ISO 13503-3:2022

NORME ISO
INTERNATIONALE 13503-3
Deuxième édition
2022-04
Industries du pétrole et du gaz
naturel — Fluides de complétion et
matériaux —
Partie 3:
Essais de saumures denses
Petroleum and natural gas industries — Completion fluids and
materials —
Part 3: Testing of heavy brines
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
e
4 Compléments à l'API RP 13J, 5 édition (2014) . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Méthode de détermination de la teneur en fer . 2
4.3 Méthode de détermination des concentrations de carbonate et de bicarbonate . 2
4.3.1 Généralités . 2
4.3.2 Détermination de la concentration de carbonate par titrage dans
l'échantillon de titrage . 2
4.3.3 Calcul de la fraction de carbonate dans l'échantillon de titrage . 3
4.3.4 Calcul de la concentration de bicarbonate dans l'échantillon de titrage . 5
4.3.5 Calcul de la concentration totale de carbonate et de bicarbonate . 5
4.3.6 Calcul des concentrations de carbonate et de bicarbonate dans l'échantillon
d'origine (avant ajustement du pH) . 5
4.4 Méthode de détermination de la température de cristallisation . 7
4.4.1 Généralités . 7
4.4.2 Application et mode opératoire . 7
4.4.3 Préparation des substances d'ensemencement . 7
4.4.4 Sélection des substances d'ensemencement . 8
4.4.5 Détermination de la CT approximative . 11
4.4.6 Détermination de la CT exacte .12
4.5 Méthode de mesure du pH des saumures de formiate . 15
iii
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré 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, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 12, Matériel,
équipement et structures en mer pour les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel, du
Comité européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO
et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO13503-3:2005), qui a fait l'objet
d'une révision technique.
e
Le présent document complète l'API RP 13J, 5 édition (2014).
Les exigences techniques du présent document et de l'API RP 13J étaient jusqu'à présent identiques.
e
Entre temps, l'API RP 13J a subi une révision technique donnant lieu à l'API RP 13J, 5 édition (2014). La
présente édition de l'ISO 13503 a pour objet sa mise à jour en faisant référence à la nouvelle édition de
l'API RP 13J en vigueur et en incluant des contenus supplémentaires.
Les principales modifications sont les suivantes:
— la méthode de mesure de la température de cristallisation des saumures de formiate est décrite
e
dans le présent document et diffère de la méthode décrite dans l'API RP 13J, 5 édition (2014) en
raison de la nature spécifique des saumures de formiate;
— la méthode de mesure du pH dans les saumures de formiate est décrite dans le présent document et
e
diffère de la méthode décrite dans l'API RP 13J, 5 édition (2014), car la méthode recommandée par
l'API n'est pas adaptée aux saumures de formiate;
iv
— la méthode de détermination des concentrations de carbonate et de bicarbonate dans les saumures
de formiate est décrite dans le présent document et diffère de la méthode de la capacité tampon
e
de l'API RP 13J, 5 édition (2014), car la méthode recommandée par l'API n'est pas adaptée aux
saumures de formiate.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 13503 se trouve sur le site web de l'ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
La température de cristallisation est une propriété importante des fluides de construction de puits
e
et d'intervention utilisés par temps froid et/ou sous haute pression. L'API RP 13J, 5 édition (2014)
définit la température de cristallisation d'une saumure comme la température à laquelle des cristaux
apparaissent dans une solution de saumure d'une masse volumique donnée lorsque celle-ci est
refroidie. La définition de la température de cristallisation d'une saumure fournie par l'API RP 13J,
e
5 édition (2014) ne convient pas aux saumures de formiate en raison de la surfusion proéminente et
des cristaux de formiate de potassium en phase métastable qui peuvent se former à des températures
bien inférieures à la température de cristallisation des cristaux de formiate de potassium stables.
Les saumures de formiate, en particulier les saumures de formiate de potassium et de césium et leurs
mélanges, se comportent très différemment de la plupart des autres saumures en raison de forts effets
cinétiques qui compliquent les mesures de la température de cristallisation. Les facteurs suivants
compliquent les mesures de la température de cristallisation dans les saumures de formiate:
— les températures de cristallisation peuvent être très basses et peuvent être inférieures à la capacité
de refroidissement de l'équipement de mesure;
— une quantité importante de surfusion;
— existence de cristaux de formiate de potassium métastables qui se forment dans les saumures de
formiate riches en potassium.
e
L'API RP 13J, 5 édition (2014) recommande de mesurer le pH d'une saumure concentrée sur un
échantillon pur, bien que de nombreuses raisons indiquent que cette approche est erronée, notamment
le fait que les formules de Debye-Hückel et des tampons (étalons) de pH sont bien en dehors de sa plage
de validité. Cela entraîne des résultats de pH incohérents, ambigus et dénués de sens. La dilution d'un
échantillon de saumure avant une mesure de pH élimine ces problèmes.
e
L'API RP 13J, 5 édition (2014) recommande de mesurer la capacité tampon d'une saumure concentrée
par un titrage standard au carbonate afin de mesurer la capacité tampon combinée du carbonate et de
l'hydroxyde, suivi d'un titrage à un «pH cible» de 7,5 sélectionné de manière aléatoire (mesuré dans
la saumure non diluée). En choisissant un pH cible aussi bas (correspondant à un pH d'environ 6 dans
une saumure diluée), le point final du second titrage se trouve dans la partie de la courbe de titrage
masquée par l'équilibre formiate/acide formique et ne convient pas pour déterminer la concentration de
bicarbonate, ce qui se traduit par des résultats incohérents et ambigus concernant la concentration de
bicarbonate. Ces problèmes peuvent être éliminés en utilisant une méthode combinant une mesure du
pH, un éventuel ajustement du pH et un titrage à la phénolphtaléine. Les concentrations de carbonate/
bicarbonate sont calculées à partir de ces données.
vi
NORME INTERNATIONALE ISO 13503-3:2022(F)
Industries du pétrole et du gaz naturel — Fluides de
complétion et matériaux —
Partie 3:
Essais de saumures denses
1 Domaine d'application
Le présent document couvre les propriétés physiques, les contaminants potentiels et les procédures
d'essai des fluides de saumure dense fabriqués pour être utilisés comme fluides de forage, de complétion
et de reconditionnement des puits de gaz et de pétrole.
e
Le présent document complète l'API RP 13J, 5 édition (2014), dont les exigences sont applicables sauf
exception spécifiée dans le présent document.
Le présent document décrit des méthodes de détermination du pH des saumures de formiate, des
concentrations de carbonate/bicarbonate et de la température de cristallisation à la pression ambiante
e
plus adaptées que celles fournies par l'API RP 13J, 5 édition (2014).
Le présent document est destiné aux fabricants, aux sociétés de service et aux utilisateurs finaux de
saumures denses.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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).
e
API RP 13J, 5 édition (2014), Testing of heavy brines
3 Termes et définitions
e
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'API RP 13J, 5 édition (2014)
ainsi que les suivants s'appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: dis
...

ISO/TC 67/SC 3
Date : 2022-0403
ISO/TC 67/SC 3
Secrétariat: SN
Industries du pétrole et du gaz naturel — Fluides de complétion et matériaux —
Partie 3: Essais de saumures denses
Petroleum and natural gas industries — Completion fluids and materials — Part 3: Testing of
heavy brines
Type du document:  Norme internationale
Sous-type du document:
Stade du document:  (60) Publication
Langue du document:  F
ICS : 75.100
Type du document:  Norme internationale
Sous-type du document:
Stade du document:  (60) Publication
Langue du document:  F
NORME INTERNATIONALE ISO 13503-3:2022(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
Tous droits réservés. Sauf prescriptionspécification différente ou nécessité dans le contexte de sa
mise en œuvre, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque
forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie,
l'affichage sur l'internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes
d'autorisation peuvent être adressées à l'ISO à l'adresse ci-après ou au comité membre de l'ISO
dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
CP 401 •• Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél. :.: + 41 22 749 01 11
Fax: + 41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
Sommaire
Avant-propos . vi
Introduction .viii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
e
4 Compléments à l'API RP 13J, 5 édition (2014) . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Méthode de détermination de la teneur en fer . 2
4.3 Méthode de détermination des concentrations de carbonate et de bicarbonate . 2
4.3.1 Généralités . 2
4.3.2 Détermination de la concentration de carbonate par titrage dans l'échantillon de titrage 2
4.3.3 Calcul de la fraction de carbonate dans l'échantillon de titrage . 3
4.3.4 Calcul de la concentration de bicarbonate dans l'échantillon de titrage . 6
4.3.5 Calcul de la concentration totale de carbonate et de bicarbonate . 6
4.3.6 Calcul des concentrations de carbonate et de bicarbonate dans l'échantillon d'origine
(avant ajustement du pH) . 6
4.4 Méthode de détermination de la température de cristallisation . 7
4.4.1 Généralités . 7
4.4.2 Application et mode opératoire . 8
4.4.3 Préparation des substances d'ensemencement. 8
4.4.4 Sélection des substances d'ensemencement . 10
4.4.5 Détermination de la CT approximative . 12
4.4.6 Détermination de la CT exacte . 13
4.5 Méthode de mesure du pH des saumures de formiate . 16

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 (IEC) en ce qui concerne la
normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée 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. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration
du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intentionl’intention des utilisateurs et ne sauraient
constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisationl’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les
obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant : www.iso.org/iso/fr/avant-propos.
Le présent document a été élaboré 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, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 12, Matériel,
équipement et structures en mer pour les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel, du
Comité européen de normalisation (CEN),) conformément à l'Accordl’Accord de coopération technique
entre l'ISOl’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO13503-3:2005), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
e
Le présent document complète l'API RP 13J, 5 édition (2014).
Les exigences techniques du présent document et de l'API RP 13J étaient jusqu'à présent identiques.
e
Entre temps, l'API RP 13J a subi une révision technique donnant lieu à l'API RP 13J, 5 édition (2014). La
présente édition de l'ISO 13503 a pour objet sa mise à jour en faisant référence à la nouvelle édition de
l'API RP 13J en vigueur et en incluant des contenus supplémentaires.
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Les principales modifications sont les suivantes:
— la méthode de mesure de la température de cristallisation des saumures de formiate est décrite dans
e
le présent document et diffère de la méthode décrite dans l'API RP 13J, 5 édition (2014) en raison
de la nature spécifique des saumures de formiate;
— la méthode de mesure du pH dans les saumures de formiate est décrite dans le présent document et
e
diffère de la méthode décrite dans l'API RP 13J, 5 édition (2014), car la méthode recommandée par
l'API n'est pas adaptée aux saumures de formiate;
— la méthode de détermination des concentrations de carbonate et de bicarbonate dans les saumures
de formiate est décrite dans le présent document et diffère de la méthode de la capacité tampon de
e
l'API RP 13J, 5 édition (2014), car la méthode recommandée par l'API n'est pas adaptée aux
saumures de formiate.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 13503 se trouve sur le site web de l'ISO.
Il convient que l'utilisateurl’utilisateur adresse tout retour d'informationd’information ou toute question
concernant le présent document à l'organismel’organisme national de normalisation de son pays. Une
liste exhaustive desdits organismes se trouve à l'adressel’adresse www.iso.org/fr/members.html.
Introduction
La température de cristallisation est une propriété importante des fluides de construction de puits et
e
d'intervention utilisés par temps froid et/ou sous haute pression. L'API RP 13J, 5 édition (2014) définit
la température de cristallisation d'une saumure comme la température à laquelle des cristaux
apparaissent dans une solution de saumure d'une masse volumique donnée lorsque celle-ci est refroidie.
e
La définition de la température de cristallisation d'une saumure fournie par l'API RP 13J, 5 édition
(2014) ne convient pas aux saumures de formiate en raison de la surfusion proéminente et des cristaux
de formiate de potassium en phase métastable qui peuvent se former à des températures bien inférieures
à la température de cristallisation des cristaux de formiate de potassium stables.
Les saumures de formiate, en particulier les saumures de formiate de potassium et de césium et leurs
mélanges, se comportent très différemment de la plupart des autres saumures en raison de forts effets
cinétiques qui compliquent les mesures de la température de cristallisation. Les facteurs suivants
compliquent les mesures de la température de cristallisation dans les saumures de formiate:
— les températures de cristallisation peuvent être très basses et peuvent être inférieures à la capacité
de refroidissement de l'équipement de mesure;
— une quantité importante de surfusion;
— existence de cristaux de formiate de potassium métastables qui se forment dans les saumures de
formiate riches en potassium.
e
L'API RP 13J, 5 édition (2014) recommande de mesurer le pH d'une saumure concentrée sur un
échantillon pur, bien que de nombreuses raisons indiquent que cette approche est erronée, notamment
le fait que les formules de Debye-Hückel et des tampons (étalons) de pH sont bien en dehors de sa plage
de validité. Cela entraîne des résultats de pH incohérents, ambigus et dénués de sens. La dilution d'un
échantillon de saumure avant une mesure de pH élimine ces problèmes.
e
L'API RP 13J, 5 édition (2014) recommande de mesurer la capacité tampon d'une saumure concentrée
par un titrage standard au carbonate afin de mesurer la capacité tampon combinée du carbonate et de
l'hydroxyde, suivi d'un titrage à un «pH cible» de 7,5 sélectionné de manière aléatoire (mesuré dans la
saumure non diluée). En choisissant un pH cible aussi bas (correspondant à un pH d'environ 6 dans une
saumure diluée), le point final du second titrage se trouve dans la partie de la courbe de titrage masquée
par l'équilibre formiate/acide formique et ne convient pas pour déterminer la concentration de
bicarbonate, ce qui se traduit par des résultats incohérents et ambigus concernant la concentration de
bicarbonate. Ces problèmes peuvent être éliminés en utilisant une méthode combinant une mesure du
pH, un éventuel ajustement du pH et un titrage à la phénolphtaléine. Les concentrations de
carbonate/bicarbonate sont calculées à partir de ces données.
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NORME INTERNATIONALE ISO 13503-3:2022(F)

Industries du pétrole et du gaz naturel — Fluides de complétion et
matériaux — Partie 3: Essais de saumures denses
1 Domaine d'application
Le présent document couvre les propriétés physiques, les contaminants potentiels et les procédures
d'essai des fluides de saumure dense fabriqués pour être utilisés comme fluides de forage, de complétion
et de reconditionnement des puits de gaz et de pétrole.
e
Le présent document complète l'API RP 13J, 5 édition (2014), dont les exigences sont applicables sauf
exception spécifiée dans le présent document.
Le présent document décrit des méthodes de détermination du pH des saumures de formiate, des
concentrations de carbonate/bicarbonate et de la température de cristallisation à la pression ambiante
e
plus adaptées que celles fournies par l'API RP 13J, 5 édition (2014).
Cette norme internationale émane de documents ISO initialement rédigés en langue anglaise. Cette
norme est publiée en version linguistique française pour en faciliter la mise en œuvre.
Le présent document est destiné aux fabricants, aux sociétés de service et aux utilisateurs finaux de
saumures denses.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ilsqu’ils constituent, pour tout ou partie de
leur contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'éditionl’édition citée
s'appliques’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence
s'applique (y compris les éventuels amendements).
e
API RP 13J, 5 édition (2014), Testing of heavy brines
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions donnés dansde l'API RP 13J,
e
5 édition (2014) ainsi que les suivants s'appliquent.
L'ISOL’ISO et l'IECl’IEC tiennent à jour des ba
...