ISO 10416:2008
(Main)Petroleum and natural gas industries — Drilling fluids — Laboratory testing
Petroleum and natural gas industries — Drilling fluids — Laboratory testing
ISO 10416:2008 provides procedures for the laboratory testing of both drilling-fluid materials and drilling-fluid physical, chemical and performance properties. It is applicable to both water-based and oil-based drilling fluids, as well as the base or “make-up” fluid. ISO 10416:2008 is not applicable as a detailed manual on drilling fluid control procedures. Recommendations regarding agitation and testing temperature are presented because the agitation history and temperature have a profound effect on drilling fluid properties.
Industries du pétrole et du gaz naturel — Fluides de forage — Essais en laboratoire
L'ISO 10416:2008 fournit des modes opératoires pour les essais de laboratoire à la fois en ce qui concerne les matériaux de fluides de forage et les propriétés physiques, chimiques et les performances des fluides de forage. Elle est applicable aux fluides de forage à base d'eau et aux fluides de forage à base d'huile, de même qu'au fluide de base ou au fluide de «constitution». Elle n'est pas applicable en tant que manuel détaillé relatif aux modes opératoires de contrôle des fluides de forage. Des recommandations en ce qui concerne l'agitation et la température d'essais sont présentées du fait que l'historique de l'agitation et la température ont un effet profond sur les propriétés des fluides de forage.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10416
Second edition
2008-06-01
Petroleum and natural gas industries —
Drilling fluids — Laboratory testing
Industries du pétrole et du gaz naturel — Fluides de forage — Essais
en laboratoire
Reference number
©
ISO 2008
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ii © ISO 2008 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. vii
Introduction . viii
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols and abbreviations .3
5 Barite.6
5.1 Principle.6
5.2 Reagents and apparatus .6
5.3 Sampling.7
5.4 Calculation of moisture content.7
5.5 Sieve analysis .7
5.6 Sedimentation analysis.8
6 Barite performance.12
6.1 Principle.12
6.2 Reagents and apparatus .12
6.3 Base drilling fluid preparation.13
6.4 Rheology test .13
6.5 Calculation.14
7 Abrasiveness of weighting materials .14
7.1 Principle.14
7.2 Reagents and apparatus .15
7.3 Determination of abrasion .15
8 Mercury in drilling fluid barite .17
8.1 Principle.17
8.2 Reagents and apparatus .17
8.3 Preparation of standards .19
8.4 Sample digestion .19
8.5 Check for recovery of Hg during digestion.20
8.6 Analysis of standards and samples.20
8.7 Calculation.20
9 Cadmium and lead in drilling fluid barite .21
9.1 Principle.21
9.2 Reagents and apparatus .21
9.3 Preparation of combined cadmium and lead standards .22
9.4 Sample digestion .22
9.5 Analysis of standards and samples.22
9.6 Calculation.23
10 Arsenic in drilling fluid barite .23
10.1 Principle.23
10.2 Reagents and apparatus .24
10.3 Preparation of standards .25
10.4 Sample digestion .25
10.5 Analysis of standards and samples.26
10.6 Calculation.26
11 Bridging materials for regaining circulation.26
11.1 Principle . 26
11.2 Apparatus. 27
11.3 Preparation of test drilling fluid. 27
11.4 Static slot test. 27
11.5 Dynamic slot test . 28
11.6 Static marble bed test. 28
11.7 Dynamic marble bed test. 28
11.8 Static ball bearings (BB shot) bed test . 29
11.9 Dynamic ball bearings (BB shot) bed test.29
12 Filtration-control agents. 29
12.1 Principle . 29
12.2 Reagents and apparatus . 29
12.3 General instructions for preparation of base drilling fluids . 31
12.4 Salt-saturated drilling fluid. 31
12.5 High-hardness, salt-saturated drilling fluid. 32
12.6 10 % potassium chloride (KCl) drilling fluid. 32
12.7 Pre-hydrated bentonite slurry. 33
12.8 Modified seawater drilling fluid . 33
12.9 Low-salinity drilling fluid. 33
12.10 Lime-treated drilling fluid . 34
12.11 Low solids, non-dispersed drilling fluid . 34
12.12 Freshwater lignosulfonate drilling fluid. 35
12.13 Initial performance test. 35
12.14 Performance after heat ageing . 36
13 Methylene blue test for drilled solids and commerical bentonite. 36
13.1 Methylene blue capacity of drill solids . 36
13.2 Methylene blue capacity of commercial bentonite. 39
13.3 Solids content. 40
14 Deflocculation test for thinner evaluation . 41
14.1 Principle . 41
14.2 Reagents and apparatus . 42
14.3 Procedure for moisture content . 43
14.4 Calculation of moisture content . 43
14.5 Preparation of drilling fluid base. 43
14.6 Calculation. 44
14.7 Determination of rheological properties. 44
14.8 Calculation of thinner efficiency. 46
15 Testing base oils used in drilling fluids. 46
15.1 General . 46
15.2 Reagents and apparatus . 46
15.3 Density, relative density (specific gravity), or API gravity-hydrometer method (see
ISO 3675). 46
15.4 Density and relative density of liquids using a digital density meter (see ASTM D 4052) . 47
15.5 Kinematic viscosity of transparent and opaque oils — Calibrated capillary tube method
(see ISO 3104). 47
15.6 Distillation (see ISO 3405) . 47
15.7 Aniline point and mixed aniline point (see ISO 2977:1997). 48
15.8 Pour point (see ISO 3016). 48
15.9 Flash point by Pensky-Martens closed tester (see ISO 2719) . 49
15.10 Aromatics content (see IP 391 or ASTM D 5186). 49
16 Potassium ion content — Ion-selective electrode method. 50
16.1 Principle . 50
16.2 Reagents and apparatus . 50
16.3 Preparation of electrodes. 51
16.4 Operational check of electrode system . 51
16.5 Measurements using a meter with direct concentration readout capability . 52
iv © ISO 2008 – All rights reserved
16.6 Measurements with instruments that provide either a digital or an analogue readout in
millivolts .52
17 Calcium ion content — Ion-selective electrode method.53
17.1 Principle.53
17.2 Reagents and apparatus .53
17.3 Preparation of electrodes .54
17.4 Operational check of electrode system.55
17.5 Measurements using a meter with direct concentration readout capability .55
17.6 Measurements with instruments that provide either a digital or an analogue readout in
millivolts .55
18 Sodium ion content — Ion-selective electrode method .56
18.1 Principle.56
18.2 Reagents and apparatus .57
18.3 Preparation and operational check of the electrode system .57
18.4 Measurements using a meter with a direct concentration-readout capability.58
18.5 Measurements using a meter with readout in millivolts.58
19 Density of solids — Stereopycnometer method.59
19.1 Principle.59
19.2 Apparatus .59
19.3 Procedure — Stereopycnometer method.59
19.4 Calculation — Stereopycnometer method .60
20 Density of solids — Air comparison pycnometer method .61
20.1 Principle.61
20.2 Apparatus .61
20.3 Procedure — Air comparison pycnometer method .61
20.4 Calculation — Air comparison pycnometer method.61
21 Ageing of water-based drilling fluids.62
21.1 Principle.62
21.2 Practices common to preparation, handling and testing over all temperature ranges.62
21.3 Drilling fluid sample preparation and ageing at ambient temperature .63
21.4 Drilling fluid ageing at moderate temperatures [ambient to 65 °C (150 °F)].64
21.5 Drilling fluid ageing at substantially elevated temperatures [over 65 °C (150 °F)] .66
21.6 Inertness and chemical compatibility in high-temperature ageing cells.68
21.7 Obtaining supplies and services for the ageing of drilling fluid samples.69
22 Ageing of oil-based drilling fluids.69
22.1 Principle.69
22.2 Apparatus .70
22.3 Practices common to preparation, handling and testing over all temperature ranges.71
22.4 Drilling fluid ageing at ambient temperatures .72
22.5 Drilling fluid ageing at moderate temperatures [ambient to 65 °C (150 °F)].73
22.6 Drilling fluid ageing at substantially elevated temperatures [over 65 °C (150 °F)] .74
22.7 Inertness and chemical compatibility in high-temperature ageing cells.75
22.8 Obtaining supplies and services for the ageing of drilling fluid samples.76
23 Shale-particle disintegration test by hot rolling .76
23.1 Principle.76
23.2 Reagents and apparatus .77
23.3 Procedure .77
23.4 Calculation.78
24 Drilling fluid materials — High-viscosity polyanionic cellulose (PAC-HV) (regular).79
24.1 Principle.79
24.2 Determination of moisture content.79
24.3 Procedures with test fluid containing PAC-HV.80
25 Drilling fluid materials — Low-viscosity polyanionic cellulose (PAC-LV).82
25.1 Principle.82
25.2 Determination of moisture content.83
25.3 Procedures with test fluid containing PAC-LV . 83
26 Preparation and evaluation of invert-emulsion drilling fluids. 86
26.1 Principle . 86
26.2 Reagents and apparatus . 86
26.3 Mixing of the initial drilling fluid. 87
26.4 Testing the properties of the initial drilling fluid . 88
26.5 Preparation of the sample contaminated by seawater. 88
26.6 Preparation of the sample contaminated by base evaluation clay. 89
26.7 Preparation of the sample contaminated by mixed-salt brine . 89
26.8 Procedure for hot-rolling. 89
26.9 Procedure for static ageing. 89
26.10 Procedure for testing after heat ageing. 90
27 High-temperature/high-pressure filtration testing of drilling fluids using the permeability
plugging apparatus and cells with set-screw-secured end caps. 90
27.1 Principle . 90
27.2 Safety considerations. 90
27.3 Apparatus — Permeability-plugging apparatus (PPA) with set-screw-secured end caps. 92
27.4 Procedure for high-temperature/high-pressure (HTHP) filtration. 94
27.5 Test conclusion and disassembly. 97
27.6 Data reporting. 99
28 High-temperature/high-pressure filtration testing of drilling fluids using the permeability-
plugging apparatus and cells with threaded end caps . 100
28.1 Principle . 100
28.2 Safety considerations. 100
28.3 Apparatus — Permeability-plugging apparatus (PPA) with threaded end caps . 102
28.4 Procedure for high-temperature/high-pressure (HTHP) filtration. 104
28.5 Test conclusion and disassembly. 106
28.6 Data reporting. 108
Bibliography . 109
vi © ISO 2008 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 10416 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures
for petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 3, Drilling and completion fluids,
and well cements.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10416:2002), which has been technically
revised.
Introduction
This International Standard, which establishes testing methodologies for drilling fluid materials, is based on
[2]
API RP 13I, seventh edition/ISO 10416:2002 . This International Standard was developed in response to a
demand for more exacting testing methodologies. The tests contained herein were developed over several
years by a group of industry experts and were identified as being those which can yield reproducible and
accurate results. The tests are anticipated to be performed in a laboratory setting, but can be applicable in a
field situation with more rigorous apparatus and conditions than normally found in a drilling fluid field-test kit.
These tests are designed to assist in the evaluation of certain parameters for drilling fluids, with these
properties not necessarily used for the maintenance of a drilling fluid in field use. The tests provide either
more precision or different properties than those given in the field-testing standards ISO 10414-1 and
ISO 10414-2.
It is necessary that users of this International Standard be aware that further or differing requirements can be
needed for individual applications. This International Standard is not intended to inhibit a vendor from offering,
or the purchaser from accepting, alternative equipment or engineering solutions for the individual application.
This may be particularly appropriate where there is innovative or developing technology. Where an alternative
is offered, the vendor should identify any variations from this International Standard and provide details.
As with any laboratory procedure requiring the use of potentially hazardous chemicals, the user is expected to
have received proper knowledge and training in the use and disposal of these chemicals. The user is
responsible for compliance with all applicable local, regional, and national regulations for worker and local
health, safety and environmental liability.
This International Standard contains footnotes giving examples of apparatus, reagents and sometimes the
supplier(s) of those materials that are available commercially. This information is given for the convenience of
users of this International Standard and does not constitute an endorsement by ISO of the products named.
Equivalent products may be used if they can be shown to lead to the same results.
viii © ISO 2008 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10416:2008(E)
Petroleum and natural gas industries — Drilling fluids —
Laboratory testing
1 Scope
This International Standard provides procedures for the laboratory testing of both drilling fluid materials and
drilling fluid physical, chemical and performance properties. It is applicable to both water-based and oil-based
drilling fluids, as well as the base or “make-up” fluid.
It is not applicable as a detailed manual on drilling fluid control procedures. Recommendations regarding
agitation and testing temperature are presented because the agitation history and temperature have a
profound effect on drilling fluid properties.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 91-1:1992, Petroleum measurement tables — Part 1: Tables based on reference temperatures of 15 °C
and 60 °F
ISO 2719, Determination of flash point — Pensky-Martens closed cup method
ISO 2977:1997, Petroleum products and hydrocarbon solvents — Determination of aniline point and mixed
aniline point
ISO 3007, Petroleum products and crude petroleum — Determination of vapour pressure — Reid method
ISO 3016, Petroleum products — Determination of pour point
ISO 3104, Petroleum products — Transparent and opaque liquids — Determination of kinematic viscosity and
calculation of dynamic viscosity
ISO 3405:2000, Petroleum products — Determination of distillation characteristics at atmospheric pressure
ISO 3675, Crude petroleum and liquid petroleum products — Laboratory determination of density —
Hydrometer method
ISO 3696:1987, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 3839, Petroleum products — Determination of bromine number of distillates and aliphatic olefins —
Electrometric method
ISO 10414-1:2008, Petroleum and natural gas industries — Field testing of drilling fluids — Part 1: Water-
based fluids
1)
ISO 10414-2:— , Petroleum and natural gas industries — Field testing of drilling fluids — Part 2: Oil-based
fluids
1) To be published. (Revision of ISO 10414-2:2002)
2)
ISO 13500:— , Petroleum and natural gas industries — Drilling fluid materials — Specifications and tests
ASTM D 1141, Standard Practice for the Preparation of Substitute Ocean Water
ASTM D 4052, Standard Test Method for Density and Relative Density of Liquids by Digital Density Meter
ASTM D 5186, Standard Test Method for Determination of Aromatic Content and Polynuclear Aromatic
Content of Diesel Fuels and Aviation Turbine Fuels by Supercritical Fluid Chromatography
ASTM E 100, Standard Specification for ASTM Hydrometers
IP 391, Petroleum products — Determination of aromatic hydrocarbon types in middle distillates — High
performance liquid chromatography method with refractive index detection
3 Terms and definitions
3.1
ACS reagent grade
chemical which meets purity standards as specified by the American Chemical Society (ACS)
3.2
base oil
solids- and water-free hydrocarbon oil, commonly used in the drilling fluid industry for preparation and/or
dilution of an oil-based drilling or completion fluid
NOTE 1 Commonly used base oils are often termed “mineral oils”, “solvent oils” or “absorber oils” and also include the
“diesel oils”.
NOTE 2 See Clause 15.
3.3
darcy
k
permeability of a porous medium, where one darcy is the flow of a single-phase fluid of 1 cP viscosity that
completely fills the voids of the porous medium, flowing through the medium under conditions of viscous flow
3 −1 −2
at a rate of 1 cm⋅s •cm cross-sectional area, and under a pressure or equivalent hydraulic gradient of
−1
1 atm•cm
NOTE 1 cP = 1 mPa⋅s.
3.4
flash side
side containing residue (“flash”) from stamping and with concave indentations
3.5
quarter, verb
mix and divide into four specimens to assure homogeneity of specimens
3.6
spurt loss
volume of fluid that passes through the filtration medium before a filter cake is formed
3.7
tube sampling
sampling method comprising withdrawal of powdered sample from bag or bulk via a cylindrical device pushed
into the sample, locked shut and withdrawn
2) To be published. (Revision of ISO 13500:2006)
2 © ISO 2008 – All rights reserved
4 Symbols and abbreviations
AA atomic absorption spectroscopy
ACS American Chemical Society
API American Petroleum Institute
ASTM American Society for Testing and Materials
BB ball bearings
C concentration
C concentration of bentonite, in kilograms per cubic metre;
B,A
C concentration of bentonite, in pounds per barrel;
B,B
C is the concentration of drilled solids, in kilograms per cubic metre
DS,A
C is the concentration of drilled solids, in pounds per barrel
DS,B
C concentration of low gravity solids, in kilograms per cubic metre;
LG,A
C concentration of low gravity solids, in pounds per barrel;
LG,B
C average methylene blue capacity for all low-gravity solids, in milliequivalents per hundred grams
MBT-AVE
(meq/100 g)
C methylene blue capacity of commercial bentonite, in milliequivalents per hundred grams
MBT-B
(meq/100 g)
C methylene blue capacity of drill solids, in milliequivalents per hundred grams (meq/100 g)
MBT-DS
CAS Chemical Abstracts Service, a division of ACS
d inner diameter
D outer diameter
DCP direct current plasma
DS drill solids
E bentonite equivalent, expressed in kilograms per cubic metre
BE,A
E bentonite equivalent, expressed in pounds per barrel;
BE,B
e thinner efficiency, in percent
EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
F the performance index (mathematical symbol)
PI
H corrected hydrometer reading (the hydrometer reading minus composite correction)
c
HTHP high-temperature, high-pressure
ICP inductively coupled plasma
IP standards issued by Energy Institute (formerly, Institute of Petroleum)
ISA ionic strength adjuster
ISE ion-selective electrode
LGS low-gravity solids
MBT methylene blue test
a abrasion, in milligrams per minute
G 10 s gel reading
10 s
G 10 min gel reading
10 min
l effective depth of hydrometer, in centimetres (see Table 2)
m mass of arsenic in the digested sample, in micrograms
As
m initial blade mass, in milligrams
b
m mass of a commercial bentonite sample, in grams
B
m mass of water required for solids adjustment, in grams
h
m specified mass of suspension, in grams
l
m mass of a dry sample, in grams
d
m mass of drill solids sample, in grams
DS
m final blade mass, in milligrams
f
m mass of mercury in the digested sample, in micrograms
Hg
m mass of original sample, in grams
o
m mass of residue, in grams
r
m mass of sample, in grams
s
PAC-HV high-viscosity polyanionic cellulose
PAC-LV low-viscosity polyanionic cellulose
PI performance index
P phenolphthalein alkalinity of the drilling fluid
df
PPA permeability plugging apparatus
PPT permeability plugging test
p performance of reference thinner, for example yield point or gel strength as determined in
r
accordance with ISO 10414-1
p performance of test sample, for example yield point or gel strength as determined in accordance
s
with ISO 10414-1
4 © ISO 2008 – All rights reserved
PTFE polytetrafluoroethylene
t time at initial reading, in minutes
t time at final reading, in minutes
w mass fraction of arsenic in the sample, in micrograms per gram
As
w mass fraction of cadmium in the sample, in micrograms per gram
Cd
w mass fraction of sample in suspension, in percent
d
w moisture content, as percent mass fraction
h
w mass fraction of solids, in percent
s
w mass fraction of mercury in the sample, in micrograms per gram
Hg
w part of material finer than the sieve, in percent (mass fraction)
f
w mass fraction of lead in the sample, in micrograms per gram
Pb
w mass recovery (mass residue), expressed as a mass fraction in percent
r
t time, in minutes
V volume of methylene blue solution used in titration, in millilitres
V volume of filtrate collected between 7,5 min and 30 min, in millilitres
c
V corrected volume of filtrate, in millilitres
f
V volume of solution, in millilitres
o
V volume of sample, in millilitres
s
V PPT volume, in millilitres
PPT
V spurt loss, in millilitres
V filtrate volume after 7,5 min, in millilitres
7,5
V filtrate volume after 30 min, in millilitres
v static filtration rate (velocity of flow), in millilitres per minute
f
Y yield point, in pascals
P
ρ density, in grams per millilitre
ρ density of cadmium in the digested sample, in micrograms per millilitre
Cd
ρ density of lead in the digested sample, in micrograms per millilitre
Pb
η viscosity of water at test temperature, in centipoise (cP) (see Table 1)
η apparent viscosity
A
η plastic viscosity, in centipoise
P
η viscosity reading at 600 r/min, in millipascal seconds
5 Barite
5.1 Principle
Fines are the particles of 2 µm to 10 µm equivalent spherical diameter and are considered detrimental to
drilling fluids at high concentrations. Both sieve analysis and sedimentation methods for determining fines
concentration are described in 5.2 to 5.6.
5.2 Reagents and apparatus
5.2.1 Dispersant solution.
Prepare a solution of 40 g sodium hexametaphosphate and approximately 3,6 g sodium carbonate diluted to
1 l with deionized or distilled water. Sodium carbonate is used to adjust the pH of the solution to 9,0 or slightly
less. After the initial pH adjustment, check the pH each day the solution is used. When the pH falls below 8,0,
discard the solution.
5.2.2 Oven, capable of maintaining a temperature of 105 °C ± 3 °C (220 °F ± 5 °F).
5.2.3 Mixer, capable of operation at 11 500 r/min ± 300 r/min under load, with single corrugated impeller
3)
approximately 25,4 mm (1 in) in diameter .
5.2.4 Container, for mixing, 180 mm (7-1/8 in) deep, d = 97 mm (3-3/4 in) at top and 70 mm (2-3/4 in) at
4)
bottom .
5.2.5 Sieves, of mesh sizes 75 µm, 45 µm and 30 µm, having a diameter of 76 mm (3,0 in) and a depth of
64 mm (2,5 in) from the top of the frame to the wire cloth.
5.2.6 Stopwatch, with direct-reading counter and an accuracy of 0 min to 25 min over the test interval.
5.2.7 Stopper, rubber, size 13 [diameters 68 mm (2-2/3 in) top and 58 mm (2-1/4 in) bottom].
5.2.8 Wash bottles, one containing 125 ml dispersant solution diluted to 1 l with deionized water, and one
with deionized water.
5.2.9 Balance, accuracy ± 0,01 g.
5.2.10 Thermometer, with a scale reading 16 °C to 32 °C (60 °F to 90 °F), accurate to 0,5 °C (1 °F).
5.2.11 Beaker, 250 ml.
5.2.12 Water bath or constant-temperature room, capable of maintaining a convenient constant
temperature at or near 20 °C (68 °F).
5.2.13 Cylinder, glass sedimentation, 457 mm (18,0 in) high and 63,5 mm (2,5 in) in diameter, and marked
for a volume of 1 l (see ASTM D 422).
5.2.14 Hydrometer, ASTM No. 151H, conforming to ASTM E 100, graduated to read the specific gravity of
the suspension.
3) Multimixer Model 9B with B29 impeller is an example of a suitable product available commercially. This information is
given for the convenience of users of this International Standard and does not constitute an endorsement by ISO of this
product.
4) Hamilton Beach Mixer Cup No. M110-D is an example of
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10416
Deuxième édition
2008-06-01
Industries du pétrole et du gaz naturel —
Fluides de forage — Essais en laboratoire
Petroleum and natural gas industries — Drilling fluids — Laboratory
testing
Numéro de référence
©
ISO 2008
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Version française parue en 2010
Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .vii
Introduction.viii
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Symboles et abréviations .3
5 Baryte.6
5.1 Principe.6
5.2 Réactifs et appareillage .6
5.3 Echantillonnage.7
5.4 Calcul de la teneur en humidité .7
5.5 Analyse par tamisage.8
5.6 Analyse par sédimentation.8
6 Performances de la baryte.13
6.1 Principe.13
6.2 Réactifs et appareillage .13
6.3 Préparation du fluide de forage de base.14
6.4 Essai de rhéologie.15
6.5 Calcul.15
7 Caractère abrasif des matériaux alourdissants .16
7.1 Principe.16
7.2 Réactifs et appareillage .16
7.3 Détermination de l'abrasion .17
8 Mercure dans la baryte du fluide de forage.19
8.1 Principe.19
8.2 Réactifs et appareillage .19
8.3 Préparation des étalons.21
8.4 Digestion de l'échantillon .21
8.5 Contrôle de la récupération du Hg au cours de la digestion.22
8.6 Analyses des étalons et des échantillons .22
8.7 Calcul.22
9 Cadmium et plomb dans la baryte de fluide de forage.23
9.1 Principe.23
9.2 Réactifs et appareillage .23
9.3 Préparation d'étalons de cadmium et de plomb combinés.24
9.4 Digestion de l'échantillon .24
9.5 Analyse des étalons et des échantillons .25
9.6 Calcul.25
10 Arsenic dans la baryte pour fluide de forage .26
10.1 Principe.26
10.2 Réactifs et appareillages .26
10.3 Préparation des étalons.28
10.4 Digestion de l'échantillon .28
10.5 Analyses des étalons et des échantillons .28
10.6 Calcul.29
11 Matériaux de pontage pour obtenir à nouveau une circulation.29
11.1 Principe.29
11.2 Appareillage .29
11.3 Préparation du fluide de forage d'essai .30
11.4 Essai de fente statique.30
11.5 Essai de fente dynamique.31
11.6 Essai statique d'un lit de billes.31
11.7 Essai dynamique de lit de billes.31
11.8 Essai statique de lit de roulement à billes (billes BB shot).32
11.9 Essai dynamique de lit de billes de roulement à billes (billes BB shot).32
12 Agents de maîtrise de filtration.32
12.1 Principe.32
12.2 Réactifs et appareillage.32
12.3 Instructions générales pour la préparation de fluide de forage de base.34
12.4 Fluide de forage saturé en sel .34
12.5 Fluide de forage saturé en sel de dureté élevée.35
12.6 Fluide de forage au chlorure de potassium à 10 % (KCl) .35
12.7 Boue de bentonite pré-hydratée.36
12.8 Fluide de forage modifié à l'eau de mer .36
12.9 Fluide de forage de faible salinité.37
12.10 Fluide de forage traité à la chaux.37
12.11 Fluide de forage non dispersé à faible teneur en particules solides .38
12.12 Fluide de forage au lignosulfate et à l'eau douce.38
12.13 Essai de performances initiales.39
12.14 Performances après un vieillissement thermique.39
13 Essai au bleu de méthylène pour les solides forés et la bentonite du commerce .40
13.1 Capacité au bleu de méthylène des solides de fluide de forage. .40
13.2 Capacité au bleu de méthylène de bentonite du commerce .43
13.3 Teneur en solides .44
14 Essai de défloculation pour l'évaluation du fluidifiant .45
14.1 Principe.45
14.2 Réactif et appareillage.46
14.3 Mode opératoire pour la teneur en humidité .47
14.4 Calcul de la teneur en humidité.48
14.5 Préparation de la base de fluide de forage .48
14.6 Calcul .48
14.7 Détermination des propriétés rhéologiques .49
14.8 Calcul de l'efficacité du fluidifiant.50
15 Essai d'huiles de base utilisées dans les fluides de forage.51
15.1 Généralités .51
15.2 Réactifs et appareillages.51
15.3 Méthode par la masse volumique, la densité relative (densité) ou l'hydromètre de gravité
API (voir l'ISO 3675).51
15.4 Masse volume et densité relative de liquides en utilisant un appareil de mesure de
densité numérique (voir l'ASTM D 4052) .52
15.5 Viscosité cinématique d'huiles transparentes et opaques – Méthodes au tube capillaire
étalonné (voir l'ISO 3104).52
15.6 Distillation (voir l'ISO 3405) .52
15.7 Point d'aniline et point d'aniline en mélange (voir l'ISO 2977:1997) .53
15.8 Point d'écoulement (voir l'ISO 3016).53
15.9 Point d'éclair par l'appareil d'essai en vase clos de Pensky-Martens (voir l'ISO 2719) .54
15.10 Teneur en aromatiques (voir l'IP 391 ou l'ASTM D 5186).54
16 Teneur en ions potassium — Méthode par électrode à sélectivité d'ions.55
16.1 Principe.55
16.2 Réactifs et appareillage.55
16.3 Préparation des électrodes.57
16.4 Vérification fonctionnelle du système d'électrodes.57
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
16.5 Mesurages utilisant un appareil de mesure ayant une capacité de mesure de
concentration directe .57
16.6 Mesurage avec des instruments qui fournissent une mesure numérique ou une mesure
analogique en millivolts.58
17 Teneur en ions calcium — Méthode par l'électrode à sélectivité ionique.59
17.1 Principe.59
17.2 Réactifs et appareillage .59
17.3 Préparation des électrodes .60
17.4 Contrôle fonctionnel du système d'électrodes .61
17.5 Mesurage utilisant un appareil de mesure ayant une capacité de mesure de concentration
directe.61
17.6 Mesurages avec des instruments qui fournissent une mesure numérique ou une mesure
analogique en millivolts.62
18 Teneur en ions sodium – Méthode par électrode à sélectivité ionique .62
18.1 Principe.62
18.2 Réactifs et appareillage .63
18.3 Préparation et contrôle fonctionnel du système d'électrodes .64
18.4 Mesurages utilisant un appareil de mesure ayant une capacité de lecture de
concentration directe .64
18.5 Mesurages utilisant l'appareil de mesure permettant une mesure en millivolts .65
19 Masse volumique de particules solides — Méthode du stéréopycnomètre .65
19.1 Principe.65
19.2 Appareillage .66
19.3 Mode opératoire — Méthode du stéréopycnomètre .66
19.4 Calcul — Méthode avec le stéréopycnomètre.67
20 Masse volumique de solides — Méthode avec le pycnomètre de comparaison à air .67
20.1 Principe.67
20.2 Appareillage .67
20.3 Mode opératoire — Méthode avec le pycnomètre de comparaison à air .68
20.4 Calcul — Méthode avec le pycnomètre de comparaison à air.68
21 Vieillissement de fluides de forage à base d'eau.68
21.1 Principe.68
21.2 Pratiques communes à la préparation, à la manipulation et aux essais sur toutes les
plages de température .69
21.3 Préparation de l'échantillon de fluides de forage et vieillissement à la température
ambiante.70
21.4 Vieillissement d'un fluide de forage à des températures ambiantes [ambiante à 65 °C
(150 °F)] .72
21.5 Vieillissement de fluide de forage à des températures assez élevées [au-dessus de 65 °C
(150 °F)] .73
21.6 Caractère inerte et compatibilité chimique dans les cellules de vieillissement à haute
température.76
21.7 Obtention de fournitures et de services pour le vieillissement d'échantillons de fluides de
forage.77
22 Vieillissement de fluides de forage à base d'huile.78
22.1 Principe.78
22.2 Appareillage .78
22.3 Pratiques communes à la préparation, la manipulation et les essais sur toutes les plages
de température.80
22.4 Vieillissement des fluides de forage aux températures ambiantes .81
22.5 Vieillissement d'un fluide de forage à des températures modérées [ambiantes jusqu'à
65 °C (150 °F)] .82
22.6 Vieillissement du fluide de forage à des températures sensiblement élevées [supérieures
à 65 °C (150 °F)] .83
22.7 Caractère inerte et compatibilité chimique dans les cellules de vieillissement à haute
température.85
22.8 Obtention de fournitures et de services pour le vieillissement d'échantillons de fluide de
forage .85
23 Essai de désintégration de particules d'argile litée par roulage à chaud.86
23.1 Principe.86
23.2 Réactifs et appareillage.87
23.3 Mode opératoire.87
23.4 Calcul .88
24 Matériaux de fluide de forage – Cellulose polyanionique à haute viscosité (PAC-HV)
(normal).89
24.1 Principe.89
24.2 Détermination de la teneur en humidité .89
24.3 Modes opératoires avec un fluide d'essai contenant du PAC-HV.90
25 Matériaux de fluides de forage — Cellulose polyanionique à faible viscosité (PAC-LV).93
25.1 Principe.93
25.2 Détermination de la teneur en humidité .93
25.3 Modes opératoires avec un fluide d'essai contenant du PAC-LV .94
26 Préparation et évaluation de fluides de forage à émulsion inversée.97
26.1 Principe.97
26.2 Réactifs et appareillage.97
26.3 Mélange du fluide de forage initial.99
26.4 Essai des propriétés du fluide de forage initial.99
26.5 Préparation de l'échantillon contaminé par de l'eau de mer.100
26.6 Préparation de l'échantillon contaminé par de l'argile de base pour évaluation.100
26.7 Préparation de l'échantillon contaminé par une saumure de sel mélangé .100
26.8 Mode opératoire de roulage à chaud.101
26.9 Mode opératoire de vieillissement statique .101
26.10 Mode opératoire d'essai après vieillissement thermique.101
27 Essais de filtration à haute température/haute pression de fluides de forage utilisant
l'appareillage de colmatage de la perméabilité et des cellules ayant des couvercles
d'extrémité fixés par vis de pression.102
27.1 Principe.102
27.2 Considérations relatives à la sécurité .102
27.3 Appareillage — Appareillage de colmatage de la perméabilité (PPA) comportant des
couvercles d'extrémité fixés par vis de pression.104
27.4 Mode opératoire de filtration à haute température/haute pression (HTHP).106
27.5 Conclusion de l'essai et démontage.110
27.6 Enregistrement des données .112
28 Essai de filtration à haute température/haute pression de fluide de forage utilisant
l'appareillage de colmatage de perméabilité et des cellules ayant des bouchons
d'extrémité filetés .113
28.1 Principe.113
28.2 Considérations relatives à la sécurité .113
28.3 Appareillage — Appareillage de colmatage de la perméabilité (PPA) ayant des bouchons
d'extrémités filetés .115
28.4 Mode opératoire pour une filtration haute température/haute pression (HTHP) .117
28.5 Conclusion de l'essai et démontage.120
28.6 Enregistrement des données .122
Bibliographie .123
vi © ISO 2008 – Tous droits réservés
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 10416 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en mer
pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, sous-comité SC 3, Fluides de forage et de
complétion, et ciments à puits.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10416:2002), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Introduction
La présente Norme internationale, qui établit des méthodologies d'essais pour les matériaux de fluides de
ème
[2]
forage, est basée sur l'API RP 13I, 7 édition/ISO 10416:2002 . La présente Norme internationale a été
développée en réponse à une demande de disposer de méthodologies d'essais plus exactes. Les essais ont
été développés durant plusieurs années par un groupe d'experts de l'industrie et ont été identifiés comme
étant ceux qui peuvent donner des résultats reproductibles et précis. Il a été anticipé que les essais seront
exécutés dans un environnement de laboratoire, mais ils peuvent être applicables dans une situation sur un
champ pétrolier avec des appareils et des conditions plus rigoureux que ce qui est normalement trouvé dans
un kit d'essais de fluide de forage sur les champs.
Ces essais sont conçus pour aider à l'évaluation de certains paramètres, des fluides de forage, ces propriétés
n'étant pas nécessairement utilisées pour l'entretien d'un fluide de forage en utilisation sur le terrain. Les
essais fournissent soit plus de précision, soit des propriétés différentes que ce qui était indiqué dans les
normes ISO 10414-1 et ISO 10414-2 d'essais in situ.
Il est nécessaire que les utilisateurs de la présente Norme internationale soient conscients que des exigences
supplémentaires ou des exigences différentes peuvent être nécessaires pour les applications individuelles. La
présente Norme internationale n'a pas pour but d'empêcher un vendeur d'offrir ou d'empêcher l'acheteur
d'accepter d'autres équipements ou d'autres solutions d'ingénierie pour l'application individuelle. Cela peut
être particulièrement approprié lorsqu'il existe une technologie innovante ou en développement. Lorsqu'une
alternative est offerte, il convient que le vendeur identifie tous les écarts par rapport à la présente Norme
internationale et fournisse des détails.
Comme avec toutes procédures de laboratoire requérant l'utilisation de produits chimiques potentiellement
dangereux, il est attendu de l'utilisateur qu'il ait reçu une connaissance et une formation adéquates en ce qui
concerne l'utilisation et la mise au rebut de ces produits chimiques. L'utilisateur est responsable de la
conformité à toutes les réglementations applicables, locales, régionales et nationales en ce qui concerne
l'hygiène et la sécurité des travailleurs et la responsabilité vis-à-vis de l'environnement.
La présente Norme internationale contient des notes de pied de page qui donnent des exemples d'appareils,
de réactifs et parfois de fournisseurs des matériaux qui sont disponibles dans le commerce. Ces informations
sont données pour la commodité des utilisateurs de la présente Norme internationale et ne constituent pas
une approbation par l'ISO des produits nommés. Des produits équivalents peuvent être utilisés s'il peut être
démontré qu'ils conduisent aux mêmes résultats.
viii © ISO 2008 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 10416:2008(F)
Industries du pétrole et du gaz naturel — Fluides de forage —
Essais en laboratoire
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale fournit des modes opératoires pour les essais de laboratoire à la fois en ce
qui concerne les matériaux de fluides de forage et les propriétés physiques, chimiques et les performances
des fluides de forage. Elle est applicable aux fluides de forage à base d'eau et aux fluides de forage à base
d'huile, de même qu'au fluide de base ou au fluide de «constitution».
Elle n'est pas applicable en tant que manuel détaillé relatif aux modes opératoires de contrôle des fluides de
forage. Des recommandations en ce qui concerne l'agitation et la température d'essais sont présentées du fait
que l'historique de l'agitation et la température ont un effet profond sur les propriétés des fluides de forage.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables à l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 91-1:1992, Tables de mesure du pétrole — Partie 1: Tables basées sur les températures de référence de
15 °C et 60 °F
ISO 2719, Détermination du point d'éclair — Méthode Pensky-Martens en vase clos
ISO 2977:1997, Produits pétroliers et solvants hydrocarbonés — Détermination du point d'aniline et du point
d'aniline en mélange
ISO 3007, Produits pétroliers — Détermination de la pression de vapeur — Méthode Reid
ISO 3016, Produits pétroliers — Détermination du point d'écoulement
ISO 3104, Produits pétroliers — Liquides opaques et transparents — Détermination de la viscosité
cinématique et calcul de la viscosité dynamique
ISO 3405:2000, Produits pétroliers — Détermination des caractéristiques de distillation à pression
atmosphérique
ISO 3675, Pétrole brut et produits pétroliers liquides — Détermination en laboratoire de la masse
volumique — Méthode à l'aréomètre
ISO 3696:1987, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
ISO 3839, Produits pétroliers — Détermination de l'indice de brome des distillats et des oléfines
aliphatiques — Méthode électrométrique
ISO 10414-1:2008, Industries du pétrole et du gaz naturel — Essais in situ des fluides de forage — Partie 1:
Fluides aqueux
1)
ISO 10414-2:— , Industries du pétrole et du gaz naturel — Essais in situ des fluides de forage — Partie 2:
Fluides à base d'huiles
2)
ISO 13500:— , Industries du pétrole et du gaz naturel — Produits pour fluides de forage — Spécifications et
essais
ASTM D 1141, Standard Practice for the Preparation of Substitute Ocean Water
ASTM D 4052, Standard Test Method for Density and Relative Density of Liquids by Digital Density Meter
ASTM D 5186, Standard Test Method for Determination of Aromatic Content and Polynuclear Aromatic
Content of Diesel Fuels and Aviation Turbine Fuels by Supercritical Fluid Chromatography
ASTM E 100, Standard Specification for ASTM Hydrometers
IP 391, Petroleum products — Determination of aromatic hydrocarbon types in middle distillates — High
performance liquid chromatography method with refractive index detection
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
qualité de réactif ACS
produit chimique répondant aux normes de pureté spécifiées par l'American Chemical Society (ACS)
3.2
huile de base
huile d'hydrocarbure exempte de produits solides et d'eau couramment utilisée dans l'industrie des fluides de
forage pour la préparation et/ou la dilution d'un fluide de forage ou de complétion à base d'huile
NOTE 1 Les huiles de base couramment utilisées sont souvent appelées «huiles minérales», «huiles de solvant» ou
«huiles absorbantes» et comprennent également les «huiles diesel».
NOTE 2 Voir l'Article 15.
3.3
darcy
k
perméabilité d'un milieu poreux, où un darcy est le débit d'un fluide monophasique de 1 cP de viscosité qui
remplit complètement les interstices du milieu poreux, s'écoulant dans le milieu dans des conditions
3 −1 −2
d'écoulement visqueux à une vitesse de 1 cm ⋅s ⋅cm de surface de section et sous une pression ou
−
gradient hydraulique équivalent de 1 atm⋅cm
NOTE 1 cP = 1 mPa⋅s.
3.4
côté résidu
côté contenant les résidus («bavures») provenant du travail à la presse et ayant des indentations concaves
1) À publier (Révision de l'ISO 10414-2:2002).
2) À publier (Révision de l'ISO 13500:2006).
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
3.5
diviser en quatre
diviser en quarts
quarter, verbe
mélanger et diviser en quatre échantillons pour assurer l'homogénéité des échantillons
3.6
perte à l'à-coup de pression
volume de fluide qui passe sur le milieu de filtration avant la formation du cake
3.7
échantillonnage par tube
méthode d'échantillonnage consistant à extraire l'échantillon en poudre d'un sac ou d'un chargement en vrac
au moyen d'un dispositif cylindrique poussé contre l'échantillon, bloqué en butée et retiré
4 Symboles et abréviations
AA Spectroscopie par absorption atomique
ACS American Chemical Society
API American Petroleum Institute
ASTM American Society for Testing and Materials
BB roulements à billes
C concentration
C concentration de bentonite, en kilogrammes par mètre cube
B,A
C concentration de bentonite, en livres par baril
B,B
C est la concentration des solides forés, en kilogrammes par mètre cube
DS,A
C La concentration des solides forés, en livres par baril
DS,B
C concentration de produits solides de faible masse volumique, en kilogrammes par mètre cube
LG,A
C concentration en solides de faible masse volumique, en livres par baril
LG,B
C capacité moyenne de bleu de méthylène pour tous les solides de faible masse volumique en
MBT-AVE
milli-équivalents par 100 g (meq/100g)
C capacité en bleu de méthylène de bentonite commerciale, en milli-équivalents par 100 g
MBT-B
(meq/100 g)
C capacité en bleu de méthylène de solides de fluide de forage en milli-equivalents par 100 g
MBT-DS
(meq/100 g)
CAS Chemical Abstracts Service, une division de l'ACS
d diamètre intérieur
D diamètre extérieur
DCP plasma à courant continu
DS solides de fluide de forage
E équivalent en bentonite, exprimé en kilogrammes par mètre cube
BE,A
E équivalent en bentonite, exprimé en livres par baril
BE,B
e efficacité du fluidifiant, en pourcent
EDTA acide éthylènediaminetétraacétique
F indice de performance (symbole mathématique)
PI
H Lecture corrigée de l'hydromètre (la lecture de l'hydromètre moins la correction composite)
c
HTHP haute température, haute pression
ICP plasma couplé inductivement
IP normes émises par l'institut de l'énergie (anciennement Institut du Pétrole)
ISA régleur de force ionique
ISE électrode sélective d'ions
LGS solides de faible masse volumique
MBT essai au bleu de méthylène
a abrasion, en milligrammes par minute
G lecture de gel en 10 secondes
10 s
G lecture de gel en 10 minutes
10 min
l profondeur effective de l'hydromètre, en centimètres (voir le Tableau 2)
m masse d'arsenic dans l'échantillon digéré, en microgrammes
As
m masse de lame initiale, en milligrammes
b
m masse de l'échantillon de bentonite du commerce, en grammes
B
m masse d'eau requise pour le réglage des solides, en grammes
h
m masse spécifiée de la suspension, en grammes
l
m masse d'un échantillon sec, en grammes
d
m masse de l'échantillon de solides de fluide de forage, en grammes
DS
m masse de la lame finale, en milligrammes
f
m masse de mercure dans l'échantillon digéré, en microgrammes
Hg
m masse de l'échantillon d'origine, en grammes
o
m masse de résidus, en grammes
r
m masse de l'échantillon, en grammes
s
4 © ISO 2008 – Tous droits réservés
PAC-HV cellulose polyanionique à haute viscosité
PAC-LV cellulose polyanionique à basse viscosité
PI indice de performance
P alcalinité à la phénolphtaléine du fluide de forage
df
PPA appareil de colmatage de la perméabilité
PPT essai de colmatage de la perméabilité
p performance du fluidifiant de référence, par exemple seuil de cisaillement ou résistance du gel
r
déterminé conformément à l'ISO 10414-1
p performance de l'échantillon d'essai, par exemple, seuil de cisaillement ou résistance du gel
s
déterminé conformément à ISO 10414-1
PTFE polytétrafluoréthylène
t temps lors de la lecture initiale, en minutes
t temps lors de la lecture finale, en minutes
w fraction en masse d'arsenic dans l'échantillon, en microgrammes par gramme
As
w fraction en masse de cadmium dans l'échantillon, en microgrammes par gramme
Cd
w fraction en masse dans la suspension, en pourcent
d
w teneur en humidité, en fraction en masse
h
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10416
Deuxième édition
2008-06-01
Version corrigée
2012-12-15
Industries du pétrole et du gaz naturel —
Fluides de forage — Essais en laboratoire
Petroleum and natural gas industries — Drilling fluids — Laboratory
testing
Numéro de référence
©
ISO 2008
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2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Symboles et abréviations .3
5 Baryte.6
5.1 Principe.6
5.2 Réactifs et appareillage.6
5.2.1 Solution de dispersion.6
5.3 Échantillonnage.7
5.4 Calcul de la teneur en humidité .7
5.5 Analyse par tamisage.8
5.6 Analyse par sédimentation.9
6 Performances de la baryte.13
6.1 Principe.13
6.2 Réactifs et appareillage.13
6.2.1 Réactifs.13
6.2.2 Appareillage.13
6.3 Préparation du fluide de forage de base.14
6.4 Essai de rhéologie.15
6.5 Calcul.15
7 Abrasivité des alourdissants .16
7.1 Principe.16
7.2 Réactifs et appareillage.16
7.2.1 Bentonite de référence API.16
7.2.2 Détergent.16
7.3 Détermination de l'abrasion .17
8 Mercure dans la baryte pour fluides de forage .19
8.1 Principe.19
8.2 Réactifs et appareillage.19
8.3 Préparation des étalons.21
8.4 Digestion de l'échantillon .21
8.5 Contrôle de la récupération du Hg au cours de la digestion.22
8.6 Analyses des étalons et des échantillons .22
8.7 Calcul.22
9 Cadmium et plomb dans la baryte pour fluides de forage.23
9.1 Principe.23
9.2 Réactifs et appareillage.23
9.3 Préparation d'étalons combinés de cadmium et de plomb.24
9.4 Digestion de l'échantillon .25
9.5 Analyse des étalons et des échantillons .25
9.6 Calcul.25
10 Arsenic dans la baryte pour fluides de forage .26
10.1 Principe.26
10.2 Réactifs et appareillage.26
10.3 Préparation des étalons .28
10.4 Digestion de l'échantillon .28
10.5 Analyses des étalons et des échantillons.28
10.6 Calcul.29
11 Colmatants pour restauration de la circulation.29
11.1 Principe.29
11.2 Appareillage.30
11.3 Préparation du fluide de forage d'essai .30
11.4 Essai statique sur fente .30
11.5 Essai dynamique sur fente .31
11.6 Essai statique sur lit de billes .31
11.7 Essai dynamique sur lit de billes .31
11.8 Essai statique sur lit de billes de roulement (grenaille type « BB »).32
11.9 Essai dynamique de lit de billes de roulement (grenaille type « BB »).32
12 Agents de contrôle de filtration.32
12.1 Principe.32
12.2 Réactifs et appareillage.33
12.3 Instructions générales pour la préparation des fluides de forage de base.34
12.4 Fluide de forage saturé en sel .34
12.5 Fluide de forage saturé en sel, de dureté élevée.35
12.6 Fluide de forage à 10 % de chlorure de potassium (KCl) .35
12.7 Bentonite pré-hydratée .36
12.8 Fluide de forage modifié à l'eau de mer .36
12.9 Fluide de forage de faible salinité.37
12.10 Fluide de forage traité à la chaux.37
12.11 Fluide de forage non dispersé avec solides légers .38
12.12 Fluide de forage au lignosulfonate et à l'eau douce .38
12.13 Essai de performance initiale .39
12.14 Performances après vieillissement thermique .39
13 Essai au bleu de méthylène pour les solides forés et la bentonite du commerce .40
13.1 Capacité au bleu de méthylène des solides de forage .40
13.1.1 Principe.40
13.1.2 Réactifs et appareillage.40
13.1.3 Mode opératoire.41
13.2 Capacité au bleu de méthylène de la bentonite du commerce .43
13.2.1 Principe.43
13.2.2 Réactifs et appareillages.43
13.2.3 Mode opératoire.43
13.3 Teneur en solides .44
13.3.1 Principe.44
13.3.2 Calcul.44
14 Essai de défloculation pour l'évaluation d’un fluidifiant .45
14.1 Principe.45
14.2 Réactif et appareillage.46
14.3 Mode opératoire pour la teneur en humidité .47
14.4 Calcul de la teneur en humidité.47
14.5 Préparation du fluide de forage de base .48
14.6 Calcul.48
14.7 Détermination des propriétés rhéologiques .49
14.8 Calcul de l'efficacité du fluidifiant.50
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15 Essai des huiles de base utilisées dans les fluides de forage .50
15.1 Généralités.50
15.2 Réactifs et appareillages.51
15.3 Masse spécifique, densité relative (densité) ou densité API avec un aréomètre (voir
l'ISO 3675).51
15.3.1 Principe.51
15.3.2 Résumé de la méthode .51
15.4 Masse spécifique et densité relative des liquides utilisant un instrument de mesure de
densité numérique (voir l'ASTM D 4052) .51
15.4.1 Principe.51
15.4.2 Résumé de la méthode .51
15.5 Viscosité cinématique des huiles transparentes et opaques — Méthodes avec un tube
capillaire étalonné (voir l'ISO 3104) .52
15.5.1 Principe.52
15.5.2 Résumé de la méthode .52
15.6 Distillation (voir l'ISO 3405) .52
15.6.1 Principe.52
15.6.2 Résumé de la méthode .52
15.7 Point d'aniline et point d'aniline composé (voir l'ISO 2977:1997) .52
15.7.1 Principe.52
15.7.2 Résumé des méthodes .53
15.8 Point d'écoulement (voir l'ISO 3016) .53
15.8.1 Principe.53
15.8.2 Résumé de la méthode .53
15.9 Point d’inflammation par l'appareil de test en vase clos Pensky-Martens (voir l'ISO 2719).53
15.9.1 Principe.53
15.9.2 Résumé de la méthode .53
15.10 Teneur en aromatiques (voir l'IP 391 ou l'ASTM D 5186) .54
15.10.1 Principe.54
15.10.2 Résumé de la méthode IP 391.54
15.10.3 Résumé de la méthode ASTM D 5598 .54
16 Teneur en ion potassium — Méthode avec électrode sélective d'ions .55
16.1 Principe.55
16.2 Réactifs et appareillage.55
16.3 Préparation des électrodes .56
16.4 Vérification opérationnelle du système d'électrodes .57
16.5 Mesurages à l’aide d’un appareil de mesure avec lecture directe de la concentration.57
16.6 Mesurage utilisant des instruments avec lecture en millivolts numérique ou analogique .58
17 Teneur en ion calcium — Méthode avec électrode sélective d’ions.58
17.1 Principe.58
17.2 Réactifs et appareillage.59
17.3 Préparation des électrodes .60
17.4 Vérification opérationnelle du système d’électrodes .60
17.5 Mesurage à l’aide d’un appareil de mesure avec lecture directe de la concentration.60
17.6 Mesurages utilisant des instruments avec lecture en millivolts numérique ou analogique .61
18 Teneur en ion sodium — Méthode avec électrode sélective d’ions .62
18.1 Principe.62
18.2 Réactifs et appareillage.62
18.3 Préparation et vérification opérationnelle du système d'électrodes .63
18.4 Mesurages utilisant un instrument avec lecture directe de la concentration.64
18.5 Mesurages au moyen d’un instrument avec lecture en millivolts.64
19 Masse spécifique des solides — Méthode au pycnomètre à gaz.65
19.1 Principe.65
19.2 Appareillage.65
19.3 Mode opératoire — Méthode au pycnomètre à gaz .65
19.4 Calcul — Méthode au pycnomètre à gaz.66
20 Masse spécifique des solides — Méthode du pycnomètre de comparaison à air.67
20.1 Principe.67
20.2 Appareillage.67
20.3 Mode opératoire — Méthode au pycnomètre de comparaison à air .67
20.4 Calcul — Méthode au pycnomètre de comparaison à air.68
21 Vieillissement de fluides de forage aqueux .68
21.1 Principe.68
21.2 Pratiques communes à la préparation, à la manipulation et aux essais pour toutes les
plages de température .69
21.2.1 Fluides de forages aqueux et composants.69
21.2.2 Appareils de mélange, de mixage et/ou de cisaillement .69
21.2.3 Domaine de propriétés des fluides de forage ou des fluides de base, importance du pH.69
21.2.4 Méthodes de stockage, de mise au rebut et d'essai d'un échantillon de fluide de forage .70
21.3 Préparation de l'échantillon de fluides de forage et vieillissement à température ambiante.70
21.3.1 Préparation de l'échantillon.70
21.3.2 Appareillage.70
21.3.3 Mode opératoire de vieillissement à température ambiante .71
21.4 Vieillissement de fluides de forage à températures modérées [ambiante à 65 °C (150 °F)] .71
21.4.1 Préparation de l'échantillon.71
21.4.2 Appareillage.71
21.4.3 Mode opératoire de vieillissement à des températures modérées.71
21.4.4 Maintien des propriétés du fluide à températures modérées .72
21.4.5 Conservation et essai d'échantillons vieillis à température modérée .72
21.5 Vieillissement de fluides de forage à températures substantiellement élevées [au-dessus
de 65 °C (150 °F)] .73
21.5.1 Préparation de l'échantillon.73
21.5.2 Appareillage.73
21.5.3 Caractéristiques de cellules métalliques de vieillissement .73
21.5.4 Considérations supplémentaires de sécurité pour les cellules métalliques de
vieillissement .74
21.5.5 Entretien des cellules métalliques de vieillissement.74
21.5.6 Mode opératoire de vieillissement à températures élevées.75
21.6 Inertie et compatibilité chimique dans les cellules de vieillissement haute température .75
21.6.1 Compatibilité chimique des matériaux avec les cellules métalliques de vieillissement.75
21.6.2 Inertie des cellules métalliques de vieillissement aux produits chimiques .75
21.6.3 Utilisation de matériaux de revêtement dans les cellules métalliques de vieillissement.76
21.6.4 Considérations concernant le plaquage métallique pour améliorer la résistance à la
contamination des cellules de vieillissement.76
21.6.5 Différence de performances des matériaux pour fluides de forage dans des
environnements inertes et réels de travail.76
21.7 Obtention de fournitures et de services pour le vieillissement d'échantillons de fluides de
forage .77
21.7.1 Fournisseurs d‘appareillages.77
21.7.2 Ingénieur conseil en métallurgie.77
21.7.3 Ingénieur conseil en appareil à pression .77
22 Vieillissement de fluides de forage à base d'huile.77
22.1 Principe.77
22.2 Appareillage.77
22.3 Pratiques communes à la préparation, la manipulation et les essais pour toutes plages de
températures .79
22.3.1 Fluides de forage à base d'huile et leurs composants .79
22.3.2 Appareils de mélange/mixage/cisaillement .80
22.3.3 Étendues des propriétés des fluides de forage à base d’huile ou de leurs fluides de base .80
22.3.4 Conservation et rejet des échantillons.80
22.4 Vieillissement de fluides de forage à température ambiante.80
22.4.1 Récipients pour la préparation et le stockage.80
22.4.2 Mode opératoire de vieillissement à température ambiante .81
22.4.3 Stockage.81
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22.5 Vieillissement de fluides de forage à températures modérées [ambiante à 65 °C (150 °F)].81
22.5.1 Préparation de l'échantillon .81
22.5.2 Mode opératoire de vieillissement à températures modérées.81
22.5.3 Maintien des propriétés du fluide à températures modérées.82
22.5.4 Stockage et essai d'échantillons vieillis à températures modérées .82
22.6 Vieillissement de fluides de forage à températures substantiellement élevées
[supérieures à 65 °C (150 °F)].82
22.6.1 Préparation de l'échantillon .82
22.6.2 Choix de la cellule et de la température de vieillissement.82
22.6.3 Mode opératoire pour le vieillissement à températures élevées.83
22.6.4 Considérations relatives à la sécurité pour les cellules métalliques de vieillissement .83
22.7 Inertie et compatibilité chimique des cellules de vieillissement haute température .84
22.7.1 Compatibilité chimique des matériaux avec les cellules métalliques de vieillissement .84
22.7.2 Inertie des cellules métalliques de vieillissement vis-à-vis des produits chimiques .84
22.7.3 Considérations concernant le plaquage métallique pour améliorer la résistance à la
contamination des cellules de vieillissement .84
22.7.4 Différence de performances des matériaux pour fluides de forage dans des
environnements inertes et réels de travail .84
22.8 Obtention de fournitures et de services pour le vieillissement d'échantillons de fluides de
forage.85
22.8.1 Fournisseurs d'appareillages.85
22.8.2 Ingénieur conseil en métallurgie .85
22.8.3 Ingénieur conseil en appareil à pression.85
23 Essai de désintégration de particules d'argile par roulage à chaud.85
23.1 Principe.85
23.2 Réactifs et appareillage.86
23.3 Mode opératoire.87
23.4 Calcul.88
24 Matériaux pour fluide de forage — Cellulose polyanionique à haute viscosité (PAC-HV)
(normal) .88
24.1 Principe.88
24.2 Détermination de la teneur en humidité.88
24.2.1 Appareillage.88
24.2.2 Mode opératoire.89
24.3 Modes opératoires avec le fluide d'essai contenant la PAC-HV .89
24.3.1 Réactifs et appareillage.89
24.3.2 Mesurage du volume de filtrat du fluide d'essai .90
24.3.3 Calcul du volume corrigé du filtrat du fluide d'essai.91
24.3.4 Mesurage de la viscosité du fluide d'essai.91
24.3.5 Calcul de la viscosité apparente du fluide d'essai.92
25 Matériaux pour fluides de forage — Cellulose polyanionique à faible viscosité (PAC LV).92
25.1 Principe.92
25.2 Détermination de la teneur en humidité.92
25.2.1 Appareillage.92
25.2.2 Mode opératoire.92
25.2.3 Calcul de la teneur en humidité .93
25.3 Modes opératoires avec le fluide d'essai contenant la PAC-LV.93
25.3.1 Réactifs et appareillage.93
25.3.2 Mesurage du volume de filtrat du fluide d'essai .94
25.3.3 Calcul du volume corrigé du filtrat du fluide d'essai.95
25.3.4 Mesurage de la viscosité du fluide d'essai.95
25.3.5 Calcul de la viscosité apparente du fluide d'essai.95
26 Préparation et évaluation de fluides de forage à émulsion inverse.96
26.1 Principe.96
26.2 Réactifs et appareillage.96
26.3 Mélange du fluide de forage initial .97
26.4 Essais des propriétés du fluide de forage initial .98
26.5 Préparation de l'échantillon contaminé par de l'eau de mer .98
26.6 Préparation de l'échantillon contaminé par de l'argile de référence.98
26.7 Préparation de l'échantillon contaminé par une saumure de sels mélangés .99
26.8 Mode opératoire de roulage à chaud.99
26.9 Mode opératoire de vieillissement statique .99
26.10 Mode opératoire d'essais après vieillissement thermique.100
27 Essais de filtration à haute température/haute pression de fluides de forage au moyen
d’un appareillage de mesure de l’obturation de perméabilité (PPA) et de cellules
comportant des bouchons sécurisés à vis.100
27.1 Principe.100
27.2 Considérations relatives à la sécurité .101
27.3 Appareillage — Appareils de mesure de l’obturation de perméabilité (PPA) comportant
des bouchons sécurisés à vis.103
)
27.3.1 Cellule PPA .103
27.4 Mode opératoire de filtration haute température/haute pression (HTHP).105
27.4.1 Préchauffage de la chemise chauffante .105
27.4.2 Chargement de la cellule de filtration.105
27.4.3 Mise sous pression de la cellule.107
27.4.4 Réalisation de l'essai de filtration.108
27.5 Conclusion de l'essai et démontage.108
27.6 Rapport des données .110
27.6.1 Rapport relatif au filtrat .110
27.6.2 Perte d’écoulement immédiat (« spurt ») .110
27.6.3 Calcul.110
27.6.4 Rapport relatif au gâteau (« cake ») de filtration .111
28 Essai de filtration haute température/haute pression des fluides de forage au moyen d’un
appareillage de mesure de l’obturation de perméabilité (PPA) et de cellules comportant
des bouchons filetés .111
28.1 Principe.111
28.2 Considérations relatives à la sécurité .111
28.3 Appareillage — Appareils de mesure de l’obturation de perméabilité (PPA) comportant
des bouchons filetés .113
28.4 Mode opératoire pour la filtration haute température/haute pression (HTHP).116
28.4.1 Préchauffage de l’enveloppe chauffante.116
28.4.2 Chargement de la cellule de filtration.116
28.4.3 Mise sous pression de la cellule.117
28.4.4 Réalisation de l'essai de filtration.118
28.5 Fin de l'essai et démontage.119
28.6 Rapport des données .121
28.6.1 Rapport relatif au filtrat .121
28.6.2 Perte d’écoulement immédiat (« Spurt »).121
28.6.3 Calcul.121
28.6.4 Rapport relatif au gâteau (« cake ») de filtration .121
Bibliographie .122
viii © ISO 2008 – Tous droits réservés
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est u
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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