Dans l’ingénierie du forage, les performances des fluides de forage affectent directement l’efficacité du forage et la sécurité du fond de trou. Le formiate de sodium, avec ses propriétés de régulation de la rhéologie des fluides de forage et d'amélioration des capacités antisalissure, est devenu un additif clé adapté à divers environnements de forage complexes. Ses scénarios applicables doivent être déterminés de manière exhaustive en fonction des conditions géologiques, de la température et de la pression, ainsi que des exigences du processus de forage.
Les environnements de puits profonds à haute température sont l’un des scénarios applicables au formiate de sodium. Lorsque les profondeurs de forage dépassent 3 000 mètres et que les températures de fond de trou dépassent 150 °C, les fluides de forage traditionnels sont sujets à des problèmes tels qu'une chute soudaine de la viscosité et une perte de filtration accrue. Les ions formiate dans le formiate de sodium peuvent former une couche d'adsorption stable avec les particules d'argile dans le fluide de forage, inhibant le gonflement par hydratation et la dispersion de l'argile à haute température et maintenant une viscosité stable du fluide de forage. Dans les pratiques de forage de puits ultra-profonds dans le champ pétrolifère de Tarim, les fluides de forage additionnés de formiate de sodium ont maintenu un taux de rétention de viscosité de plus de 85 % à 180 ℃, nettement supérieur aux 60 % des fluides de forage traditionnels, résolvant efficacement le problème de la dégradation des performances des fluides de forage causée par les températures élevées. Simultanément, la résistance du formiate de sodium à la contamination par le sel le rend approprié pour une utilisation dans les formations de sel et de gypse à haute température. Il peut former des complexes avec des sels tels que le chlorure de sodium et le chlorure de calcium dans la formation, empêchant la précipitation de cristaux de sel d'endommager les propriétés rhéologiques du fluide de forage et garantissant la stabilité du fluide de forage en matière de transport de roches et de puits de forage dans les formations de sel et de gypse.
La demande de formiate de sodium est particulièrement importante dans les environnements de forage comportant des formations complexes sensibles à l’eau. Les formations sensibles à l'eau contiennent des minéraux argileux tels que la montmorillonite, qui sont sujets à une forte hydratation et à une expansion au contact de l'eau, entraînant des accidents tels qu'une réduction et un effondrement du puits de forage. Le formiate de sodium peut remplacer les ions sodium entre les couches minérales argileuses par des ions formiate par échange d'ions, formant un film d'adsorption dense qui empêche l'eau de pénétrer dans le réseau d'argile. Dans le forage de gaz de schiste dans le bassin du Sichuan, l'utilisation de fluides de forage à base d'eau contenant du formiate de sodium a réduit le taux de gonflement par hydratation du schiste de 35 % à moins de 8 %, a diminué le taux d'effondrement des puits de forage de 60 % et a raccourci les cycles de forage de 15 à 20 %. De plus, dans le forage au méthane de houille, le formiate de sodium réduit les dommages causés par le fluide de forage aux veines de charbon. Sa faible tension superficielle réduit le blocage des pores des veines de charbon par le filtrat du fluide de forage, améliorant ainsi l'efficacité de la production de méthane de houille. Par rapport aux fluides de forage traditionnels, la production de méthane de houille par puits unique peut être augmentée de 10 à 15 %.
La salinité élevée et l’humidité élevée des environnements de forage marins et côtiers font du formiate de sodium un excellent additif. Dans le forage marin, l'intrusion d'eau de mer dans le fluide de forage entraîne une augmentation de la concentration en sel, et les fluides de forage traditionnels sont sujets à la floculation. La tolérance au sel du Formiate de Sodium lui permet de s'adapter aux milieux marins. Travaillant en synergie avec les agents de traitement des fluides de forage, il conserve de bonnes propriétés rhéologiques même dans les fluides de forage dont la salinité dépasse 30 000 mg/L. Lors du forage dans un champ pétrolier offshore dans la mer de Chine méridionale, les fluides de forage additionnés de formiate de sodium ont atteint une tolérance de sel de 45 000 mg/L, résolvant avec succès les problèmes d'intrusion d'eau de mer. De plus, la biodégradabilité du formiate de sodium répond aux exigences de protection de l'environnement marin, avec un taux de biodégradation supérieur à 90 % dans l'eau de mer, empêchant ainsi la pollution de l'écosystème marin par les fluides de forage traditionnels. Simultanément, lors du forage intertidal dans les zones côtières, le formiate de sodium améliore la résistance du fluide de forage à la contamination par les ions calcium et magnésium, empêchant la réaction des ions calcium et magnésium dans la formation intertidale avec les carbonates présents dans le fluide de forage pour former des précipités, assurant ainsi une circulation normale du fluide de forage.
Dans les environnements de forage peu profonds à basse température, les fonctions antigel et de régulation rhéologique du formiate de sodium jouent un rôle crucial. Lors des forages hivernaux dans le bassin de Songliao, au nord-est de la Chine, les températures peuvent descendre jusqu'à -30 °C, provoquant le gel des fluides de forage traditionnels et entraînant une forte augmentation de la viscosité. Le formiate de sodium peut abaisser le point de congélation des fluides de forage ; à un niveau d'addition de 8 %, le point de congélation peut être réduit en dessous de -15°C. Simultanément, il maintient une bonne fluidité à basse température, empêchant ainsi une viscosité anormale d’affecter l’efficacité du forage. De plus, lors du forage dans des zones de pergélisol peu profondes, le formiate de sodium peut réduire la perturbation thermique du fluide de forage sur le pergélisol. Ses propriétés rhéologiques stables aident à contrôler la température de circulation du fluide de forage, empêchant l'instabilité du puits de forage causée par le dégel du pergélisol et fournissant un soutien technique pour le développement de ressources pétrolières et gazières peu profondes.
Des puits profonds à haute température aux formations peu profondes à basse température, des strates terrestres complexes aux environnements marins, le formiate de sodium, avec ses avantages de performances multidimensionnels, est devenu un additif très efficace adapté à divers environnements de forage. À mesure que l'ingénierie de forage s'étend à des environnements plus complexes et extrêmes, l'application du formiate de sodium dans les systèmes de fluides de forage sera encore approfondie, fournissant un support matériel fiable pour résoudre les défis techniques de l'ingénierie de forage.
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