Application et avantages des bulles de verre dans la cimentation des champs pétrolifères
Les microbilles de verre creuses sont principalement utilisées dans deux étapes des opérations de cimentation dans l’industrie pétrolière : la composition du fluide de forage et du coulis de cimentation. L’ajout de ces microbilles permet d’obtenir des produits à faible densité et à haute résistance.
I. Fonctions et avantages des bulles de verre dans les fluides de forage à faible densité :
1. Réduction de la densité du fluide de forage. Les microsphères de verre creuses ( CL42 ) présentent une densité extrêmement faible (0,40 à 0,44 g/cm³) et une résistance à la compression de 8 000 psi. Elles permettent de réduire significativement la densité du fluide de forage sans en altérer la résistance. Ceci garantit une densité stable du fluide de forage pour le forage de puits profonds.
2. Les microsphères de verre creuses sont un type de bulles de verre borosilicaté stables. Ce matériau inorganique non métallique ne réagit pas chimiquement avec les autres substances présentes dans la boue, assurant ainsi la stabilité chimique du fluide de forage.
3. Amélioration de la lubrification et de la durée de vie des équipements. Les microsphères de verre creuses, étant des sphères fermées, agissent comme des billes dans le fluide de forage. Elles réduisent ainsi efficacement la résistance au frottement entre la garniture de forage et le puits. Simultanément, elles diminuent le frottement entre les équipements, prolongeant ainsi la durée de vie des tiges de forage, des trépans et autres matériels.
4. Les microsphères de verre creuses utilisées dans le fluide de forage peuvent être recyclées, réduisant ainsi les coûts de production des champs pétroliers.
II. L’ajout de microsphères de verre creuses à la suspension de ciment utilisée dans l’industrie pétrolière permet de résoudre les problèmes de basse pression, de fuites fréquentes et de faible rendement de la suspension. Ses principales fonctions et avantages sont les suivants :
1. Les microbulles de verre conviennent à la production de coulis de ciment d’une densité inférieure à 1,60 g/cm³ (voire aussi faible que 1,20 à 1,40 g/cm³). Grâce à leur faible densité, les microsphères de verre creuses permettent de réduire significativement la densité du coulis sans augmenter le volume d’eau, contrôlant ainsi efficacement le taux de perte d’eau.
2. Prévention des pertes de formation : Lors de la cimentation de zones à faible pression de fracturation (formations peu profondes, formations meubles, zones fracturées), un coulis de ciment à haute densité peut facilement provoquer des fuites. La faible densité du coulis de ciment à microsphères réduit la densité de circulation équivalente, prévenant ainsi les pertes de formation.
3. Amélioration de la résistance à la compression des blocs de ciment : Comparée à un ciment de faible densité à rapport eau/ciment élevé, la barbotine de ciment contenant des microsphères de verre creuses présente une résistance à la compression et à la flexion supérieure à densité égale. Les microsphères agissent comme des « micro-poches d’air » au sein du bloc de ciment, absorbant et dispersant les contraintes et prévenant ainsi sa fragilité.
4. Amélioration des propriétés rhéologiques et de la stabilité de la suspension de ciment : Les microsphères de verre creuses améliorent la fluidité de la suspension de ciment, facilitant le pompage et le déplacement, augmentant ainsi l’efficacité du déplacement du ciment.
5. Résistance aux hautes températures et aux hautes pressions, et faible conductivité thermique. Les microsphères de verre creuses améliorent la stabilité thermique et la résistance aux hautes pressions du coulis de ciment, réduisant ainsi le transfert de chaleur vers le tubage et protégeant les autres équipements de fond de puits.
5. L’ajout de microsphères de verre creuses permet d’ajuster le temps de prise en fonction des besoins de la construction, ce qui facilite l’opération et améliore la qualité du cimentage.
