{"id":29055,"date":"2020-05-05T09:40:37","date_gmt":"2020-05-05T09:40:37","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/hematite-dans-les-applications-de-forage-petrolier\/"},"modified":"2021-05-03T11:54:00","modified_gmt":"2021-05-03T11:54:00","slug":"hematite-dans-les-applications-de-forage-petrolier","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/fr\/hematite-dans-les-applications-de-forage-petrolier\/","title":{"rendered":"H\u00e9matite dans les applications de forage p\u00e9trolier"},"content":{"rendered":"

\n\tH\u00e9matite dans les applications de forage p\u00e9trolier<\/b>\n\t<\/h1>\n\t

L\u2019h\u00e9matite est un min\u00e9ral utilis\u00e9 dans l\u2019industrie de l\u2019extraction p\u00e9troli\u00e8re comme composant des fluides de forage. Les fluides de forage sont souvent \u00e0 base d\u2019eau ou d\u2019huile et l\u2019ajout d\u2019h\u00e9matite – qui comme les oxydes de mangan\u00e8se et la barite – contribuent \u00e0 une densit\u00e9 croissante dans le liquide.<\/p>\n

Cela est particuli\u00e8rement utile puisque les principales fonctions du fluide de forage sont de maintenir la pression hydrostatique sur le site de forage (pour emp\u00eacher les fluides de formation d\u2019entrer dans le forage), d\u2019effectuer des boutures de forage et de garder le morceau de forage frais et relativement exempt de contaminants pendant le processus de forage. Les fluides de forage pr\u00e9viennent les \u00e9ruptions.<\/p>\n

Les fluides de forage les plus courants dans les op\u00e9rations d\u2019extraction de p\u00e9trole sont la boue \u00e0 base d\u2019huile (OBM) et la boue \u00e0 base d\u2019eau (WBM). Dans ces \u00ab boues \u00bb, le composant le plus important est l\u2019argile bentonite, m\u00e9lang\u00e9e \u00e0 de l\u2019huile ou de l\u2019eau, compl\u00e9t\u00e9e par tous les additifs d\u00e9sir\u00e9s(1). L\u2019h\u00e9matite est un tel additif, et est d\u00e9crit comme un agent de pond\u00e9ration. ‘Mud’ est un terme couramment utilis\u00e9 pour d\u00e9crire les fluides de forage, en raison de l\u2019argile \u00e9tant le plus grand composant dans une grande proportion de fluides de forage.<\/p>\n

Les fluides de forage sont essentiels \u00e0 l\u2019exploration p\u00e9trochimique car ils permettent un forage efficace aux profondeurs cibles pour atteindre le gisement de p\u00e9trole et\/ou de gaz. L\u2019extraction moderne de p\u00e9trole serait presque impossible sans fluides de forage(2). Pendant le forage, cinq facteurs cl\u00e9s sont mesur\u00e9s dans la boue pour assurer le succ\u00e8s continu : rh\u00e9ologie, densit\u00e9, perte de liquide, teneur en solides et propri\u00e9t\u00e9s chimiques. L\u2019h\u00e9matite, en tant qu\u2019agent de pond\u00e9ration, est principalement concern\u00e9e par la densit\u00e9 et la teneur en solides; ainsi que la rh\u00e9ologie.<\/p>\n\t\t\t\t\"plate-forme\n

\n\tIntroduction aux agents de pond\u00e9ration\n\t<\/h2>\n\t

Des agents de pond\u00e9ration sont ajout\u00e9s au fluide de forage pour permettre la modulation et l\u2019optimisation d\u2019un fluide de forage pour une application particuli\u00e8re, par exemple \u00e0 travers certains types de roche dure, ou \u00e0 des profondeurs extr\u00eames. Ils sont souvent utilis\u00e9s pour maintenir les niveaux de densit\u00e9 dans le fluide, all\u00e9ger les pressions de formation \u00e9lev\u00e9es et assurer une coh\u00e9rence dans le d\u00e9placement de boue et d\u2019autres d\u00e9bris. En r\u00e8gle g\u00e9n\u00e9rale, plus l\u2019agent de pond\u00e9ration est n\u00e9cessaire, plus il faut.<\/p>\n

\n\tBarytine et mangan\u00e8se\n\t<\/h3>\n\t

Barite, du mot grec barus<\/em> signifiant \u00ablourd\u00bb, est l\u2019additif le plus utilis\u00e9 dans le forage p\u00e9trolier comme agent de pond\u00e9ration(3), et est un min\u00e9ral compos\u00e9 de sulfate de baryum. En raison de sa forte gravit\u00e9 sp\u00e9cifique de 3,9 \u00e0 4,4 g\/cm3<\/sup>, il est un agent de pesage largement utilis\u00e9. L\u2019utilisation de barite n\u2019est pas sans probl\u00e8mes, mais Barite affaissement est un ph\u00e9nom\u00e8ne par lequel les solides en suspension dans le fluide tombent de la suspension et se d\u00e9posent \u00e0 haute temp\u00e9rature et les pressions(4), causant des probl\u00e8mes avec le forage en cours et un arr\u00eat \u00e9ventuel des op\u00e9rations. Le sag de barite peut \u00eatre partiellement att\u00e9nu\u00e9 par l\u2019ajout de minerais d\u2019oxyde d\u2019ilm\u00e9nite et d\u2019autres m\u00e9taux. En outre, la demande de barite d\u00e9passe de loin la production. Il est donc imp\u00e9ratif d\u2019identifier d\u2019autres mat\u00e9riaux de pond\u00e9ration.<\/p>\n

Les compos\u00e9s de mangan\u00e8se, de mangan\u00e8se (ii) et (ii) d\u2019oxyde, d\u00e9riv\u00e9s du minerai d\u2019hausmannite, sont \u00e9galement largement utilis\u00e9s comme agents de pond\u00e9ration. En raison de sa capacit\u00e9 \u00e0 former de petites particules sph\u00e9riques, les oxydes de mangan\u00e8se repr\u00e9sentent le d\u00e9fi d\u2019une perte de particules plus \u00e9lev\u00e9e \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, ce qui n\u00e9cessite des mesures suppl\u00e9mentaires pour nier(5).<\/p>\n\t\t\t\t\"h\u00e9matite\n

\n\tH\u00e9matite\n\t<\/h2>\n\t
\n L\u2019h\u00e9matite (oxyde de fer rouge)<\/a>
\n<\/u> est un oxyde et du minerai de fer, portant la formule chimique Fe2<\/sub>O3<\/sub>, et une duret\u00e9 de 5,5 \u00e0 6,5 sur l\u2019\u00e9chelle de Mohs. Son utilisation principale est comme une source de fer pour la production de ce m\u00e9tal et de l\u2019acier. En raison de sa duret\u00e9, de sa puret\u00e9 naturelle \u00e9lev\u00e9e, de son abondance et de son bas prix, l\u2019h\u00e9matite a constat\u00e9 des utilisations croissantes dans des champs \u00e9loign\u00e9s de la fonderie, comme la production et l\u2019exploration de p\u00e9trole et de gaz, dans le cadre de fluides de forage.\n

Par rapport au barite, l\u2019h\u00e9matite b\u00e9n\u00e9ficie d\u2019avantages tels qu\u2019une gravit\u00e9 sp\u00e9cifique plus \u00e9lev\u00e9e, une plus grande solubilit\u00e9 dans les m\u00e9dias acides et un taux d\u2019attrition globalement plus faible – ce dernier en raison de sa duret\u00e9. L\u2019une des revendications phares de l\u2019h\u00e9matite comme une am\u00e9lioration par rapport au barite, en dehors de sa nature abondante, est qu\u2019il a une gravit\u00e9 sp\u00e9cifique plus \u00e9lev\u00e9e de 4,9 \u00e0 5,3 g\/cm3<\/sup>(6) Pour cette raison, les entreprises de forage peuvent utiliser moins d\u2019h\u00e9matite dans leurs solutions de boue que la barite, et d\u2019obtenir les m\u00eames r\u00e9sultats. Il en r\u00e9sulte un co\u00fbt plus faible pour peser la boue, et moins de particules solides dispers\u00e9es \u00e0 travers la boue. L\u2019h\u00e9matite est en outre consid\u00e9r\u00e9e comme un bon choix pour les utilisations de forage car il est incroyablement pur et sans contaminants comme extrait. En outre, une meilleure performance en termes de besoin r\u00e9duit de dilution, d\u2019am\u00e9lioration du taux de p\u00e9n\u00e9tration et d\u2019une capacit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9e de tol\u00e9rance aux solides sont d\u2019autres qualit\u00e9s associ\u00e9es \u00e0 l\u2019h\u00e9matite en tant qu\u2019agent de pond\u00e9ration pour les applications de forage(7). L\u2019utilisation majeure de l\u2019h\u00e9matite en tant qu\u2019agent de forage dans l\u2019exploration p\u00e9troli\u00e8re est dans le forage en profondeur(8).<\/p>\n\t\t\t\t\"poudre\n\t\t\t\t\"poudre\n

\n\tH\u00e9matite dans la boue \u00e0 base d’huile\n\t<\/h3>\n\t

Les GME se caract\u00e9risent par une phase continue \u00e0 base d\u2019huile, avec de l\u2019eau dans une phase dispers\u00e9e aux c\u00f4t\u00e9s d\u2019autres additifs tels que les \u00e9mulsifiants et les g\u00e9lifiants.<\/p>\n

Le mouillage est une pr\u00e9occupation pour le forage OBM. Le mouillage est l\u2019endroit o\u00f9 l\u2019eau adh\u00e8re aux solides dans la boue, soit les agents de pond\u00e9ration ou autrement. Les mat\u00e9riaux qui sont enclins au mouillage peuvent causer l\u2019exc\u00e8s d\u2019eau pour atteindre la zone de forage, ce qui peut entra\u00eener l\u2019agglutination des solides, conduisant \u00e0 de graves inefficacit\u00e9s dans le processus de forage et la d\u00e9gradation potentielle du morceau de forage. L\u2019h\u00e9matite est caract\u00e9ris\u00e9e comme un mat\u00e9riau \u00e0 faible mouillage, et donc l\u2019utilisation de ce mat\u00e9riau sur d\u2019autres mat\u00e9riaux de pond\u00e9ration assurera moins de mouillage(9).<\/p>\n

\n\tH\u00e9matite dans la boue \u00e0 base d’eau\n\t<\/h3>\n\t

Dans les applications WBM, les lubrifiants sont souvent utilis\u00e9s pour assurer le forage \u00e0 haut rendement et pour r\u00e9duire la friction et l\u2019usure caus\u00e9es par les solides, y compris les agents de pesage tels que l\u2019h\u00e9matite. Il a \u00e9t\u00e9 constat\u00e9 qu\u2019un ajout de 1 par volume de surfactant au m\u00e9lange de boue \u00e9tait suffisant pour r\u00e9duire les coefficients de frottement de 60 – augmentant la long\u00e9vit\u00e9 du bit de forage(10). Dans les sc\u00e9narios WBM, l\u2019h\u00e9matite peut \u00eatre utilis\u00e9e en quantit\u00e9s allant jusqu\u2019\u00e0 20 par poids, avec une diminution notable de la s\u00e9dimentation par rapport \u00e0 la borite due \u00e0 la teneur \u00e9lev\u00e9e en oxyde de fer(11).<\/p>\n

\n\tH\u00e9matite et rh\u00e9ologie\n\t<\/h3>\n\t

La rh\u00e9ologie se r\u00e9f\u00e8re \u00e0 l\u2019\u00e9coulement de la mati\u00e8re, et en particulier dans l\u2019espace de forage, le flux plastique des solides (cela ne doit pas \u00eatre confondu avec les plastiques comme une materia)l. Le flux plastique est un mouvement proportionnel \u00e0 une force appliqu\u00e9e, et plus particuli\u00e8rement \u00e0 l\u2019exploration p\u00e9troli\u00e8re, \u00e0 une forme ou \u00e0 un changement de phase r\u00e9sultant d\u2019une telle force. Les propri\u00e9t\u00e9s rh\u00e9ologiques sont profond\u00e9ment affect\u00e9es par la pr\u00e9sence de mat\u00e9riaux solides, et donc l\u2019ajout d\u2019h\u00e9matite \u00e0 un fluide aura un impact sur ses performances rh\u00e9ologiques. La taille des particules est cruciale (pas plus de 25 m, mais souvent beaucoup moins)(12). Dans de multiples \u00e9tudes, l\u2019h\u00e9matite a produit des valeurs de densit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9es, une meilleure capacit\u00e9 de g\u00e9lification et une plus grande viscosit\u00e9 plastique que la barite(13), en particulier \u00e0 des profondeurs profondes et ennuyeuses. Ces qualit\u00e9s sont continues avec des projets de forage en profondeur \u00e0 long terme r\u00e9ussis, offrant des trous de forage stables.<\/p>\n\t\t\t\t\"t\u00eate\n\t\t\t\t\"Forage\"\n

\n\tH\u00e9matite, fluides de forage et environnement\n\t<\/h3>\n\t

Le forage p\u00e9trolier n\u2019est pas connu comme l\u2019activit\u00e9 la plus respectueuse de l\u2019environnement. L\u2019h\u00e9matite elle-m\u00eame n\u2019est pas toxique, mais il faut faire attention pour ne pas lib\u00e9rer trop de liquide de forage, en particulier dans les environnements marins, en particulier s\u2019il est du type OBM. Barite est d\u00e9crit comme non toxique seulement en raison de son insolubilit\u00e9 dans l\u2019eau. Comme pour tous les proc\u00e9d\u00e9s industriels, la r\u00e9duction de la quantit\u00e9 de tout mat\u00e9riau utilis\u00e9 est avantageuse – les d\u00e9chets de forage sont le deuxi\u00e8me plus grand flux de d\u00e9chets provenant de l\u2019exploration(14). L\u2019utilisation d\u2019h\u00e9matite au lieu de barite ou de mangan\u00e8se peut aider en cela en raison de la densit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9e susmentionn\u00e9e donc plus faible exigence de masse.<\/p>\n

\n\tConsid\u00e9rations lors de l’utilisation de l’h\u00e9matite dans les fluides de forage\n\t<\/h3>\n\t

L\u2019h\u00e9matite est un mat\u00e9riau beaucoup plus difficile que le barite. En tant que tel, l\u2019h\u00e9matite peut elle-m\u00eame causer l\u2019usure sur le bit de forage et la colonne dans des situations de forage \u00e0 long terme, en plus de haute pression. La recherche a montr\u00e9 que la diminution de la taille des particules d\u2019h\u00e9matite et l\u2019assurance d\u2019une gamme \u00e9troite de tailles de particules entra\u00eenent un effet positif sur l\u2019\u00e9rosion des bits de forage, c\u2019est-\u00e0-dire moins d\u2019\u00e9rosion au fil du temps, avec des d\u00e9lais comparables \u00e0 la barite(15). Il a \u00e9t\u00e9 propos\u00e9 que l\u2019h\u00e9matite ne remplace suffisamment le barite que si elle est finement moulue \u00e0 une taille d\u2019au plus 25 m(16).<\/p>\n

En raison des propri\u00e9t\u00e9s avantageuses de l\u2019h\u00e9matite, du barite et du mangan\u00e8se, dans certaines situations, une combinaison de ces mat\u00e9riaux est utilis\u00e9e comme mat\u00e9riaux de pond\u00e9ration. Par exemple, une op\u00e9ration de forage peut vouloir profiter de la long\u00e9vit\u00e9 et de la duret\u00e9 de l\u2019h\u00e9matite, de l\u2019inertie large du barite et des propri\u00e9t\u00e9s d\u2019oxydation du t\u00e9troxide de mangan\u00e8se(17) pour fournir une phase de pond\u00e9ration gratuite dans la boue adapt\u00e9e \u00e0 la composition rocheuse\/s\u00e9dimentaire locale(18).<\/p>\n\t\t\t\t\"boue\n\t\t\t\t\"Forage\"\n

\n\tSommaire\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • L\u2019h\u00e9matite est en train de devenir un choix populaire en tant qu\u2019agent de pond\u00e9ration dans les fluides de forage pour les applications de production dans le secteur p\u00e9trolier et gazier<\/li>\n
  • Utilis\u00e9 dans les fluides de boue \u00e0 base d\u2019huile et d\u2019eau, l\u2019h\u00e9matite fournit des propri\u00e9t\u00e9s rh\u00e9ologiques am\u00e9lior\u00e9es, et une gravit\u00e9 sp\u00e9cifique plus \u00e9lev\u00e9e, ce qui signifie qu\u2019une diminution de celui-ci peut \u00eatre utilis\u00e9e par rapport \u00e0 ses concurrents pour obtenir le m\u00eame r\u00e9sultat.<\/li>\n
  • L\u2019h\u00e9matite est appr\u00e9ci\u00e9 pour \u00eatre tr\u00e8s pur au point d\u2019\u00eatre min\u00e9 et tr\u00e8s dur, en plus d\u2019\u00eatre \u00e9conomiquement attrayant<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"poudre\n\t

    R\u00e9f\u00e9rences<\/strong><\/p>\n

    1 G. R. Gray et coll.<\/em>, Drilling Fluid Components, in Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids<\/em>, 7th ed., Elsevier, Cambridge, MA, \u00c9tats-Unis, 2017<\/p>\n

    2 J. M. Davies et P. F. Kingston, Sources of Environmental Disturbance associated with Offshore Oil and Gas Developments, North Sea Oil and Gas Resource – Environmental Impacts and Responses<\/em>, Elsevier, Londres, 1992<\/p>\n

    3 M. E. McRae, Barite 2016 Materials Yearbook<\/em>, United States Geological Survey, Washington DC, 2016<\/p>\n

    4 A. Mohamed et coll.,<\/em> Durabilit\u00e9<\/em>, 2009<\/strong>, 11, 5617<\/p>\n

    5 A. M. Al Moajil et coll.<\/em>, Evaluation of Dispersants for Drilling Fluids based on Manganese Tetraoxide<\/em>, in: IADC\/SPE Asia Pacific Drilling Technology Conference and Exhibition<\/em>, Tianjin, 2012<\/p>\n

    6 J. P. Rupert et coll.<\/em>, The Effects of Weight Material Type and Mud Formation on Penetration Rate Using Invert Oil Systems<\/em>, in: SPE Annual Technical Conference<\/em>, San Antonio, TX, \u00c9tats-Unis, 1981<\/p>\n

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    8 S. D. Ukeles et B. Grinbaum, Drilling Fluids<\/em>, dans: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology<\/em>, 5th ed., Wiley, Weinheim, Germany, 2000<\/p>\n

    9 J. T. Cline et coll.<\/em>, Wettability Preferences of Minerals Used in Oil-Based Drilling Fluids<\/em>, in: SPE International Symposium on Oilfield Chemistry<\/em>, Houston, 1989<\/p>\n

    10 J. M. Gonzalez et coll.<\/em>, Collo\u00efdes et surfaces A: Physicochem. Eng. Asp.<\/em>, 2011<\/strong>, 391, 216<\/p>\n

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    12 P. Xu et coll.<\/em>, R. Soc. Ouvrez Sci.<\/em>, 2018<\/strong>, 5, 180358<\/p>\n

    13 P. O. Ogbeide et S. A. Igbinere, FUTOJNLS<\/em>, 2016<\/strong>, 2, 68<\/p>\n

    14 S. I. Onwukwe et M. S. Nwakaudu, Int. J. Env. Sci. Dev.<\/em>, 2012<\/strong>, 3, 252<\/p>\n

    15 G. Quercia et coll.<\/em>, Wear<\/em>, 2009<\/strong>, 266, 1229<\/p>\n

    16 A. Tehrani et coll.<\/em>, Alternative Drilling Fluid Weighting Agents: A Comprehensive Study on Ilmenite and Hematite<\/em>, in: IADC\/SPE Drilling Conference and Exhibition<\/em>, Fort Worth, TX, \u00c9tats-Unis, 2014<\/p>\n

    17 A. M. Al Moajil et coll.<\/em>, Enl\u00e8vement du g\u00e2teau filtre form\u00e9 par des fluides de forage \u00e0 base de t\u00e9traoxide de mangan\u00e8se,<\/em>dans : SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control<\/em>, Lafayette, LA, \u00c9tats-Unis, 2008<\/p>\n

    18 US Patent US6248698B1, 1999, expir\u00e9<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    L\u2019h\u00e9matite trouve des utilisations au-del\u00e0 du haut fourneau : en tant que composant essentiel de certains fluides de forage modernes pour le forage p\u00e9trolier et gazier, l\u2019industrie de l\u2019exploration valorise fortement l\u2019h\u00e9matite pour ses caract\u00e9ristiques de performance, sa puret\u00e9 \u00e9lev\u00e9e et son faible 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