Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SOLID LUBRICANT ADDITIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/129792
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a lubricant additive and an aqueous drilling mud comprising same, to the use thereof, and to a method for producing an aqueous drilling mud.

Inventors:
BARREAU, Sébastien (19 rue de Lille, NOYON, 60400, FR)
FOUQUET, Marine (Suite 1110, 103016th Avenue S, Calgary AB T2R 1N1, 94100, CA)
PACKET, Dirk (Beatrijslaan 43B, 3110 ROTSELAAR, 3110, BE)
Application Number:
EP2018/086887
Publication Date:
July 04, 2019
Filing Date:
December 26, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
OLEON NV (Assenedestraat 2, 9940 EVERGEM, 9940, BE)
International Classes:
C10M169/04; C09K8/04; C09K8/22
Foreign References:
US4802998A1989-02-07
EP0713909A11996-05-29
US20130203636A12013-08-08
US4409108A1983-10-11
EP0713909A11996-05-29
US4802998A1989-02-07
Other References:
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 6976-37-0
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 140-07-8
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 25214-63-5
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 105-59-9
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 108-01-0
J. SOC. COSM. CHEM., vol. 5, 1954, pages 249 - 256
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 9005-67-8
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 9005-08-7
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 27321-72-8
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 68439-49-6
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 9002-92-0
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 67701-03-5
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 115-77-5
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 112-85-6
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 112-84-5
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 102-71-6
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 1343-88-0
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 7447-40-7
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 11138-66-2
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 7727-43-7
Attorney, Agent or Firm:
SANTARELLI (49 avenue des Champs-Elysées, PARIS, 75008, FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1. Additif lubrifiant comportant:

- 35-90% en poids d’un ester d’acide gras A1 et de polyol, ledit ester ayant un indice d’hydroxyle supérieur ou égal à 50;

- 5-30% en poids d’un sel d’aminoalcool d’acide gras A2 ;

- 5-30% en poids d’un tensioactif non-ionique de HLB supérieure ou égale à

6 ;

dans lequel,

- l’acide gras A1 est saturé et comporte entre 16 et 18 atomes de carbone ;

- l’acide gras A2 est saturé et comporte entre 18 et 22 atomes de carbone ; les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids de l’additif lubrifiant.

2. Additif lubrifiant selon la revendication 1 , comportant en outre un amide d’acide gras A3.

3. Additif lubrifiant selon la revendication 1 ou 2, sous forme de poudre.

4. Poudre lubrifiante comportant au moins 90% en poids d’additif lubrifiant selon la revendication 3, et de 1 à 10% en poids d’un agent anti-agglomérant.

5. Boue de forage aqueuse comportant :

- de l’eau ;

- au moins une argile et/ou un polymère; et

l’additif lubrifiant selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, ou la poudre lubrifiante selon la revendication 4.

6. Boue de forage aqueuse selon la revendication 5, dans laquelle la quantité d’additif lubrifiant ou de la poudre lubrifiante est comprise entre 0,1 et 5% en poids par rapport au poids total de la boue de forage aqueuse.

7. Procédé de préparation de la boue de forage aqueuse selon la revendication 5 ou 6, comprenant une étape d’ajout d’additif lubrifiant selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, ou de la poudre lubrifiante selon la revendication 4, à un mélange d’eau et d’argile(s) et/ou de polymère(s).

8. Utilisation de l’additif lubrifiant selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, ou de la poudre lubrifiante selon la revendication 4, pour améliorer la propriété lubrifiante d’une boue de forage aqueuse.

9. Utilisation de la boue de forage aqueuse selon la revendication 5 ou 6, dans un puits de forage.

Description:
ADDITIF LUBRIFIANT SOLIDE

La présente invention se rapporte au domaine du forage des puits de pétrole ou gaz et concerne un additif lubrifiant et une boue de forage aqueuse le comportant, à leur utilisation, ainsi qu’un à procédé de préparation d’une boue de forage aqueuse.

Une boue de forage aqueuse est utilisée lors de forage d’un puits de pétrole ou de gaz. La boue est injectée à haute pression, à l’intérieure d’une tige jusqu’à atteindre l’outil de forage (à l’extrémité de la tige), d’où la boue remonte vers la surface du puits par l’espace annulaire situé entre la tige et la paroi du puits, entraînant avec elle les déblais. A la sortie du puits, la boue est filtrée et éventuellement traitée afin de réajuster ses caractéristiques physico-chimiques avant d’être réinjectée dans le puits.

La boue de forage sert donc à remonter les déblais ou matériaux forés, mais également à maintenir la paroi et à protéger l’équipement de forage, c’est-à-dire, refroidir et lubrifier la tige et l’outil de forage rotatif afin d’éviter l’usure rapide des pièces métalliques, en particulier des pièces métalliques en mouvement.

Une boue de forage aqueuse comporte généralement au moins une argile et/ou un polymère dans de l’eau.

Afin de lubrifier au mieux l’équipement de forage, un additif lubrifiant est généralement ajouté à la boue de forage aqueuse.

Différents additifs lubrifiants, principalement liquides, ont été développés, notamment d’origine naturelle, non toxiques et biodégradables, pour éviter de polluer les eaux. Ainsi, le brevet EP 0713909 décrit une composition lubrifiante comportant un ester et un acide, en particulier un ester d’acide gras et un acide gras.

Les additifs lubrifiants liquides ont le désavantage de se solidifier à basse température. Or, dans les zones géographiques où la température peut atteindre des basses températures telles que -40 °C, leur utilisation nécessite alors une installation permettant de chauffer l’additif lubrifiant pour le maintenir sous forme liquide, afin de garantir sa stabilité et de pouvoir en prélever plus facilement la quantité nécessaire à ajouter à la boue. Cette installation supplémentaire engendre un coût supplémentaire.

Il est donc intéressant de pouvoir disposer d’additif lubrifiant sous forme solide, dont le stockage est aisé et la manipulation simplifiée.

Le brevet US 4,802,998 décrit un additif lubrifiant sous forme de poudre pour fluides de forage aqueux, obtenu en mélangeant de la silice hautement dispersée à un ou plusieurs esters particuliers.

Afin de diversifier les solutions en matière d’additifs lubrifiants solides, il est toujours intéressant de proposer un tel additif qui se manipule aisément à basse température, telle qu’à une température inférieure à -20 °C, et se disperse en quelques minutes dans une boue de forage aqueuse, tout en apportant une bonne propriété lubrifiante à la boue de forage le contenant.

Le travail des inventeurs a permis de mettre en évidence qu’une combinaison particulière conduisait à l’obtention d’un produit solide qui non seulement améliore la propriété lubrifiante d’une boue de forage aqueuse, en particulier en diminuant le coefficient de lubricité et donc l’usure du métal en contact avec la boue, mais également, bien que sous forme solide, se disperse rapidement dans une boue de forage aqueuse sans formation excessive de mousse.

L’invention concerne donc un additif lubrifiant comportant:

- 35-90% en poids d’un ester d’acide gras A1 et de polyol, ledit ester ayant un indice d’hydroxyle supérieur ou égal à 50;

- 5-30% en poids d’un sel d’aminoalcool d’acide gras A2 ;

- 5-30% en poids d’un tensioactif non-ionique de HLB supérieure ou égale à

6 ;

dans lequel,

- l’acide gras A1 est saturé et comporte entre 16 et 18 atomes de carbone ; l’acide gras A2 est saturé et comporte entre 18 et 22 atomes de carbone ; les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids de l’additif lubrifiant.

On notera que dans le cadre de la présente demande, et sauf stipulation contraire, les gammes de valeurs indiquées s’entendent bornes incluses.

Les acides gras A1 et A2, pouvant être identiques (C18), sont linéaires ou ramifiés, de préférence linéaires.

Le polyol est un composé substitué par au moins deux, de préférence au moins trois, groupes hydroxyles (OH). De préférence, le polyol est le pentaérythritol.

L’indice d’hydroxyle est de préférence supérieur ou égal à 75, plus préférentiellement supérieur ou égal à 90. En effet, l’ester d’acide gras A1 et de polyol adapté à la présente invention est partiellement estérifié. De préférence, l’ester d’acide gras A1 et de polyol est le stéarate de pentaérythritol.

L’aminoalcool du sel d’aminoalcool d’acide gras A2 peut être un aminoalcool primaire, secondaire ou tertiaire, de préférence, un aminoalcool tertiaire. Plus préférentiellement, l’aminoalcool tertiaire est choisi parmi le groupe constitué par: la triéthanolamine, le 2,2-bis(hydroxyméthyl)-2,2',2"-nitrilotriéthanol (n°CAS : 6976-37- 0) et la N,N,N,N-tetrakis(2-hydroxyéthyl)éthylènediamine (n 'CAS :140-07-8). L’aminoalcool peut être alkoxylé, tel que le polyol propoxylé éthylènediamine (n°CAS : 25214-63-5), la méthyldiéthanolamine (n° CAS : 105-59-9), et la diméthyléthanolamine (n 0 CAS : 108-01 -0).

De préférence, la quantité de sel d’aminoalcool d’acide gras A2 est comprise entre 10 et 25%, plus préférentiellement entre 15 et 25% en poids par rapport au poids de l’additif lubrifiant.

Avantageusement, le ratio molaire aminoalcool / acide gras A2 est compris entre 0,6 et 1 ,2, de préférence entre 0,8 et 1 ,2, plus préférentiellement entre 0,9 et 1 ,1 .

De préférence, le tensioactif non-ionique a une HLB supérieure ou égale à 8, plus préférentiellement encore supérieure ou égale à 10.

On entend par HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance) l'équilibre entre la dimension et la force du groupe hydrophile et la dimension et la force du groupe lipophile de l'agent tensioactif. La valeur HLB selon GRIFFIN est définie dans J. Soc. Cosm. Chem. 1954 (volume 5), pages 249-256.

De préférence, la quantité de tensioactif non-ionique est comprise entre 5 et 25%, plus préférentiellement entre 7 et 20%, plus préférentiellement encore entre 9 et 15% en poids par rapport au poids de l’additif lubrifiant.

A titre d’exemple de tensioactif non-ionique de HLB supérieure ou égale à 6, on peut citer le monostéarate de sorbitane polyoxyéthylène (20) (n° CAS : 9005-67-8 ; HLB=14,9), le polyéthylène glycol (PEG) 12 distearate (n° CAS: 9005-08-7 ; HLB=10,6), le monostéarate de polyglycérol (n ° CAS: 27321 -72-8 ; HLB=9), le ceteareth-20 (n ° CAS : 68439-49-6 ; HLB=15,5), le ceteareth-25 (n ° CAS : 68439-49- 6 ; HLB=16,3) et le laureth-23 (n° CAS : 9002-92-0 ; HLB=16,7).

Cette combinaison de composés permet d’obtenir un additif lubrifiant solide. Plus particulièrement, le point de fusion de l’additif lubrifiant est avantageusement compris entre 40 et 70 q C.

L’additif lubrifiant selon l’invention peut ainsi être stocké à des températures inférieures à -20 'C, préférentiellement inférieures à -40°C, sans perte d’efficacité.

L’additif lubrifiant selon l’invention peut comporter en outre un amide d’acide gras A3.

L’acide gras A3 est saturé ou insaturé, branché ou linéaire, et comporte avantageusement entre 8 et 22 atomes de carbone. Il peut être identique à l’acide gras A1 et/ou l’acide gras A2.

L’amide peut être formé par réaction entre un acide gras et de l’ammoniac, une amine primaire ou secondaire, ou un aminoalcool primaire ou secondaire dont les osamines.

L’amide peut donc être primaire, secondaire ou tertiaire, de préférence primaire.

De préférence, la quantité d’amide d’acide gras A3 est au plus de 55%, préférentiellement d’au plus 40%, plus préférentiellement encore, comprise entre 10 et 41 % en poids par rapport au poids total de l’additif lubrifiant.

Selon un premier mode de réalisation, l’additif lubrifiant selon l’invention comporte :

- 50-85% en poids d’un ester d’acide gras A1 et de polyol, ledit ester ayant un indice d’hydroxyle supérieur ou égal à 50;

10-25% en poids d’un sel d’alcanolamine d’acide gras A2;

- 5-25% en poids d’un tensioactif non-ionique de HLB supérieure ou égale à

6 ;

dans lequel,

l’acide gras A1 est saturé et comporte entre 16 et 18 atomes de carbone ;

- l’acide gras A2 est saturé et comporte entre 18 et 22 atomes de carbone ; les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids de l’additif lubrifiant.

Un additif lubrifiant préféré selon le premier mode de réalisation comporte :

- 60-76% en poids d’un ester d’acide gras A1 et de polyol, ledit ester ayant un indice d’hydroxyle supérieur ou égal à 50;

15-25% en poids d’un sel d’alcanolamine d’acide gras A2;

- 9-15% en poids d’un tensioactif non-ionique de HLB supérieure ou égale à

6 ;

dans lequel,

- l’acide gras A1 est saturé et comporte entre 16 et 18 atomes de carbone ; l’acide gras A2 est saturé et comporte entre 18 et 22 atomes de carbone ; les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids de l’additif lubrifiant.

Selon un deuxième mode de réalisation, l’additif lubrifiant selon l’invention comporte :

- 35-80% en poids d’un ester d’acide gras A1 et de polyol, ledit ester ayant un indice d’hydroxyle supérieur ou égal à 50;

- 5-30% en poids d’un sel d’alcanolamine d’acide gras A2; - 5-30% en poids d’un tensioactif non-ionique de HLB supérieure ou égale à

6 ;

10-55% en poids d’un amide d’acide gras A3 ;

dans lequel,

l’acide gras A1 est saturé et comporte entre 16 et 18 atomes de carbone ; l’acide gras A2 est saturé et comporte entre 18 et 22 atomes de carbone ;

- l’acide gras A3 comporte entre 8 et 22 atomes de carbone ;

les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids de l’additif lubrifiant.

Un additif lubrifiant préféré selon le deuxième mode de réalisation comporte :

- 35-56% en poids d’un ester d’acide gras A1 et de polyol, ledit ester ayant un indice d’hydroxyle supérieur ou égal à 50;

15-25% en poids d’un sel d’alcanolamine d’acide gras A2;

- 9-15% en poids d’un tensioactif non-ionique de HLB supérieure ou égale à

6 ;

- 20-41% en poids d’un amide d’acide gras A3 ;

dans lequel,

l’acide gras A1 est saturé et comporte entre 16 et 18 atomes de carbone ; l’acide gras A2 est saturé et comporte entre 18 et 22 atomes de carbone ; l’acide gras A3 comporte entre 8 et 22 atomes de carbone ;

les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids de l’additif lubrifiant.

Toutes les combinaisons de composés décrites ci-avant permettent d’obtenir un additif lubrifiant solide, avec un point de fusion avantageusement compris entre 40 et 70 °C.

Avantageusement, l’additif lubrifiant selon l’invention est sous forme broyée, en particulier sous forme de poudre. La mise sous forme de poudre de l’additif selon l’invention peut être réalisée par toute méthode connue de l’homme du métier.

Optionnellement, l’additif lubrifiant selon l’invention peut être formulé.

L’invention vise donc également une poudre lubrifiante comportant au moins 90% en poids de l’additif lubrifiant selon l’invention sous forme de poudre, et de 1 à 10% en poids d’un agent anti-agglomérant.

De préférence, la quantité d’agent anti-agglomérant est comprise entre 2 et 6% en poids, plus préférentiellement entre 3 et 5% en poids par rapport au poids de la poudre lubrifiante.

A titre d’exemple d’agents anti-agglomérants, on peut citer le silicate de magnésium, le stéarate de magnésium, le stéarate de calcium, le silicate de calcium et le dioxyde de silicium.

L’invention concerne également une boue de forage aqueuse comportant :

- de l’eau ;

- au moins une argile et/ou un polymère; et

l’additif lubrifiant selon l’invention, ou de la poudre lubrifiante selon l’invention.

De préférence, au moins une argile est de la bentonite, en particulier de la bentonite de type Wyoming.

De préférence, le au moins un polymère est choisi parmi le groupe constitué par le polyacrylamide partiellement hydrolysé (PHPA), la gomme xanthane et la cellulose polyanionique, ou leur mélange.

L’additif selon l’invention est particulièrement adapté à une utilisation dans des boues de forages aqueuses. En effet, l’additif lubrifiant selon l’invention est compatible avec une boue de forage aqueuse, ce qui signifie que l’additif lubrifiant se disperse en moins de 10 minutes, préférentiellement en moins de 5 minutes, dans une boue de forage aqueuse chauffée à 60 °C et soumise à une agitation comme illustré à l’Exemple 4).

De plus, lors de la mise en contact de l’additif lubrifant avec la boue de forage aqueuse, très peu de mousse se forme à la surface de la boue. Dans l’additif lubrifiant selon l’invention, les acides gras A1 et A2 sont choisis selon les caractéristiques et quantités énoncées afin de réguler la formation de mousse (comme illustré dans l’Exemple 4 et Fig.1 ).

De préférence, dans la boue de forage aqueuse selon l’invention, la quantité de l’additif lubrifiant ou de la poudre lubrifiante est comprise entre 0,1 et 5% en poids, plus préférentiellement entre 0,5 et 3% en poids par rapport au poid total de la boue de forage aqueuse.

La boue de forage aqueuse selon l’invention peut comporter en outre d’autres composés, tels que des anti-oxydants et /ou des sels, tels que du sulfate de barium, et du chlorure de potassium.

L’invention vise également un procédé de préparation de la boue de forage aqueuse selon l’invention comprenant une étape d’ajout d’additif lubrifiant selon l’invention, ou de la poudre lubrifiante selon l’invention, à un mélange d’eau, et d’argile(s) et/ou de polymère(s).

De préférence, l’étape d’ajout d’additif lubrifiant selon l’invention, ou de la poudre lubrifiante selon l’invention, se fait sous agitation.

L’invention concerne également l’utilisation d’additif lubrifiant selon l’invention, ou de la poudre lubrifiante selon l’invention, pour améliorer la propriété lubrifiante d’une boue de forage aqueuse.

Ainsi, une méthode pour améliorer la propriété lubrifiante d’une boue de forage aqueuse comprend une étape d’ajout d’additif lubrifiant selon l’invention ou de la poudre lubrifiante selon l’invention, à un mélange d’eau, et d’argile(s) et/ou de polymère(s).

L’invention concerne enfin l’utilisation de la boue de forage aqueuse selon l’invention dans un puits de forage.

En particulier, la boue de forage aqueuse est utilisée pour lubrifier l’équipement de forage, plus particulièrement la tête de forage.

L’invention sera mieux comprise au vu des exemples donnés à titre illustratif, avec références à la Figure 1 qui comporte deux photographies (Fig. 1A et 1 B) représentant la formation de mousse à la surface d’une boue de forage aqueuse après ajout respectivement d’additif lubrifiant 1 selon l’invention sous forme de poudre (Fig.1 A) et d’additif lubrifiant comparatif sous forme de poudre (Fig.1 B).

Exemple 1 : Préparation d’additifs lubrifiants

a) Produits utilisés

Esters d’acide gras A1 et de polyol :

o du stéarate de pentaérythritol préparé selon un procédé d’estérification classique entre de l’acide stéarique (n° CAS : 67701 - 03-5) et du pentaérythritol (n° CAS : 1 15-77-5) ; indice d’hydroxyle 100

o du béhénate de pentaérythritol préparé selon un procédé d’estérification classique entre de l’acide béhénique (n ° CAS : 1 12- 85-6) et du pentaérythritol (n° CAS : 1 15-77-5) ; indice d’hydroxyle = 98

Amide :

o de l’érucamide (n 0 CAS : 1 12-84-5) ;

Sels d’aminoalcool d’acide gras A2 :

o du sel de triéthanolamine d’acide béhénique obtenu en mélangeant la triéthanolamine (n° CAS : 102-71 -6) et l’acide béhénique (n° CAS : 1 12-85-6) à température ambiante; o du sel de triéthanolamine d’acide palmitique obtenu en mélangeant la triéthanolamine (n° CAS : 102-71 -6) et l’acide palmitique (n° CAS : 57-10-3) à température ambiante ;

- Tensioactif :

o du monostéarate de sorbitane polyoxyéthylène (20) (n° CAS : 9005-

67-8), HLB = 14,9. b) Préparation d’additifs lubrifiants

Les additifs ont été préparés en mélangeant sous agitation mécanique à dO'Ό, les composés mentionnés dans le Tableau 1 ci-dessous et selon les quantités indiquées. Après arrêt du chauffage, les additifs se solidifient et peuvent être broyés sous forme de poudre.

Au laboratoire, un broyeur Quadro Comil Model U5 a été utilisé pour mettre sous forme de poudre les additifs lubrifiants 1 et 2 selon l’invention et l’additif lubrifiant comparatif.

Les pourcentages indiqués sont des pourcentages en poids sur le poids total de l’additif lubrifiant

* le ratio molaire triéthanolamine/acide béhénique est égal à 1

Tableau 1 : Additifs lubrifiants

Les points de fusion des additifs lubrifiants obtenus sont compris entre 40 et 70 q C. Le point de fusion de l’additif lubrifiant 1 selon l’invention est de 59°C. Exemple 2 : Préparation de poudres lubrifiantes

5% en poids d’agent anti-agglomérant, du silicate de magnésium (n° CAS :1343-88-0) sont mélangés à 95% en poids de chacun des additifs lubrifiants 1 et 2 selon l’invention et de l’additif lubrifiant comparatif sous forme de poudre, les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids total de chacune des poudres lubrifiantes ainsi obtenues.

Exemple 3 : Préparation de boues de forage aqueuses

a) Boue de forage aqueuse classique à base de sel de potassium et de bentonite

(ci-après désigné « boue KCI-bentonite »)

i) Matériel

- de la bentonite: GELCLAY HR 120 de DPMF ou API Standard Evaluation Base Clay (bentonites de type Wyoming);

- du chlorure de potassium (KCI), n° CAS : 7447-40-7.

ii) Préparation

Dans un bêcher, est introduit 1 L d’eau déminéralisée, puis, sous agitation mécanique d’environ 200 tr/min, 30 g de bentonite est ajoutée. Le tout est agité pendant 18 heures. 0,5 mol (37,3 g) de KCI sont alors progressivement ajoutés. Après 1 heure d’agitation, le pH est éventuellement ajusté à 8 à l’aide d’une solution de NaOH à 30%.

La densité de la boue ainsi obtenue est de 1 ,04. b) Boue de forage aqueuse classique à base de sel de potassium et de polymères

(ci-après désigné « boue KCI-PHPA»)

i) Matériel

- des polymères :

- du polyacrylamide partiellement hydrolysé (PHPA), Flodrill PAM 1040 de SNF;

- de la gomme de xanthane (n 0 CAS : 1 1 138-66-2) ;

- de la cellulose polyanionique, Celpol SLX de CP Kelco;

- de la bentonite : GELCLAY HR 120 de DPMF ou API Standard Evaluation Base

Clay (bentonites de type Wyoming) ;

- du chlorure de potassium (KCI), (n° CAS : 7447-40-7) ;

- du sulfate de barium ou baryte (BaS0 4 ), (n° CAS : 7727-43-7).

ii) Préparation Dans un bêcher, est introduit 1 L d’eau déminéralisée, puis, sous agitation mécanique d’environ 200 tr/min, sont introduits succesivement et sur une période 15 à 30 minutes par composés : 2 g de gomme de xanthane, 2 g de cellulose polyanionique, 3 g de PHPA. Après 30 min d’agitation, sont introduits 70 g de KCI, 10 g de bentonite et 95 g de BaS04.

Le tout est agité pendant 18 heures et le pH est ajusté à 8 à l’aide d’une solution de NaOH à 30%.

La densité de la boue ainsi obtenue est de 1 ,14.

Exemple 4 : Préparation de boues de forages aqueuses comprenant un additif lubrifiant

a) Boues de forage aqueuses selon l’invention

Quatre boues de forage aqueuse selon l’invention ont été préparées en ajoutant 2% en poids par rapport au poids de la boue, d’additif lubrifiant 1 selon l’invention ou d’additif lubrifiant 2 selon l’invention sous forme de poudre, préparés à l’Exemple 1 , dans chacune des boues KCI-bentonite et KCI-PHPA préparées à l’Exemple 3, sous agitation mécanique, à une température comprise entre 55 et 60 q C. Chaque boue de forage aqueuse selon l’invention est agitée entre 3 et 5 minutes. b) Boues de forage aqueuses comparatives

Deux boues de forage aqueuse comparatives ont été préparées en ajoutant 2% en poids par rapport au poids de la boue, d’additif lubrifiant comparatif sous forme de poudre préparé à l’Exemple 1 , dans chacune des boues KCI-bentonite et KCI-PHPA préparées à l’Exemple 3, sous agitation mécanique, à une température comprise entre 55 et 60 q C. Chaque boue de forage aqueuse comparative est agitée 15 minutes. c) Dispersion et formation de mousse

Les additifs lubrifiants selon l'invention sous forme de poudre se dispersent dans chacune des boues de forage aqueuses KCI-bentonite et KCI-PHPA en maximum 5 minutes.

A l’inverse, dans des conditions identiques, à savoir sous agitation mécanique et à une température comprise entre 55 et 60°C, l’additif lubrifiant comparatif sous forme de poudre se disperse difficilement dans chacune des boues de forage aqueuses KCI-bentonite et KCI-PHPA. La dispersion est en effet incomplète au bout de 15 minutes, de la poudre étant toujours visible en surface. Après ajout d’un additif lubrifiant selon l’invention sous forme de poudre dans les boues de forage aqueuse, une fine couche de mousse se forme à la surface de chacune des boues KCI-bentonite et KCI-PHPA, comme cela est plus particulièrement illustré à la Fig.1 A avec la boue KCI-PHPA comprenant l’additif lubrifiant 1 sous forme poudre.

Beaucoup plus de mousse se forme à la surface de chacune des boues KCI- bentonite et KCI-PHPA après ajout de l’additif lubrifiant comparatif sous forme poudre, comme cela est plus particulièrement illustré à la Fig.l B avec la boue KCI-PHPA comprenant de l’additif lubrifiant comparatif sous forme poudre.

Exemple 5 : Evaluations de la propriété lubrifiante des boues de forage aqueuses a) Mesure de couples de frottement et calcul des coefficients de lubricité

Produits et matériel :

- les boues KCI-bentonite et KCI-PHPA préparées à l’Exemple 3 ;

l’additif lubrifiant 1 selon l’invention et l’additif lubrifiant comparatif sous forme de poudre préparés à l’Exemple 2 ;

un testeur de lubricité: OFITE ® EP (Extrême Pressure) and Lubricity tester #1 12-00-1 de OFI testing Equipment.

Méthode:

Les boues de forage aqueuses comprenant un additif lubrifiant sont préparées comme à l’Exemple 4 en y ajoutant la quantité d’additif lubrifiant tel que décrit dans les Tableaux 2 et 3 ci-après.

Les mesures de couple de frottement sont effectuées selon les instructions du manuel d’utilisation du matériel indiqué ci-avant, dans les conditions standards, à savoir 150 inch-pounds force et 60 tr/min, à une température comprise entre 55 et 60 °C.

Les valeurs de couple de frottement obtenues sont rassemblées dans les Tableau 2 et 3 ci-après. Plus la valeur de couple de frottement est faible, meilleure est la propriété lubrifiante de la boue testée.

Les coefficients de lubricité sont ensuite calculés sur la base des valeurs de couples de frottement. Les résultats sont rassemblés dans les Tableau 4 et 5 ci-après. Résultats:

% en poids par rapport au poids total boue + additif lubrifiant

Tableau 2 : Couples de frottement de la boue KCI-bentonite comprenant différentes quantités d’additif lubrifiant 1 ou 2 selon l’invention ou d’additif comparatif sous forme poudre

% en poids par rapport au poids total boue + additif lubrifiant

Tableau 3 : Couples de frottement de la boue KCI-PHPA comprenant différentes quantités d’additif lubrifiant 1 ou 2 selon l’invention ou d’additif comparatif sous forme poudre

% en poids par rapport au poids total boue + additif lubrifiant Tableau 4 : Coefficients de lubricité de la boue KCI-bentonite comprenant différentes quantités d’additif lubrifiant 1 ou 2 selon l’invention ou d’additif lubrifiant comparatif

% en poids par rapport au poids total boue + additif lubrifiant

Tableau 5 : Coefficients de lubricité de la boue KCI-PHPA comprenant différentes quantités d’additif lubrifiant 1 ou 2 selon l’invention ou d’additif lubrifiant comparatif

On peut constater que plus la quantité d’additif lubrifiant augmente, plus le coefficient de lubricité diminue et donc plus la propriété lubrifiante de la boue contenant l’additif lubrifiant s’améliore.

Les résultats montrent que les boues contenant un additif lubrifiant selon l’invention présentent des coefficients de lubricité plus bas que ceux obtenus avec l’additif lubrifiant comparatif. Les boues de de forage aqueuses comprenant un additif lubrifiant selon l’invention présentent donc une meilleure propriété lubrifiante. b) Mesure de couples de frottement et calcul de coefficients de lubricité après vieillissement des boues de forage (test de dispersion en « Hot Rolling »)

La performance des boues de forage en terme de lubricité peut être altérée lorsqu’elles sont soumises plusieurs heures à de hautes températures et à des pressions élevées. Ce test de vieillissement permet d’évaluer l'impact de la température et de la pression sur la propriété lubrifiante d’une boue de forage aqueuse.

Produits et matériels:

- des boues de forage aqueuses telles que préparées à l’Exemple 4 à la différence qu’elles comprennent chacune 3% en poids d’additif lubrifiant sous forme poudre. un four à rouleaux: OFITE ® Roller Oven #172-00-1 -RC 1 de OFI testing Equipment

une cellule cylindrique : OFITE Aging Cell - Inconel 600

un testeur de lubricité: OFITE ® EP (Extrême Pressure) and Lubricity tester #1 12-00-1 de OFI testing Equipment

Méthode:

Successivement, les boues de forage aqueuses selon l’invention et les boues de forage aqueuses comparatives sont introduites dans la cellule cylindrique mise sous une pression de 150 psi. La cellule est ensuite placée dans le four pendant 16h à une température de 121 q C. Les propriétés lubrifiantes sont ensuite évaluées avec le testeur de lubricité à différents couples ou moments de forces variant de 100 à 400 inch- pounds force.

Résultats :

comprenant 3% poids d’additif lubrifiant 1 selon l’invention ou d’additif comparatif soumises à différents couples

Tableau 7 : Coefficients de lubricité des boues KCI-bentonite et KCI-PHPA comprenant 3% poids d’additif lubrifiant 1 selon l’invention ou d’additif lubrifiant comparatif soumises à différents couples

Les résultats présentés aux Tableaux 6 et 7 montrent la meilleure efficacité de l’additif lubrifiant 1 selon l’invention à améliorer la propriété lubrifiante d’une boue de forage aqueuse soumise à une température de 121 °C et à des moments de force élevés variant de 100 à 400 inch-pounds force.

Ce test confirme que l’additif lubrifiant selon l’invention conserve ses capacités à améliorer la propriété lubrifiante d’une boue de forage aqueuse à température élevée et à haute pression.