Introduction
"Résine phénolique" est un terme large englobant des matériaux ayant des structures chimiques, des profils de solubilité et des applications industrielles différents (Pilato, 2010). Dans les contextes pétroliers, l'utilisation de ce terme sans autre qualification peut créer une ambiguïté quant à l'identité d'un produit et à sa fonction prévue.
Le terme « résine phénolique » à lui seul n'établit pas qu'un produit est soluble dans l'eau, dispersable dans l'eau ou approprié pour une utilisation dans un fluide de forage. L’un d’eux a cité des documents de brevet sur une formulation spécifique de résine phénolique sulfonée modifiée développée pour une application de fluide de forage (Zhang et al., 2017). Cette divulgation spécifique à la formulation ne doit pas être considérée comme une preuve que la résine phénolique générique ou chaque qualité de résine phénolique sulfonée fournira les mêmes performances.
Résine phénolique générique et additifs modifiés pour fluides de forage
Les résines phénoliques conventionnelles sont produites par réactions entre des composés phénoliques et des aldéhydes. En fonction du rapport des réactifs, du catalyseur et des conditions de réaction, les systèmes de résine phénolique peuvent inclure des structures novolaque et résol (Pilato, 2010).
Une désignation générique de résine phénolique n'indique pas si une qualité particulière possède le comportement aqueux requis dans un fluide de forage à base d'eau. L'identité du produit doit donc être établie au moyen de sa documentation technique, y compris son type chimique déclaré, sa forme de produit, son application prévue et les spécifications d'approvisionnement pertinentes.
Le brevet cité décrit une résine phénolique sulfonée modifiée préparée pour une application spécifique de fluide de forage (Zhang et al., 2017). Sa composition et son objectif déclaré sont spécifiques à cette formulation brevetée. La tolérance au sel et la résistance aux ions divalents doivent être vérifiées pour chaque produit individuel dans la formulation de saumure et de boue complète prévue plutôt que déduites du nom du matériau.
Application documentée des fluides de forage
Le brevet cité documente une formulation spécifique de résine phénolique sulfonée modifiée développée pour le contrôle des pertes de fluide dans un fluide de forage à base d'eau à haute température (Zhang et al., 2017).
Le contrôle des pertes de fluide doit être distingué des autres fonctions des fluides de forage (Darley & Gray, 1988) :
Le contrôle des pertes de fluide réduit le volume de filtrat liquide passant à travers le gâteau de filtration pour devenir une formation perméable.
La modification de la viscosité est gérée par la sélection et le traitement d'argiles, de biopolymères, de polymères synthétiques ou d'autres modificateurs de rhéologie.
Les stratégies de renforcement des puits de forage peuvent impliquer des matériaux de pontage de taille appropriée et d'autres approches de formulation sélectionnées pour les conditions de formation et de pression.
L'inhibition des schistes se concentre sur le contrôle de l'hydratation, du gonflement et de la dispersion de l'argile.
Un additif de contrôle des pertes de fluide ne doit pas automatiquement être classé comme agent viscosant, inhibiteur de schiste, matériau de pontage ou agent de renforcement des puits de forage. Ces fonctions nécessitent une évaluation séparée au sein du système complet de fluide de forage.
Comportement de rhéologie et de filtration
Les performances en matière de perte de fluide et la réponse rhéologique doivent être évaluées séparément. Une augmentation de la viscosité ou de la force du gel ne suffit pas à établir qu’un additif améliore les performances du fluide de forage.
La réponse rhéologique dépend du produit spécifique, du niveau de traitement, de la composition de la boue et des conditions de vieillissement. Les mesures pertinentes peuvent inclure la viscosité apparente, la viscosité plastique, la limite d'élasticité et la force du gel avant et après la procédure de vieillissement spécifiée.
La qualification de l'application doit inclure des tests sur la formulation complète dans des conditions de vieillissement et de mesure définies. Les procédures API, ISO ou client applicables peuvent fournir une base cohérente pour comparer les résultats (Darley & Gray, 1988 ; American Petroleum Institute, 2019 ; Organisation internationale de normalisation, 2008).
Preuves de performance et leurs limites
Le brevet cité dans cet article décrit une résine phénolique sulfonée modifiée spécifique à une formulation pour utilisation comme fluide de forage (Zhang et al., 2017). Elle n’établit pas les performances d’une résine phénolique générique, d’une autre formulation de résine phénolique sulfonée ou de toute qualité commerciale non testée.
Le comportement détaillé d'un additif candidat dépend de sa chimie et de la formulation complète de la boue. Ses performances doivent donc être évaluées à l’aide de conditions d’essai définies et de fluides de base représentatifs.
Les évaluations pertinentes peuvent inclure :
- Volume de filtrat dans les conditions de test sélectionnées
- Propriétés rhéologiques avant et après vieillissement
- Épaisseur et état observables du gâteau de filtration
- Comportement en eau douce, en eau de mer ou dans la saumure prévue
- Réponse aux concentrations pertinentes de sel et d’ions divalents
- Compatibilité avec le package complet d'additifs
- Stabilité du produit dans les conditions de vieillissement proposées
Les observations du gâteau de filtration doivent être rapportées séparément du volume de filtrat mesuré. Un gâteau de filtration plus fin ne doit pas automatiquement être décrit comme moins perméable à moins que la perméabilité n'ait été évaluée à l'aide d'une méthode appropriée.
Paramètres de qualification et de test
Pour les acheteurs évaluantrésine phénolique pour applications pétrolières, l'identité chimique et la fonction prévue du produit doivent être confirmées avant de supposer les performances du fluide de forage. Avant d’évaluer une résine phénolique sulfonée modifiée pour une application de fluide de forage à base d’eau, les équipes d’approvisionnement et d’ingénierie doivent confirmer les informations suivantes.
Identité chimique
Confirmez le type chimique déclaré et déterminez si le produit est spécifiquement destiné à être utilisé comme fluide de forage.
Forme du produit
Identifiez si le produit est fourni sous forme de poudre, de solution, de dispersion ou sous toute autre forme pertinente pour la manipulation et la formulation.
Solubilité ou dispersibilité
Évaluez le comportement du produit dans la phase aqueuse prévue plutôt que de supposer une compatibilité à partir de son nom de produit.
Contenu actif ou solide
Confirmez les spécifications d’approvisionnement applicables et la base utilisée pour calculer les niveaux de traitement.
Conditions de vieillissement et de tests
Définissez la température de vieillissement, la durée du vieillissement, la procédure statique ou dynamique et la température de test ultérieure. La température de vieillissement en laboratoire ne doit pas automatiquement être traitée comme équivalente à la température statique ou de circulation du fond de trou.
Réponse rhéologique
Mesurez les propriétés rhéologiques pertinentes avant et après vieillissement dans la formulation complète.
Performances de filtration
Effectuez des tests de filtration en utilisant la procédure API, ISO ou client applicable. La méthode sélectionnée, la température, la différence de pression, la durée de l'essai et la base de reporting doivent être clairement identifiées.
Conditions de sel et d'ions divalents
Évaluer le produit candidat dans le système d'eau douce, d'eau de mer ou de saumure prévu et dans des conditions de contamination pertinentes.
Compatibilité du système
Testez le produit avec les argiles, les matériaux alourdissants, les polymères, les sels et autres additifs attendus dans la formulation complète.
Sécurité, stockage et manipulation
Consultez la fiche de données de sécurité du produit, les exigences de stockage, les informations sur la durée de conservation et les conseils de manipulation.
Les normes API RP 13B-1 et ISO 10414-1 fournissent des procédures pour tester sur le terrain les fluides de forage à base d'eau (American Petroleum Institute, 2019 ; Organisation internationale de normalisation, 2008). Ces normes prennent en charge des tests et des rapports cohérents ; ils n'établissent pas les performances d'un additif particulier ni ne garantissent son adéquation à un puits spécifique.
Limites
Une désignation générique de résine phénolique n'établit pas qu'une qualité est soluble dans l'eau, dispersable dans l'eau ou destinée à être utilisée directement dans un fluide de forage à base d'eau.
La résistance thermique d’un polymère brut n’établit pas ses performances au sein d’une formulation de boue complexe. La réponse en température doit être évaluée dans des conditions de vieillissement et de test définies.
Un additif de contrôle des pertes de fluide ne résout pas de manière indépendante l’instabilité structurelle du puits de forage, la perte de circulation, la réactivité du schiste ou les performances de suspension inadéquates.
Les résultats rapportés pour une formulation brevetée ne peuvent pas être transférés à un autre produit sans tests appropriés. La qualification du produit doit être basée sur la formulation réelle, le niveau de traitement, la composition du fluide et les conditions de fonctionnement prévues.
Conclusion
Le brevet cité documente une formulation spécifique de résine phénolique sulfonée modifiée développée pour le contrôle des pertes de fluide dans un fluide de forage à base d'eau à haute température (Zhang et al., 2017). Ces preuves n’établissent pas les performances de la résine phénolique générique ou de chaque produit à base de résine phénolique sulfonée modifiée.
L'adéquation d'un produit doit être déterminée à partir de son identité exacte, de sa documentation technique et de ses performances dans la formulation complète du fluide de forage. Le comportement en matière de perte de fluide, la rhéologie, la réponse aux sels et aux ions divalents et la compatibilité des additifs doivent être évalués à l'aide de conditions d'essai définies et représentatives.
CTA professionnel
Lorsque vous discutez d’une résine phénolique sulfonée modifiée pour une application de fluide de forage à base d’eau, veuillez fournir les informations suivantes :
- Type de base-boue
- Identité exacte du produit et forme du produit
- Composition d'eau douce, d'eau de mer ou de saumure
- Températures cibles de test et de vieillissement
- Procédure de vieillissement et durée
- Densité de boue et chargement de solides
- Performance de filtration cible
- Exigences rhéologiques
- Conditions de sel et d'ions divalents
- Pack complet d'additifs
- Méthode de test API, ISO ou client applicable
Ces informations constituent une base pour discuter de l'identité du produit, de la compatibilité des formulations et des exigences de qualification. Il ne remplace pas les tests du système complet de fluide de forage dans des conditions représentatives.
Références
- Institut américain du pétrole. (2019). Pratique recommandée pour tester sur le terrain les fluides de forage à base d'eau (API RP 13B-1, 5e éd.). Washington, DC : Institut américain du pétrole.
- Darley, HCH et Gray, GR (1988). Composition et propriétés des fluides de forage et de complétion (5e éd.). Société d'édition du Golfe.
- Organisation internationale de normalisation. (2008). Industries du pétrole et du gaz naturel - Essais sur le terrain des fluides de forage - Partie 1 : Fluides à base d'eau (ISO 10414-1 : 2008). Genève : Organisation internationale de normalisation.
- Pilato, L. (éd.). (2010). Résines phénoliques : Un siècle de progrès. Springer Berlin-Heidelberg.https://doi.org/10.1007/978-3-642-04714-5
- Zhang, Yong, Wang, Biao, Liu, Xiaodong, Liu, Jianjun, Ma, Yongle, Zhu, Hongwei et Ma, Xueqin. (2017). Méthode de préparation de résine phénol-formaldéhyde sulfonée modifiée résistante aux hautes températures pour les fluides de forage] (brevet chinois n° CN104788634B). Tianjin Zhongyou Boxe Engineering Technology Co., Ltd.