Préparation des fluides de forage
Les fluides de forage (ou boues de forage) remplissent plusieurs fonctions: porter les déblais de forage à la surface, refroidir et lubrifier le «train de tiges» de forage et contrôler les pressions souterraines.
Une simple boue à base d’eau pour le forage horizontale, mais aussi verticale dans certains cas plus rares, est constituée d’argile (bentonite) dispersée dans l’eau. Dans les puits profonds où la pression potentielle de gaz/pétrole impose un produit plus lourd, des solides inertes tels que la barytine ou l’hématite sont ajoutés afin d’alourdir la suspension de bentonite. Les boues à base d’émulsion eau/huile (appelées «inverts») sont utilisées pour le forage de puits plus profonds car elles possèdent de meilleures propriétés lubrifiantes et sont plus stables en température que les boues à base d’eau. Le diesel était traditionnellement utilisé pour les inverts, mais les préoccupations environnementales conduisent à l’utilisation d’huiles minérales, de produits synthétiques et d’esters à faible toxicité.
La gomme xanthane est de plus en plus utilisée comme modificateur de rhéologie, en raison de sa viscosité élevée qui peut être obtenue avec de faibles pourcentages de gomme. Un autre avantage de la gomme xanthane est sa stabilité accrue avec les boues à base d’eau ou de saumure.
Les pratiques de gestion des déchets, telles que la réinjection de fluide dans des puits redondants ou le transport vers le rivage pour y remédier, sont en augmentation.
La vidéo ci-dessous montre comment disperser la bentonite, un ingrédient largement utilisé dans les boues de forage:
Le Procédé
La barytine est très abrasive et les mélangeurs rotor/stator à entrefer étroit ne conviennent pas à la dispersion de ce matériau. Ce rapport couvre la dispersion et l’hydratation de la bentonite et d’autres modificateurs de rhéologie (le cas échéant) dans de l’eau ou de la saumure et la préparation d’émulsions eau/huile. Pour réaliser ces tâches, un certain nombre d’exigences de processus doit être satisfait:
- L’équipement de mélange doit pouvoir incorporer et disperser rapidement les poudres dans l’eau.
- Les particules de bentonite doivent être réduites à leurs composants les plus fins pour exposer la surface maximale au liquide environnant et activer l’effet gélifiant.
- Un degré de cisaillement est nécessaire pour obtenir cette fonctionnalité.
- Un mouvement vigoureux dans la cuve doit être maintenu lorsque la viscosité augmente.
- Si le produit est à base d’émulsion eau/huile, le mélangeur doit être capable de réduire suffisamment la taille des gouttelettes pour produire une émulsion stable.
Le Problème
Les agitateurs classiques peuvent présenter les problèmes suivants:
- A l’adjonction de l’eau, les particules ont tendance à s’agglomérer. L’action de lavage des mélangeurs traditionnels ne peut pas les désintégrer efficacement.
- Les agitateurs classiques ne produisent pas un cisaillement suffisant pour réduire la taille des particules et activer l’effet gélifiant.
- Pour résoudre ce problème, des cuves de mélange supplémentaires peuvent être nécessaires pour permettre à la bentonite d’être préhydratée. Généralement, ce processus nécessite un minimum de 4 heures.
- Une émulsion eau/huile (le cas échéant) peut déphaser si elle n’est pas correctement mélangée et stabilisée.
La Solution
Un mélangeur Silverson à haut cisaillement peut résoudre ces problèmes en produisant un produit sans agglomérat et/ou une émulsion eau/huile stable en une fraction du temps requis par les procédés classiques. Le fonctionnement est le suivant:
Etape 1
La rotation à haute vitesse du rotor crée une aspiration puissante qui attire l’eau et la bentonite dans la tête de travail où elles sont soumises à un cisaillement intense.
Etape 2
Les matériaux sont soumis à une action de broyage dans l’entrefer étroit entre le rotor et le stator, désintégrant les agglomérats et assurant un contact intime entre les particules liquides et solides.
Etape 3
Le produit est expulsé par le stator tandis que du produit nouveau est aspiré dans la tête de travail. La combinaison de la désagglomération et du mélange vigoureux produit une dispersion sans grumeaux et accélère le procédé d’hydratation.
-
Etape 1
Etape 1
La rotation à haute vitesse du rotor crée une aspiration puissante qui attire l’eau et la bentonite dans la tête de travail où elles sont soumises à un cisaillement intense.
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Etape 2
Etape 2
Les matériaux sont soumis à une action de broyage dans l’entrefer étroit entre le rotor et le stator, désintégrant les agglomérats et assurant un contact intime entre les particules liquides et solides.
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Etape 3
Etape 3
Le produit est expulsé par le stator tandis que du produit nouveau est aspiré dans la tête de travail. La combinaison de la désagglomération et du mélange vigoureux produit une dispersion sans grumeaux et accélère le procédé d’hydratation.
Les Avantages
- Facilité d’adaptation aux installations existantes.
- L’action intense de cisaillement de la tête de travail rotor/stator détruit même les agglomérats durs.
- Dispersion rapide de la poudre.
- L’efficacité du rotor/stator réduit le temps de traitement.
- Augmentation du rendement.
- Il est impossible de contourner l’action intense de haut cisaillement de l’ensemble rotor/stator.
- La taille des globules finement réduite garantit l’obtention d’une émulsion huile/eau stable.
- Le mélangeur en ligne concentre ses efforts sur un volume relativement petit dans la tête de travail plutôt que sur l’intégralité du lot, processus plus économe en énergie.
Les boues de forage peuvent être produites à l’aide d’un mélangeur En Ligne sur la base de la recirculation, mais des systèmes de mélange poudre/liquide Flashmix modifiés peuvent également être fournis pour la production continue de boues en un seul passage; ceux-ci ont tendance à être utilisés pour le forage terrestre de pipelines.
Mélangeurs haut cisaillement En Ligne
- Doit être utilisé avec un agitateur efficace pour mouiller les poudres et assurer l’uniformité dans la cuve
- Idéal pour les lots plus importants
- Sans aération
- Facilement adaptable à une installation existante
- Auto-pompant
- Peut être utilisé pour décharger la cuve en fonction de la viscosité du produit
- Unités multi stators disponibles
Le Flashmix Silverson
- Les boues de forage peuvent être produites instantanément sur commande
- Il est possible de produire jusqu’à 40 tonnes/heure, ce qui réduit les besoins en stockage
- Capable d’intégrer rapidement de grands volumes de poudres
- Exigences de nettoyage minimisées
- Action minimale requise de l’opérateur
- Idéal pour les lots plus importants
- Aération minimisée
- Convient aux mélanges de viscosité élevée
- Convient au fonctionnement à des températures plus élevées