Hydroxyéthylcellulose, communément appelé HEC, est utilisé dans les applications pétrolières en tant que polymère non ionique soluble dans l'eau. Sa fonction principale est d'augmenter la viscosité et de contrôler l'écoulement dans l'eau douce, l'eau de mer et différents systèmes de saumure.
Dans un fluide correctement formulé, l'HEC peut améliorer le transport des solides, favoriser la suspension des agents de soutènement ou du gravier, réduire la résistance à l'écoulement et conférer un comportement pseudoplastique. Il est particulièrement utile dans les fluides de complétion, les fluides de reconditionnement, les fluides de forage, les fluides de fracturation salins et certains fluides d'aide à la production.
L'HEC n'est pas une solution universelle pour tous les problèmes liés au forage ou à la complétion. Ses performances dépendent du poids moléculaire, de la concentration, de la composition de la saumure, de la température, de l'historique de cisaillement, de la teneur en solides, de la méthode de mélange et de la compatibilité avec d'autres additifs. Il est donc nécessaire de réaliser des essais en laboratoire avant toute utilisation sur le terrain.
Qu'est-ce que l'hydroxyéthylcellulose ?
L'hydroxyéthylcellulose est un éther de cellulose produit en introduisant des groupes hydroxyéthyle dans la chaîne principale de la cellulose. Cette modification rend la cellulose soluble dans l'eau et lui confère des propriétés utiles d'épaississement et de contrôle rhéologique.
L'HEC est une substance non ionique. Elle ne présente pas la même charge électrique forte que les dérivés anioniques de la cellulose, tels que la carboxyméthylcellulose (CMC) ou la cellulose polyanionique (PAC). Cette structure non ionique explique en partie pourquoi l'HEC reste compatible avec de nombreuses solutions salines concentrées.
Lorsqu'il est correctement dispersé et hydraté, l'HEC forme une solution visqueuse limpide ou légèrement trouble. Cette solution présente généralement un comportement pseudoplastique ou de fluidification sous cisaillement. Elle peut présenter une viscosité relativement élevée sous faible cisaillement, mais devient plus facile à pomper lorsque le cisaillement augmente.
Cet équilibre est essentiel dans un fluide utilisé dans les champs pétroliers. Le fluide doit présenter une viscosité à faible cisaillement suffisante pour maintenir en suspension et transporter les solides, mais il ne doit pas entraîner de perte de charge inutile lors de la circulation.
Pourquoi le HEC est-il adapté aux fluides utilisés dans les champs pétroliers ?
Compatibilité avec la saumure
La tolérance au sel est l'une des principales raisons justifiant l'utilisation de l'hydroxyéthylcellulose dans les applications pétrolières.
Un épaississant ionique classique peut perdre sa solubilité ou sa viscosité lorsqu'il est exposé à des concentrations élevées d'ions sodium, calcium, magnésium, zinc, chlorure ou bromure. Le HEC est moins susceptible de précipiter simplement en raison de la présence d'ions de dureté.
Il peut être utilisé dans des systèmes contenant du chlorure de sodium, du chlorure de potassium, du chlorure de calcium, du bromure de calcium et des saumures d'halogénures mixtes. Cela le rend particulièrement utile lorsque le fluide doit allier une densité contrôlée à une faible teneur en matières solides.
Cependant, la tolérance au sel ne signifie pas que tous les grades HEC se comportent de la même manière dans toutes les saumures. Le type de sel, la densité de la saumure, la qualité de l'eau, la température, le degré de substitution et la concentration en polymère peuvent tous influencer le temps d'hydratation et la viscosité finale.
Il convient donc de reproduire la saumure en laboratoire plutôt que de la remplacer par de l'eau douce lors du criblage des produits.
Écoulement pseudoplastique
Les solutions HEC voient généralement leur viscosité diminuer à mesure que le taux de cisaillement augmente. Ce phénomène est appelé « fluidification par cisaillement » ou « écoulement pseudoplastique ».
Au repos ou sous faible cisaillement, les chaînes de polymère hydratées forment un réseau entrelacé. Ce réseau génère de la viscosité et contribue à ralentir la sédimentation du sable, des déblais de forage, du gravier ou d'autres matières en suspension.
Sous l'effet d'un cisaillement plus important à l'intérieur des pompes, des tuyaux, des buses et des passages d'écoulement étroits, les chaînes polymères s'alignent davantage dans le sens de l'écoulement. La résistance diminue et le fluide circule plus facilement.
Ce comportement peut être représenté par le modèle de loi de puissance :
tau = K × gamma^n
Dans ce modèle, tau est la contrainte de cisaillement, gamma est le taux de cisaillement, K est l'indice de consistance, et n est l'indice de comportement à l'écoulement. Une valeur de n Une valeur inférieure à 1 indique un comportement de fluidification sous cisaillement.
Ce modèle aide les ingénieurs à estimer le comportement d'un fluide dans différentes conditions de circulation. Une simple mesure de la viscosité ne suffit pas à décrire pleinement ce comportement. Il convient de mesurer à la fois la rhéologie à faible cisaillement, la réponse à fort cisaillement, la température et la formation de gel.
Développement limité du gel
L'HEC permet d'obtenir un écoulement pseudoplastique sans développer la forte résistance du gel caractéristique de certains autres systèmes épaississants. La formation limitée de gel facilite la remise en circulation après une période d'inactivité.
Cela s'avère utile lors des opérations de complétion et de reconditionnement, où une résistance excessive du gel peut entraîner une augmentation de la pression initiale de pompage. Parallèlement, le fluide doit conserver une viscosité à faible cisaillement suffisante pour assurer sa fonction de transport.
Le glossaire de SLB Energy décrit l'HEC comme un agent viscosifiant destiné aux saumures et aux fluides de fracturation salins, fluides de forage, les fluides de complétion et les fluides de forage. Il met également en évidence la rhéologie pseudoplastique, caractérisée par un développement pratiquement nul de la résistance du gel, comme une caractéristique importante.
Comportement en cas de perte de fluide
L'HEC est parfois présenté comme un additif destiné à réduire les pertes de fluide, mais cette affirmation doit être replacée dans son contexte.
Dans les saumures claires et dans de nombreux fluides utilisés pour le forage, l'HEC modifie principalement les propriétés rhéologiques. L'augmentation de la viscosité peut réduire la pénétration du liquide dans une formation perméable, mais l'HEC ne doit pas pour autant être considéré d'emblée comme un système complet de contrôle de la filtration.
Lorsqu'un contrôle rigoureux de la perte de fluide est nécessaire, la formulation peut nécessiter un additif spécifique contre la perte de fluide, des particules de pontage, une pastille réticulée ou tout autre traitement adapté à la formation.
Dans les coulis de ciment, certaines qualités de ciment HEC peuvent contribuer à limiter la perte d'eau. Cet effet doit être mis en balance avec la viscosité du coulis, sa pompabilité, son comportement à la prise et le développement de la résistance du ciment.
La question n'est pas simplement de savoir si le HEC réduit la perte de fluide. Il s'agit plutôt de déterminer si la formulation complète répond aux critères de filtration requis dans les conditions de pression et de température prévues.
Principales utilisations de l'HEC dans les opérations pétrolières
| Exploitation des gisements pétroliers | Fonction principale de HEC | Facteurs importants de conception |
|---|---|---|
| Fluides de forage et de perçage | Contrôle de la viscosité, transport des déblais, modification de l'écoulement | Type de saumure, teneur en matières solides, vitesse de cisaillement, exigences en matière de nettoyage des puits |
| Fluides de complétion | Viscosification des saumures claires, transport de matières solides, facilitation du déplacement | Densité du fluide, propreté, compatibilité avec la formation |
| Fluides de reconditionnement | Transport du sable et des débris, facilitation de la circulation et des interventions | Pompabilité, méthode de nettoyage, stabilité statique |
| Fracturation et gravier de remplissage | Transport de proppant ou de gravier et contrôle de la rhéologie | Résidus de polymère, système de rupture, température, cisaillement |
| Fluides de cimentation | Contrôle de la perte d'eau et ajustement des propriétés rhéologiques | Compatibilité avec le ciment, temps de prise, résistance à la compression |
| Fluides d'aide à la production | Saumures épaississantes utilisées dans les opérations d'intervention, de colmatage ou de déplacement | Composition de la saumure, température, exigences en matière de nettoyage |
HEC dans le domaine du forage et des fluides de forage
L'HEC peut être utilisé dans certains systèmes de forage à base d'eau et dans certains systèmes de forage par injection afin d'augmenter la viscosité et d'améliorer l'évacuation des déblais de forage.
À faible cisaillement, le fluide peut maintenir les particules en suspension et contribuer à les acheminer vers la surface. À des niveaux de cisaillement plus élevés, à proximité du trépan et à l'intérieur du circuit de circulation, la viscosité diminue. Cela permet un pompage plus fluide et réduit les résistances hydrauliques inutiles.
L'HEC peut également être testé dans des fluides à base de chlorure de potassium utilisés à proximité de schistes sensibles à l'eau. Le sel de potassium contribue à la stratégie d'inhibition des schistes, tandis que l'HEC contrôle la viscosité et le comportement au transport.
Il ne faut pas partir du principe que le HEC, à lui seul, assure la stabilité de toutes les formations schisteuses. La stabilité du puits dépend également de la densité de la boue de forage, de l'activité ionique, du contrôle de la filtration, des agents inhibiteurs, de la pression et des caractéristiques de la roche.
Les références techniques actuelles indiquent que l'HEC est moins couramment utilisé dans les boues de forage générales que le CMC, le PAC, la gomme xanthane et d'autres polymères de forage bien établis. C'est dans les systèmes à base de saumure, de forage, de complétion et de reconditionnement qu'il trouve sa principale application, là où une compatibilité avec les sels non ioniques et une formation de gel limitée sont requises.
Celui de Zhiwei CHE pour les fluides de forage des champs pétrolifères est présenté pour systèmes à base de saumure qui nécessitent une certaine viscosité, écoulement pseudoplastique, le transport des matières solides et un comportement de circulation constant.
Le HEC dans les fluides de finition
Un fluide de complétion est injecté dans un puits lors des opérations finales précédant le début de la production. Il peut être utilisé lors de la mise en place de filtres, de gaines, de vannes, de packers ou d'autres équipements de complétion.
Les saumures limpides sont largement utilisées car elles permettent d'obtenir la densité de fluide requise sans introduire de grandes quantités de solides en suspension. Conformément à la définition du fluide de complétion donnée par la SLB, ces fluides sont généralement filtrés avec soin afin de réduire le risque d'introduction de particules dans la zone proche du puits.
HEC permet d'augmenter la viscosité de ces saumures sans avoir recours à de l'argile ou à un autre épaississant solide permanent. Cette viscosité accrue favorise le transport du gravier, l'efficacité du déplacement et la gestion des fluides.
Comme l’HEC présente une fluidité à cisaillement décroissant, un fluide de complétion correctement formulé peut assurer la suspension à faible cisaillement tout en restant pompable pendant la circulation. Sa formation de gel limitée peut également contribuer à réduire la pression nécessaire pour relancer la circulation.
La protection contre la formation dépend toujours de l'ensemble du système. Il convient d'évaluer la pureté du polymère, la présence de matières non dissoutes, la filtration des fluides, le choix de l'agent de rupture, la compatibilité avec l'eau de formation et l'efficacité du nettoyage.
Celui de Zhiwei HEC pour les fluides de complétion est destiné à systèmes de saumure claire qui nécessitent un contrôle de la viscosité, un développement limité du gel et, éventuellement, une purification par voie acide.
Le HEC dans le domaine des fluides de reconditionnement
Lors d'opérations de remise en état, un fluide peut être amené à évacuer du sable, du tartre, des produits de corrosion ou d'autres débris hors du puits. Il peut également servir à assurer le contrôle du puits, la circulation, le déplacement et les interventions sur les équipements.
Le procédé HEC permet d'augmenter la capacité de transport d'une saumure à faible teneur en matières solides ou exempte de matières solides. Cela peut faciliter le transport des débris tout en réduisant la dépendance vis-à-vis de l'argile en suspension.
Un fluide de workover HEC adapté doit rester stable pendant la préparation et le pompage, mais doit également pouvoir être éliminé après l'opération. En fonction de la formulation, on peut envisager l'utilisation de systèmes de rupture à base d'acide, d'enzymes ou d'agents oxydants afin de réduire la viscosité.
Le choix du brise-roche ne doit pas se fonder uniquement sur la rapidité avec laquelle il détruit le polymère. Il doit également être compatible avec la métallurgie, les minéraux de la formation, les élastomères, les équipements de complétion et les exigences environnementales.
Le Zhiwei HEC Page consacrée aux fluides de reconditionnement met l'accent sur la viscosité de la saumure, l'écoulement pseudoplastique, la résistance limitée du gel et la maîtrise du fluide pendant l'intervention.
HEC dans les fluides de fracturation et de gravier-packing
L'HEC peut être utilisé comme agent viscosifiant dans les fluides de fracturation salins et comme polymère vecteur dans certains systèmes de gravier de remplissage.
Le fluide doit transporter l'agent de soutènement ou le gravier à travers les équipements de surface, les tubages, les perforations et les fractures. Une viscosité à faible cisaillement suffisante permet de ralentir la sédimentation des particules. Un comportement de fluidification sous cisaillement peut réduire la résistance au pompage pendant l'injection.
L'HEC a également été utilisé dans les cas où il est important d'obtenir un faible taux de résidus après la fragmentation. Un agent de fragmentation correctement choisi peut réduire le poids moléculaire du polymère après la mise en place, diminuer la viscosité du fluide et favoriser le reflux.
Une faible quantité de résidus ne signifie pas pour autant l'absence totale de dommages liés à la formation. La présence de polymère non dissous, une hydratation incomplète, une eau de mélange contaminée, un dosage excessif, une composition chimique inadaptée de l'agent de rupture ou une filtration insuffisante peuvent toujours affecter la perméabilité.
La température est un autre facteur déterminant. La viscosité d'une solution HEC classique diminue généralement à mesure que la température augmente. Les performances à haute température dépendent de la nuance, de la saumure, de la concentration, du temps de séjour, de l'exposition à l'oxygène, du cisaillement et de l'ensemble des stabilisants. Toute limite de température doit résulter d'un essai reproduisant les conditions réelles du puits.
HEC dans le domaine de la cimentation
L'HEC peut servir d'additif permettant de limiter les pertes d'eau et de modifier les propriétés rhéologiques de certains coulis de cimentation destinés aux puits de pétrole.
La réduction des pertes d'eau incontrôlées peut contribuer à maintenir la consistance de la boue et à préserver le rapport eau/ciment prévu. Cela revêt une importance particulière lorsque le ciment est pompé à travers des formations perméables.
La qualité et le dosage du HEC doivent être contrôlés avec soin. Une viscosité trop élevée peut augmenter la pression de pompage et nuire à la mise en œuvre du coulis. Le HEC peut également interagir avec les dispersants, les retardateurs, les accélérateurs, les antimoussants et d’autres adjuvants de ciment.
Une nuance à plus faible viscosité peut s'avérer plus adaptée lorsqu'il est nécessaire de limiter la perte d'eau sans augmenter de manière significative la consistance de la boue. Le choix final nécessite de réaliser des essais portant sur la perte de fluide, la rhéologie, l'eau libre, le temps de prise, la résistance à la compression et la compatibilité avec le ciment utilisé.
Le HEC dans les fluides d'aide à la production
L'HEC peut également être utilisé dans les fluides de colmatage, les pilules d'intervention, les saumures pures et d'autres fluides manipulés autour des puits de production.
Son rôle consiste généralement à contrôler la viscosité, à maintenir la suspension et à faciliter un déplacement en douceur. La formulation peut être adaptée en fonction de la densité du fluide, de la température prévue, de la charge en solides et de la méthode de nettoyage.
Celui de Zhiwei HEC pour les fluides de production pétrolière décrit l'HEC comme un agent viscosifiant non ionique destiné aux saumures de sodium, de potassium, de calcium et de bromure utilisées dans les opérations de soutien à la production.
Comment incorporer de l'HEC dans un fluide destiné aux champs pétroliers
Un mal mélange peut empêcher un enrobé HEC adapté d'atteindre les performances attendues. Lorsque la poudre sèche entre en contact avec l'eau trop rapidement, la surface de chaque particule peut s'hydrater en premier et former une couche gélatineuse. La matière sèche se retrouve alors piégée à l'intérieur, ce qui donne lieu à la formation de grumeaux communément appelés « yeux de poisson ».
Une procédure de mélange contrôlée permet de réduire ce risque.
- Nettoyez la cuve de mélange et assurez-vous qu'il ne reste aucun résidu de produit chimique incompatible.
- Ajoutez la quantité d'eau nécessaire ou la saumure préparée, puis lancez une circulation régulière.
- Ajoutez l'HEC progressivement à l'aide d'une trémie ou d'un doseur de poudre régulé. Ne versez pas les sacs entiers directement dans une cuve à faible cisaillement.
- Veillez à maintenir une agitation suffisante pour séparer les particules sans introduire trop d'air.
- Laissez le polymère se disperser avant de procéder à un ajustement important du pH. Les grades ayant subi un traitement de surface peuvent recourir à une hydratation différée pour améliorer la dispersion initiale.
- Poursuivre la circulation jusqu'à ce que l'hydratation soit terminée. Noter la durée de mélange, la température, le pH, la concentration en sel et les conditions de cisaillement.
- Mesurer la viscosité après le temps de repos spécifié. Ajouter les autres produits chimiques dans l'ordre validé et répéter l'essai rhéologique après chaque ajout important.
Une augmentation du pH ou de la température peut accélérer l'hydratation dans certains systèmes, mais il ne faut pas procéder ainsi avant que la poudre ne soit bien dispersée. Une hydratation rapide à un stade inapproprié peut favoriser la formation de grumeaux.
Les anciennes pratiques sur le terrain consistaient parfois à utiliser du diesel ou un autre hydrocarbure pour pré-humidifier le HEC. Les opérations actuelles doivent plutôt respecter les instructions du produit, la réglementation environnementale locale et les exigences de sécurité du site. Une poudre traitée en surface, une boue homologuée par le fournisseur ou un véhicule liquide compatible peuvent constituer une option plus sûre et mieux maîtrisée.
Problèmes courants et mesures correctives
| Problème | Cause possible | Réponse pratique |
|---|---|---|
| Yeux de poisson ou grumeaux de gel | L'ajout est trop rapide ou l'agitation est insuffisante | Réduire la vitesse d'alimentation et améliorer la dispersion de la poudre avant l'hydratation |
| La viscosité finale est trop faible | Hydratation incomplète, qualité inadaptée, température élevée ou incompatibilité avec la saumure | Prolongez la durée d'hydratation et répétez le test dans la saumure réelle |
| La viscosité continue d'augmenter | L'hydratation était incomplète lors de la première mesure | Mettre en place une procédure fixe de mélange et de repos |
| Pression excessive de la pompe | Le dosage est trop élevé ou la concentration présente un poids moléculaire excessif | Réduire la concentration ou opter pour une formule à plus faible viscosité |
| Mauvaise suspension des solides | La viscosité à faible cisaillement est insuffisante | Évaluer la concentration, le poids moléculaire et le profil rhéologique complet |
| La viscosité diminue pendant le stockage | Contamination microbienne, activité enzymatique, oxydation ou dégradation thermique | Vérifiez la qualité de l'eau et utilisez un programme de conservation adapté |
| Mousse excessive | Incorporation d'air ou incompatibilité avec les tensioactifs | Ajuster les conditions de mélange et évaluer un agent antimousse adapté |
| Nettoyage insuffisant | Action incomplète du disjoncteur ou concentration excessive en polymère | Optimiser le système de rupture en fonction des conditions du réservoir |
La qualité de l'eau mérite une attention particulière. Les eaux de surface et les eaux réutilisées peuvent introduire des micro-organismes, des enzymes, des matières en suspension ou des substances chimiques dissoutes susceptibles d'altérer l'hydratation et la stabilité au stockage.
L'ajout d'un biocide ou d'un conservateur adapté peut s'avérer nécessaire. Le choix doit respecter la réglementation locale et faire l'objet de tests de compatibilité. L'ajout d'un biocide après une perte importante de viscosité peut certes empêcher la poursuite de la prolifération microbienne, mais il ne permettra pas nécessairement d'inverser le processus de dégradation du polymère.
Comparaison entre l'HEC et d'autres polymères utilisés dans les champs pétroliers
| Polymère | Caractère ionique | Résistance typique | Principale limite |
|---|---|---|---|
| HEC | Non ionique | Compatibilité avec la saumure, écoulement pseudoplastique, formation limitée de gel | Contrôle autonome limité de la perte de fluide dans de nombreux systèmes transparents |
| CMC | Anionique | Contrôle de la viscosité et de la perte de fluide dans les boues à base d'eau | Les performances peuvent être affectées par une salinité et une dureté élevées |
| PAC | Anionique | Contrôle rigoureux de la filtration et performances des fluides de forage | Il convient de vérifier la compatibilité entre la qualité du matériau et la saumure |
| Gomme xanthane | Biopolymère anionique | Viscosité élevée à faible cisaillement et bonne suspension | La stabilité biologique et le comportement sous cisaillement élevé doivent être maîtrisés |
| Guar et guar modifié | Non ioniques ou modifiés | Haute viscosité et transport de l'agent de soutènement dans les fluides de fracturation | Les résidus, l'hydratation et le rendement du broyeur peuvent constituer des sources de préoccupation |
L'HEC est souvent choisi lorsque le système doit être compatible avec une saumure pure et présenter un comportement de fluidification sous cisaillement régulier. Le CMC et le PAC peuvent être privilégiés lorsque le contrôle de la filtration est la principale exigence. Le xanthane permet d'obtenir une suspension stable à faible cisaillement, tandis que les dérivés de guar restent couramment utilisés dans la fracturation hydraulique.
Le choix doit se fonder sur les performances du fluide plutôt que sur sa seule dénomination chimique.
Choix d'un grade Zhiwei HEC pour les essais sur les champs pétroliers
Zhiwei (Jinan) New Materials Co, Ltd. propose plusieurs grades de viscosité HEC. Pour les systèmes destinés aux champs pétroliers qui nécessitent un développement important de la viscosité, les grades HEC 100K et HEC 150K peuvent être envisagés comme premières options de sélection en laboratoire.
| Niveau Zhiwei | Viscosité publiée | Orientation possible du dépistage |
|---|---|---|
| HEC 100K | Brookfield LV, solution 1% à 25 °C : 3 401 à 5 500 mPa·s | Fluides de forage, de complétion, de remise en état ou d'aide à la production nécessitant une viscosité élevée tout en conservant une fluidité suffisante |
| HEC 150K | Brookfield LV, solution 1% à 25 °C : 5 501 à 8 000 mPa·s | Systèmes de saumure à forte teneur en solides nécessitant une viscosité à faible cisaillement plus élevée et un meilleur maintien de la suspension |
Zhiwei HEC 100K Il s'agit d'un produit de type HEC non ionique à haute viscosité. Ce produit est destiné aux systèmes à base d'eau nécessitant un fort pouvoir épaississant, un bon maintien en suspension et une manipulation stable.
Zhiwei HEC 150K offre une plage de viscosité plus étendue et peut être envisagé lorsqu'une contribution plus importante à la viscosité est requise.
Ces noms de modèles ne doivent pas se substituer aux essais sur les fluides. Une valeur mesurée dans une solution d'eau douce 1% à 25 °C ne permet pas de prédire directement les performances dans du bromure de calcium concentré, une saumure d'halogénures mixtes, un coulis de ciment chaud ou un fluide de fracturation soumis à un cisaillement.
Avant de recommander une nuance, le fournisseur doit disposer des informations suivantes : composition de la saumure, densité du fluide, rhéologie cible, profil de température, teneur en solides, équipement de mélange, méthode de nettoyage requise et autres additifs présents dans la formulation.
Un programme de qualification adéquat doit permettre de comparer les propriétés rhéologiques initiales et après vieillissement, le temps d'hydratation, la viscosité à faible cisaillement, le développement du gel, le comportement à la filtration, la stabilité thermique, la tolérance à la contamination, la formation de mousse et la réponse au briseur.
Questions fréquemment posées
Le HEC est-il soluble dans l'eau salée ?
L'HEC peut se dissoudre et augmenter la viscosité dans de nombreuses solutions salines, car il s'agit d'un produit non ionique. Il est couramment testé dans des saumures de sodium, de potassium, de calcium, de chlorure et de bromure.
La viscosité finale et le taux d'hydratation dépendent toujours de la qualité du matériau, de la concentration en sel, de la température, du pH et des conditions de mélange.
L'HEC est-il utilisé dans les boues de forage ?
L'HEC peut être utilisé dans certains fluides de forage et de perçage, en particulier dans les systèmes à base de saumure et à faible teneur en solides. Ce n'est pas le polymère le plus couramment utilisé dans toutes les boues de forage conventionnelles.
Le CMC, le PAC, le xanthane, l'amidon et d'autres additifs peuvent s'avérer plus adaptés lorsque l'objectif principal est le contrôle de la filtration, l'inhibition des schistes ou l'obtention d'un profil rhéologique différent.
Le HEC permet-il de réduire la perte de liquides ?
L'HEC peut réduire la circulation du fluide en agissant sur sa viscosité, et certaines qualités peuvent contribuer à limiter la perte d'eau dans les coulis de ciment. Dans de nombreuses saumures limpides, toutefois, il ne doit pas être considéré comme un additif autonome permettant à lui seul de limiter la perte de fluide.
Un système dédié de contrôle de la filtration peut néanmoins s'avérer nécessaire.
Pourquoi l'HEC est-il utile dans les fluides de complétion ?
L'HEC permet d'épaissir les saumures claires sans ajouter d'argile ni d'autre solide en suspension permanent. Il confère un comportement pseudoplastique au fluide, facilite le transport des solides et permet de limiter la formation de gel pendant les périodes de repos.
Ces propriétés permettent d'assurer le pompage, le refoulement, le transport de gravier et le nettoyage ultérieur.
La technologie HEC peut-elle être utilisée dans des puits à haute température ?
Le HEC peut être formulé pour une utilisation à haute température, mais sa viscosité diminue généralement à mesure que la température augmente. Ses performances dépendent de la durée d'exposition, de la composition de la saumure, du poids moléculaire, du cisaillement, de la teneur en oxygène et de l'ensemble des stabilisants.
La limite de température réelle doit être déterminée à l'aide d'essais de vieillissement et de rhéologie reproduisant les conditions régnant dans le puits.
Comment prévenir la formation de calculs HEC ?
Ajoutez la poudre petit à petit dans le liquide en mouvement tout en maintenant une agitation constante. Laissez les particules se disperser avant d'accélérer l'hydratation par une modification du pH ou l'ajout d'un autre produit chimique.
Une nuance HEC à hydratation retardée ou ayant subi un traitement de surface peut également réduire la formation d’effets « œil de poisson ».
De quelles informations un fournisseur HEC a-t-il besoin ?
Le fournisseur a besoin de connaître le type de fluide, la composition complète de la saumure, la densité, la viscosité cible, la température de fonctionnement, la teneur en matières solides, la procédure de mélange, les autres additifs ainsi que les exigences en matière de nettoyage.
Le simple fait d'indiquer le grade de viscosité demandé ne suffit pas pour formuler une recommandation fiable.
Conclusion
Dans les applications pétrolières, l'hydroxyéthylcellulose est particulièrement appréciée pour son caractère non ionique, sa compatibilité avec la saumure, son comportement pseudoplastique et sa capacité à augmenter la viscosité sans provoquer de formation excessive de gel.
Il peut être utilisé pour les fluides de forage et de forage en profondeur, les saumures de complétion, les fluides de reconditionnement, les systèmes de fracturation et de gravier de remplissage, les coulis de ciment et les fluides d'aide à la production. Son rôle précis varie en fonction de sa formulation.
Le HEC doit être choisi dans le cadre d'un système de fluides complet. La composition chimique de la saumure, la température, les contraintes de cisaillement, les exigences en matière de filtration, le contrôle microbien, le nettoyage et la compatibilité avec la formation sont autant de facteurs qui influencent le résultat.
Les modèles Zhiwei HEC 100K et HEC 150K constituent des points de départ pratiques pour la sélection de fluides de champ pétrolier à haute viscosité. Le choix final doit être fondé sur analyses en laboratoire dans des conditions réelles d'exploitation.