Elaboration et caractérisation rhéologique et physico-chimique d’un fluide de forage à base de bentonite et d’hydroxydes métalliques mixtes (MMH)

Abstract

L'utilisation des hydroxydes métalliques mixtes tri-cationique (Li +, Mg 2+, Al 3+) dans les fluides de forage à base d'eau, a donné naissance à une nouvelle ère et ouvre une perspective pour améliorer l'utilisation de la suspension bentonitique comme viscosifiant dans les fluides de forage. Notre travail sera donc, principalement consacré à l’étude du l’effet de ces hydroxydes métalliques mixtes sur le comportement rhéologique, physico-chimique et zêta métrique des suspensions des bentonites Algériennes (sodique et calcique) provenant de la région de Mostaganem, ainsi que la mise en point des formulations des différents fluides légers à base de MMH/Bentonite (sodique et calcique) et leur caractérisation physicochimique et rhéologique. L'utilisation des hydroxydes métalliques mixtes avec la bentonite algérienne a mis en évidence de nombreux avantages en termes de stabilité et d'amélioration des caractéristiques de la suspension. L'ajout de MMH permet l’augmentation de la limite d'élasticité de la suspension de Na-bentonite significativement avec une amélioration de la stabilité de la suspension (Potentiel Zêta), qui à 10% de MMH en poids de bentonite donne les meilleures propriétés en termes de stabilité et limite d'élasticité pour la Na-bentonite malgré sa teneur en impuretés. Malgré la limite de gonflement de la Ca-bentonite, l’association des MMH avec ce type d’argile, le cation monovalent (Li+) provenant des MMH a une tendance de substituer le cation interfoliaire Ca2+, et obtenir la dispersion maximum pour Ca-bentonite en présentant une excellente propriété d’hydratation. La Ca-Bentonite présente aussi une excellente propriété rhéologique avec l’ajout de 15% du MMH (du poids de Ca-bentonite) est apparaît significativement dans l’augmentation de la limite d'élasticité de la suspension de Ca-bentonite et dans l’amélioration de la stabilité de la suspension (Potentiel Zêta). Toutes les courbes rhéologiques obtenues montrent un caractère pseudo plastique (rhéofluidifiant) où la viscosité augmente avec l’augmentation dans la concentration du MMH et diminue avec l’augmentation du taux de cisaillement suivant le modèle Herschel Bulkley. L’amidon réticulé, par son action d’emprisonner les molécules d’eau entre ces chaînes ramifiées neutres, en occurrence la diminution de la phase continue libre (eau) dans le système. Comme ce réducteur de filtrat est neutre, sa structure ramifiée ne réagit pas avec la bentonite et ne capte pas les cations hautement positifs de notre MMH. Les fluides de forage formulés ont montré un comportement rhéologique pseudo plastique correspondant à celui de Herschel Bulkley avec une très grande valeur en terme de contrainte seuil (yield value) et des gels importants qui peuvent aider à suspendre les déblais au cours du forage