of the foaming solution.
  • the foam is led to the means 5 for "breaking" the foam according to the method of the present invention.
  • the gas is evacuated and an aqueous solution is directed to the device 12 comprising in particular means for separating the solids and / or the gases contained in a liquid phase: hydrocyclone, degasser, decanter, sieve, etc. using measuring means, we control the quality of the aqueous phase collected in order to use it in a new cycle.

Abstract

La présente invention concerne un procédé d'exploitation du sous-sol comportant les étapes de: circulation dans un puits d'une composition moussante comportant des tensioactifs à température de point de trouble supérieure à la température de la formation souterraine, de chauffage de la composition de retour du fond à une température supérieure à la température de point de trouble. L'invention concerne également un système et une composition moussante à base d'eau pour la mise en oeuvre du procédé. Application aux opérations de forage et aux opérations de complétion des puits pétroliers nécessitant l'usage d'un fluide de puits de faible masse volumique.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE FORAGE A LA MOUSSE COMPOSITION MOUSSANTE
L'invention concerne un procédé et un système pour la mise en oeuvre dans des puits d'exploitation souterraine pour le forage, le nettoyage ou les opérations de mise en production de ces puits, dans le cas de gisement. Dans le procédé, on effectue une circulation entre la surface du sol, le fond du puits et retour à la surface, à partir d'une colonne de tubes descendue dans le puits. L'injection de la mousse se fait généralement par l'intérieur des tubes et le retour par l'espace annulaire défini par les tubes et les parois du puits. Le fluide sous forme de mousse entraîne les débris de forage vers la surface, nettoyant ainsi le front de taille. Cette technique, dite de forage à la mousse, est connue et présente notamment les avantages de ne pas procurer une pression de fond trop importante grâce à la faible masse volumique de la mousse. Cependant, cette technique a pour inconvénient principal de ne pas permettre facilement le recyclage de la solution moussante, compte tenu des produits initialement mis en solution pour stabiliser la mousse après agitation et injection de gaz. Le "cassage" de la mousse est le problème de base, si l'on veut récupérer la plupart des produits moussants pour une utilisation répétée, ou si les conditions d'environnement ne permettent pas l'épandage du volume de mousse de retour du puits.
On connaît le document WO-94/17154 qui propose l'utilisation d'agent moussant amphotère combiné avec des tensioactifs comme base d'une composition moussante stable. La mousse est détruite par une variation appropriée du pH de la mousse. Si la mousse est basique, la mousse est cassée en diminuant le pH au moins en dessous de 4, si la mousse est acide, la mousse est cassée en augmentant le pH au moins au- dessus de 9,5. La présente invention concerne un procédé de forage à la mousse obtenue à partir d'une solution aqueuse moussante comportant des tensioactifs non ioniques. La solution moussante présente une température critique appelée "température de point trouble" ou "point trouble".
Le point trouble est une température caractéristique pour une solution comportant au moins un tensioactif non ionique. On connaît la température de point de trouble en notant la température à laquelle un trouble apparaît dans la solution ou en connaissant le point de trouble du tensioactif contenu dans la solution, le point de trouble de la solution étant le point de trouble du tensioactif. Dans le cas d'un mélange de deux tensioactifs non ioniques, le point trouble est la moyenne des points troubles de chacun des deux composants.
On sait qu'en augmentant la température d'une solution au-dessus de la température du point trouble, la solution homogène et isotrope se sépare en deux phases homogènes et isotropes: une phase riche en tensioactif et une phase pauvre en tensioactif non ionique. Ainsi la présente invention concerne un procédé de circulation d'une mousse dans un puits, dans lequel on effectue les étapes suivantes:
• on forme une mousse à partir d'une composition aqueuse comportant au moins un additif dont la température de point trouble et la concentration sont telles que la température de point de trouble de ladite composition est supérieure à la température de la mousse en cours de forage,
• on injecte ladite mousse dans le puits, ladite mousse circulant de la surface vers le fond du puits, puis du fond vers la surface,
• on élève la température de la mousse qui est remontée à la surface, à une température au moins supérieure à ladite température de point de trouble de la composition, de façon à déstabiliser la mousse.
Dans le procédé, l'additif peut être un tensioactif non ionique. La température de point de trouble de la composition peut être augmentée par l'adjonction d'une quantité déterminée d'un tensioactif ionique. La température de point de trouble de la composition peut être ajustée par l'adjonction d'une quantité déterminée d'électrolytes. L'invention concerne également une composition moussante pour l'utilisation dans un puits foré dans le sol. La composition comporte en combinaison au moins un tensioactif non ionique et un additif constitué par un tensioactif ionique, un électrolyte ou leur mélange, le tensioactif non ionique et ledit additif ayant une structure et une concentration déterminées de façon à ajuster la température de point de trouble de ladite composition relativement à la température dudit puits.
On peut ajouter à la composition un agent viscosifiant. L'invention concerne en outre un système pour circuler une mousse dans un puits foré dans le sol, comprenant :
• des moyens pour former une mousse à partir d'une composition aqueuse comportant au moins un additif dont la température de point trouble et la concentration sont telles que la température de point de trouble de ladite composition est supérieure à la température de la mousse dans le puits, • des moyens d'injection de ladite mousse dans le puits, ladite mousse circulant de la surface vers le fond du puits, puis du fond vers la surface. Le système comporte des moyens de chauffage de la mousse qui est remontée à la surface, à une température au moins supérieure à ladite température de point de trouble de la composition, de façon à déstabiliser la mousse.
Le point trouble d'une solution de tensioactif non ionique dépend de la concentration en tensioactif et des autres éventuels additifs (autres tensioactifs, électrolytes, composantes polaires organiques, ou alcools). Le point trouble dépend aussi des modifications moléculaires: longueur de chaîne, branchement De cette façon, dans la présente invention, on ajuste la température du point trouble d'une solution selon le domaine d'utilisation.
En ajoutant des faibles quantités de tensioactif ionique (par exemple dodecyl sulfate de sodium, SDS) la répulsion électrostatique entre les micelles de tensioactif augmente, ce qui provoque l'augmentation de la température du point trouble. En ajoutant des électrolytes, la température du point trouble de la solution peut augmenter ou diminuer suivant le type d'électrolytes utilisées (effet « salting in » ou « salting out » des cations ou anions). A titre d'exemple, en ajoutant du NaCl ou du CaC12, la température du point trouble diminue, alors qu'avec du LiNO3, la température augmente. On peut citer en référence : « sait effect on solutions of non ionic surfactants and its influence on the stability of polymerized microemulsions » par C. Holzcherer et F. Candau. Journal of Colloïd and Interface Science. Vol 125, no 1, page 97-110 (1988).
Le point trouble peut être également modifié par une augmentation de la masse moléculaire de tensioactif, par des branchements des parties hydrophobes, ou par la distribution des longueurs des chaînes hydrophobes dans la molécule.
Comme tensioactif, il est envisageable dans la présente invention d'utiliser tous les tensioactifs non ioniques classiques et connus.
Les produits tensioactifs non ioniques peuvent être classés selon le mode de liaison entre la partie hydrophobe et la partie hydrophile de la molécule. Ce mode de liaison peut être un pont éther, un pont ester, un pont amide, ou autres :
- Dérivés non ioniques à pont éther, par exemple : Alcools gras oxyéthylés,
Alkylphénols oxyéthylés, Produits oxyéthylés-oxypropylés,
Ethers de glucose.
- Agents de surface non ioniques à pont ester, par exemple : Esters de glycérol,
Esters de polyéthylèneglycols, Esters de sorbitanne,
Esters de sucre. - Non ioniques à liaisons amides : Diéthanolamides ,
- Autres non ioniques : par exemple les aminés grasses éthoxylées. On peut citer également : les alkanolamides éthoxylées, les aminés éthoxylées, ou les copolymères bloc d'oxyde d'éthylène ou de propylène.
On pourra utiliser, dans la présente invention, un octylphénol éthoxylé avec une longueur de chaîne d'oxyde d'éthylène de 9 à 10 (Triton- X-100) ou avec un longueur de chaîne d'oxyde d'éthylène de 7 à 8 (Triton-X- 114) (nom de marque de tensioactifs fabriqués par Union Carbide- USA) de point trouble respectivement 67°C et 25°C. Pour des températures de fond de puits supérieures, on peut utiliser du Triton-X-102 de longueur de chaîne 12 à 13 (point trouble 88°C), du Triton-X-165 de longueur de chaîne 16 (point trouble supérieur à 100°C), ou un mélange de Triton-X-100 et de 7,5 10"5 mol/1 de SDS (point trouble 73°C).
En faisant varier la longueur du groupe hydrophobe et du groupe hydrophile du tensioactif, on fait varier la température de point trouble.
Un additif pour augmenter le point trouble peut être de préférence un tensioactif de type dodecyl sulfate de sodium (SDS). Un additif pour ajuster le point trouble peut être du chlorure de sodium (NaCl).
La solution moussante peut contenir un polymère pour augmenter la viscosité et ainsi la stabilité de la mousse.
La solution moussante peut également, comme tous les fluides de puits, contenir des solides ou d'autres additifs (anticorrosion, etc.).
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus nettement à la lecture des essais, nullement limitatifs, décrits ci-après et illustrés par les figures ci-annexées, parmi lesquelles : • les figures 1 à 4 montrent l'évolution de la vitesse de drainage de la mousse en fonction de la température, • la figure 5 montre schématiquement un système de mise en oeuvre de la présente invention.
Les essais sont fondés principalement sur la comparaison, pour des tensioactifs non ioniques et éventuellement au moins un additif de contrôle de la température de point trouble, des deux mesures suivantes effectuées sur la solution moussante ou sur la mousse formée à partir de ladite solution moussante:
• la vitesse de drainage VD, qui permet de caractériser la stabilité de la mousse formée, en fonction de la température.
• la viscosité μ (mPa.s) de la solution moussante, pour vérifier que l'augmentation de la vitesse de drainage n'est pas principalement due à une variation de la viscosité de la solution moussante.
Mode opératoire:
La solution moussante est constituée par un mélange d'au moins un tensioactif non ionique de concentration 1% et dans certains cas d'un tensioactif ionique à concentration variable. On mesure la viscosité de la solution moussante en fonction de la température, à l'aide des moyens conventionnels pour une telle mesure. Les valeurs de viscosité sont reportées dans les tableaux des essais 1 à 4. La mousse est obtenue à partir de 200 ml de solution moussante par agitation à l'aide d'un fouet. La vitesse de rotation est d'environ 2000 tours/minute. Le temps d'agitation est de 2 minutes. Lorsque les essais sont effectués à une température supérieure à la température ambiante, la solution moussante et le contenant en verre sont chauffés dans une étuve à la température de l'essai. L'agitation se fait à température ambiante. La mousse formée est versée dans un entonnoir en verre gradué, et l'entonnoir est placé dans l'étuve, préchauffée à la température de l'essai. La température de la mousse est délicate à régler, car elle a une bonne isolation thermique. La température de la mousse est ici mesurée par un thermo-couple directement en contact avec la mousse. On note le volume de solution drainée en fonction du temps. La stabilité de la mousse est caractérisée par sa vitesse de drainage VD. La vitesse de drainage est définie à partir de l'équation empirique qui décrit le volume drainé V en fonction du temps (Bikerman, J.J., 1973):
V=V0(l-exp(-kt))
V : le volume drainé (cm*-*) Vo : le volume de solution moussante (cm3) t :temps (min.)
VD = kV0/2 (cm3/min.)
Une faible valeur de VD indique que la mousse est stable.
Pour s'affranchir en partie de la diminution de la viscosité en fonction de la température, on a tracé les graphes 1 à 4, représentant les essais 1 à 4, avec en abscisse la température en degré Celsius, et en ordonnée le rapport VD/μ (cm3/min.mPa.s)
Définitions des systèmes testés
Tensioactifs Octylphénol éthoxylé:
- Triton-X-100 (CPE9-10): tensioactif non ionique de formule suivante:
Figure imgf000009_0001
CH 3 CH 3 - Triton-X-114 (CPE7.8): tensioactif non ionique de formule suivante:
Figure imgf000010_0001
CH 3
- Dodecyl sulfate de sodium (SDS): tensioactif ionique de formule suivante:
CH 3 (CH 2)10 CH 2 O S0 3 " Na +
Polymère:
* Carboxymethylcellulose (CMC): le degré de substitution moyen de groupements carboxyliques par cycle cellulosique de l'échantillon étudié est proche de 1. Sa masse moléculaire est environ de 2x10" g/mol.
Essai 1; Tensioactif non ionique à différentes températures
- 1% de Triton-X-100, PT= 67°C, sans autre additif.
Figure imgf000010_0002
Cet essai a été effectué sur une composition moussante ne comportant pas d'additif supplémentaire au tensioactif non ionique, de façon à mettre en évidence l'importance du point trouble sur la stabilité d'une mousse. Sur la figure 1, PT représente la valeur de température du point trouble, ici environ 67°C.
On note qu'en dessous du point trouble, l'évolution du rapport VD/μ est directement fonction de l'évolution de la viscosité μ. Mais au dessus du point trouble, ce rapport croit de façon très sensible, ce qui montre une perte de stabilité de la mousse.
Essai 2: Mélange de tensioactifs non ioniques à différentes températures :
- 0,5% de Triton-X-100 et 0,5% de Triton-X-114. Point trouble du mélange : 48°C.
Figure imgf000011_0001
Les essais 2 donnent la vitesse de drainage d'une solution comportant du Triton-X-100 (PT= 67°C) ou du Triton-X-114 (PT≈ 25°C), en fonction de la température. On observe que la stabilité de mousse est en diminution quand la température dépasse le point trouble PT de 48°C pour le mélange de Triton-X-100 et de Triton-X-114.
Les pentes de la courbe représentée sur la figure 2 montrent bien que la mousse perd de sa stabilité au dessus du point trouble de la composition moussante, ici sensiblement la moyenne entre les points troubles des deux tensioactifs non ioniques en mélange.
Essai 3: Mélange d'un tensioactif non ionique et d'un tensioactif ionique à différentes températures :
1% de Triton-X-114 et 10"4 mol/1 de SDS, point trouble du mélange
35°C.
Figure imgf000012_0001
Dans cet exemple le mélange d'un tensioactif non ionique (Triton-X- 114) avec une faible concentration de tensioactif anionique du type SDS (10" 4 mol/1) augmente la température de point trouble de 25 à 35°C. Quand la température de la mousse est au-dessus du point trouble, la stabilité de la mousse diminue. Sur la figure 3, la pente de la courbe est nettement en augmentation au dessus d'environ 50°C.
Essai 4: Mélange d'un tensioactif non ionique et d'un polymère à différentes températures :
1% de Triton-X-114 et 500 ppm de CMC, point trouble 63°C.
Figure imgf000013_0001
Dans cet essai, on utilise un mélange de tensioactif non ionique avec un polymère viscosifiant (CMC). Le point trouble PT du mélange tensioactif et polymère est environ 63 °C. La solution est plus visqueuse compte tenu de la présence du polymère, même au-dessus de 50 °C. On observe également qu'au-dessus du point trouble la vitesse de drainage augmente, même à plus forte viscosité de la composition moussante.
La figure 5 montre schématiquement une réalisation d'un système de mise en oeuvre du procédé et de la composition moussante selon la présente invention.
La référence 1 désigne un puits foré dans le sous-sol. La référence 2 représente une garniture de tubes descendue dans le puits 1. Cette garniture peut être une garniture de forage, un tube de cuvelage (casing) ou un tube de production (tubing). L'invention s'applique à tous les tubes que l'on peut être amené à descendre dans un puits, y compris des tubes continus enroulés (coiled-tubing). Les flèches montrent un exemple de circulation d'un fluide (dans le cas présent, il s'agit de mousse) dans un puits. En tête de puits, un canalisation 3 (flowline) collecte la mousse qui remonte dans l'annulaire vers la surface, pour l'amener vers une installation 5 de « cassage » de la mousse comprenant des moyens de chauffage 6 de la mousse et de réception du liquide obtenus après déstabilisation de la mousse. Le liquide est ensuite dirigé par la conduite 7 vers une installation 12 de séparation, de préparation ou/et de régénération de la composition moussante. Les apports de fluides et additifs complémentaires sont schématisés par les flèches 8. C'est dans cette installation 12 que l'on sépare la composition moussante des solides provenant du puits 1 et entraînés à la surface par la mousse. On y contrôle également la qualité de la composition moussante afin de l'utiliser pour un autre cycle de circulation dans le puits. La composition moussante passe ensuite dans des moyens de pompage et d'injection 9, conventionnellement utilisés pour injecter de la mousse dans le puits 1 par la conduite 4 et la tête d'injection 10 fixée à la garniture 2.
Les symboles 11 représentent des vannes de fermeture des canalisations.
Bien entendu, le sens de circulation de la mousse dans le puits peut être « inverse », comme cela est connu dans la profession, c'est à dire que la mousse est injectée dans l'annulaire par la conduite 3 et remonte à la surface par la garniture de tubes 2 et la conduite 4. Un manifold dirige le retour de la mousse vers l'installation 5, la conduite 3 étant reliée à l'installation 9.
Le fonctionnement du système de forage à la mousse est le suivant : La composition moussante est injectée par le dispositif 9 avec du gaz dans la tête d'injection 10. La mousse sous pression descend dans l'intérieur de la garniture 2 puis sort au niveau du fond du puits. La mousse se détend et se dilate en fonction notamment de la pression de fond du puits. La température de la mousse tend à atteindre la température du puits. La mousse remonte dans l'annulaire tubes/puits en entraînant des débris de forage, si l'on est en phase de forage. Pour que la mousse soit efficace pour le nettoyage du puits, il faut que la température de la mousse atteinte au fond du puits soit inférieure à la température du point trouble de la solution moussante. De retour à la surface, par la conduite 3, la mousse est conduite vers les moyens 5 de « cassage » de la mousse selon le procédé de la présente invention. A la sortie, le gaz est évacué et une solution aqueuse est dirigée vers le dispositif 12 comprenant notamment des moyens de séparation des solides et/ou des gaz contenus dans une phase liquide : hydrocyclone, dégazeur, décanteur, tamis,... A l'aide de des moyens de mesure, on contrôle la qualité de la phase aqueuse recueillie afin de l'utiliser dans un nouveau cycle.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de circulation d'une mousse dans un puits, dans lequel on effectue les étapes suivantes:
• on forme une mousse à partir d'une composition aqueuse comportant au moins un additif dont la température de point trouble et la concentration sont telles que la température de point de trouble de ladite composition est supérieure à la température de la mousse en cours de forage,
• on injecte ladite mousse dans le puits, ladite mousse circulant de la surface vers le fond du puits, puis du fond vers la surface,
• on élève la température de la mousse qui est remontée à la surface, à une température au moins supérieure à ladite température de point de trouble de la composition, de façon à déstabiliser la mousse.
2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit additif est un tensioactif non ionique.
3) Procédé selon la revendication 2, dans lequel la température de point de trouble de ladite composition est augmentée par l'adjonction d'une quantité déterminée d'un tensioactif ionique.
4) Procédé selon la revendication 2, dans lequel la température de point de trouble de ladite composition est ajustée par l'adjonction d'une quantité déterminée d'électrolytes.
5) Composition moussante pour l'utilisation dans un puits foré dans le sol, caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison au moins un tensioactif non ionique et un additif constitué par un tensioactif ionique, un électrolyte ou leur mélange, ledit tensioactif non ionique et ledit additif ayant une structure et une concentration déterminées de façon à ajuster la température de point de trouble de ladite composition relativement à la température dudit puits.
6) Composition selon la revendication 6, dans laquelle on ajoute un agent viscosifiant.
7) Système pour circuler une mousse dans un puits (1) foré dans le sol, comprenant :
• des moyens (9) pour former une mousse à partir d'une composition aqueuse comportant au moins un additif dont la température de point trouble et la concentration sont telles que la température de point de trouble de ladite composition est supérieure à la température de la mousse dans le puits,
• des moyens d'injection (10, 2) de ladite mousse dans le puits, ladite mousse circulant de la surface vers le fond du puits, puis du fond vers la surface, caractérisé en qu'il comporte des moyens de chauffage (5) de la mousse qui est remontée à la surface, à une température au moins supérieure à ladite température de point de trouble de la composition, de façon à déstabiliser la mousse.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001027218A1 (fr) * 1999-10-14 2001-04-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Traitement de formation au moyen d'une composition moussante

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2787804B1 (fr) * 1998-12-23 2006-01-06 Inst Francais Du Petrole Composition moussante reversible, procede et systeme de forage
US6609668B1 (en) * 2001-01-30 2003-08-26 Cavitation, Inc. Cavitation and cleaning tool
US6460632B1 (en) * 2002-04-05 2002-10-08 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of drilling well bores
US6986392B2 (en) * 2003-03-25 2006-01-17 Halliburton Energy Services, Inc. Recyclable foamed fracturing fluids and methods of using the same
US6966379B2 (en) * 2003-10-10 2005-11-22 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of fracturing a subterranean formation using a pH dependent foamed fracturing fluid
US7077219B1 (en) 2005-02-18 2006-07-18 Halliburton Energy Services, Inc. Foamed treatment fluids and associated methods
EP1866519B1 (fr) * 2005-04-06 2012-08-08 Rhodia Inc. Procede de recyclage de liquides de fracturation mettant en oeuvre une composition moussante a decomposition autonome
US7422064B1 (en) * 2007-03-05 2008-09-09 Baker Hughes Incorporated High performance foams for unloading gas wells
GB201208238D0 (en) * 2012-05-10 2012-06-20 Rhodia Operations Foam control formulations

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1192395A (fr) * 1957-01-09 1959-10-26 Jersey Prod Res Co Procédé de forage à la mousse

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3463231A (en) * 1968-02-12 1969-08-26 Chevron Res Generation and use of foamed well circulation fluids
US4016932A (en) * 1975-12-24 1977-04-12 Texaco Inc. Surfactant oil recovery method for use in high temperature formations containing water having high salinity and hardness
US5080809A (en) * 1983-01-28 1992-01-14 Phillips Petroleum Company Polymers useful in the recovery and processing of natural resources
US4681164A (en) * 1986-05-30 1987-07-21 Stacks Ronald R Method of treating wells with aqueous foam
US5167281A (en) * 1991-11-07 1992-12-01 Texaco Inc. Dialkylate additives for surfactant sytems
US5385206A (en) * 1993-01-21 1995-01-31 Clearwater, Inc. Iterated foam process and composition for well treatment
US5874386A (en) * 1998-02-13 1999-02-23 Atlantic Richfield Company Method for cleaning drilling fluid solids from a wellbore using a surfactant composition

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1192395A (fr) * 1957-01-09 1959-10-26 Jersey Prod Res Co Procédé de forage à la mousse

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001027218A1 (fr) * 1999-10-14 2001-04-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Traitement de formation au moyen d'une composition moussante
GB2372525A (en) * 1999-10-14 2002-08-28 Shell Int Research Treating a formation using a foam forming composition
GB2372525B (en) * 1999-10-14 2003-12-10 Shell Int Research Treating a formation using a foam forming composition
AU768666B2 (en) * 1999-10-14 2003-12-18 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Treating a formation using a foam forming composition

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