Influência da adição de terra diatomácea e hidrogel na reologia de fluidos de perfuração de petróleo constituídos de biopolímeros e bentonita no desempenho de cura de fraturas e invasão de filtrado

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Soares, Andréia Silveira Freire
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Química
• Palavras-chave em Português: Loss of circulation materials; Rheology; Clay swelling; Zeta potential; Drilling fluid; Biopolímeros; Reologia; Bentonita; Argila; Petróleo; Materiais de perda de circulação; Inchamento de argila; Potencial zeta; Fluido de perfuração; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18890

Especialmente, à medida que a taxa de circulação e a pressão diferencial entre o fluido circulante e o poço aumentam, a perda de fluido se torna mais significativa. Sejam fraturas naturais ou artificiais e rocha permeável, o fluido invade a formação num fenômeno chamado de perda de circulação. Para que esse problema seja reduzido, são necessários métodos para mitigar a perda de circulação. Neste trabalho, foi realizado um estudo experimental e teórico com o objetivo de desenvolver um único fluido de perfuração que minimize a perda de circulação nas de fraturas de 2mm e nos poros da rocha - filtração. Este estudo foi desenvolvido em etapas: A primeira foi a escolha do melhor polímero para compor o fluido base-água, F(X). Estes foram preparados utilizando diferentes biopolímeros (X) - goma-xantana (GX), carboximetilcelulose (CMC) e hidroxipropilamido (HPA) e a bentonita (BT) foi utilizada como viscosificante. Os materiais de combate à perda de circulação (LCMs), terra de diatomácea (TD) e hidrogel (HG), foram inseridos na formulação do fluido F(X) com a finalidade mitigar a perda de circulação. Os fluidos foram projetados com uma densidade de 1,14g/cm3, pH ᵙ 8,5 e nomeados como F(GX)TD-HG, F(CMC)TD-HG e F(HPA)TD-HG. Entre os fluidos, o F(CMC)TD-HG apresentou melhor afinidade com os LCMs. Foi observado o inchamento das partículas de HG, ampla faixa de distribuição granulométrica, boa estabilidade térmica, conservação dos LCMs suspensos e apresentação de potencial zeta instável (floculado) em pH 8,5. A segunda etapa foi a escolha do melhor LCMs. Para isso, foi selecionado apenas o fluido com o biopolímero CMC, pois apresentou características típicas de um fluido de perfuração não invasivo. A partir de um planejamento experimental fatorial completo, com 16 experimentos, foi possível inferir que o polímero CMC em nível +1 exerceu os principais efeitos no combate à perda de circulação na fratura e filtração. As partículas de BT em nível +1 também são importantes. Além disso, o LCMs hidrogel apresentou efeito significativo, já o efeito do LCMs TD não foi significativo para combater a perda de circulação. Nos resultados de escoamento, entre os 16 fluidos, apenas o Fluido 12 (CMC +1, HG +1, TD -1 e BT +1) apresentou eficácia superior, pois selou a fratura de 2mm em 1 (um) minuto de teste, aleém disso, um baixo volume de filtrado foi observado na filtração, com espessura da torta de 0,09cm. A terceira etapa foi de otimização do fluido de perfuração. Um novo planejamento fatorial completo de 8 (oito) experimentos e triplicata no ponto central, sem a terra de diatomácea, foram nomeados como WBA. A perda de circulação foi diminuida progressivamente nos testes de filtração para todos os fluidos sem TD (WBA), em comparação aos fluidos com terra de diatomácea. No teste de fratura, foi observado que o selamento ocorreu logo no primeiro meio minuto de teste. Dentre os 8 fluidos WBA, apenas o fluido WBA 8 (CMC, BT e HG em nível +1) bloqueou rapidamente a garganta da fratura e apresentou mínima perda de circulação na filtração.