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Fluidos de perfuração
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Petrleo e Gs 3 Ano 1Campina Grande - PB
Fluidos de PerfuraoParte I
Professor SubstitutoThassio Nbrega GomesDisciplina: Perfurao e Completao de Poos
Petrleo e Gs 3 Ano 2Campina Grande - PB
Introduo Fluidos
Fluido Newtoniano So fluidos que seguem a lei da viscosidade de Newton, no quala relao entre a tenso de cisalhamento (fora de cisalhamento / rea) e o gradientelocal de velocidade definida atravs de uma relao linear, sendo a constante deproporcionalidade, a viscosidade do fluido.
=
= Tenso de cisalhamento
= Gradiente de velocidade, s-1
= Viscosidade, cP=10-2 g/cm.s
Petrleo e Gs 3 Ano 3Campina Grande - PB
Perfurao
Sistema de Tratamento
Petrleo e Gs 3 Ano 4Campina Grande - PB
Introduo Fluidos de Perfurao
O que fluido de perfurao?
Quais as funes do fluido de perfurao?
Quais so os tipos de fluidos de perfurao?
Petrleo e Gs 3 Ano 5Campina Grande - PB
Introduo Fluidos de Perfurao
Historicamente, quando foi introduzido junto com a perfurao rotativa, afinalidade do fluido de perfurao era simplesmente a remoo do cascalhoproduzido pela broca no fundo do poo. Nestas circunstncias, qualquer tipo defluido capaz de realizar esta funo podia ser considerado um fluido de perfurao:gua, ar, gs natural, slidos em suspenso na gua, emulses.
Com o progresso tecnolgico e as exigncias dos rgos ambientais, ofluido de perfurao tornou-se uma mistura complexa de slidos, lquidos eprodutos qumicos, e algumas vezes, gases. Eles devem ser especificados de formaa garantir uma perfurao rpida e segura.
Os fluidos de perfurao foram ganhando importncia medida que ospoos se tornavam mais profundos. Considera-se que o sucesso da perfurao deum poo depende fortemente da composio do fluido e dos cuidados para amanuteno de suas propriedades durante a perfurao.
Petrleo e Gs 3 Ano 6Campina Grande - PB
Definies
Fluido de perfurao um fluido circulante em perfuraesrotativas para desempenhar as funes requeridas durante aoperao de perfurao (API, American Petroleum Institute, 1991).
Os fluidos de perfurao so misturas complexas de slidos,lquidos, produtos qumicos e por vezes, at gases. Do ponto devista qumico, podem assumir aspectos de suspenso, dispersocoloidal ou emulso, dependendo do estado fsico doscomponentes (Thomas, 2001).
So disperses complexas de slidos, lquidos e gases, usualmenteconstitudas de duas fases: uma dispersante (aquosa ou orgnica) eoutra dispersa, cuja complexidade depende da natureza dosprodutos dispersos, requisitos e funes necessrias.
O fluido de perfurao como o sangue: flui,
transporta, cicatriza, transmite fora, estabiliza
as presses internas, enfim, perpassa todas as
etapas da sondagem como se fosse a extenso
viva do ato de perfurar.
Eugnio Pereira
Geolgo
Petrleo e Gs 3 Ano 7Campina Grande - PB
Funo dos fluidos de perfurao
Carrear os cascalhos para superfcie;
Transmitir energia hidrulica s ferramentas de perfurao;
Controlar a corroso das ferramentas de perfurao;
Manter os cascalhos em suspenso em caso de parada de circulao;
Vedar formaes permeveis;
Petrleo e Gs 3 Ano 8Campina Grande - PB
Funo dos fluidos de perfurao
Exercer presso hidrosttica para equilibrar o poo;
Fornecer informaes sobre o fundo do poo;
Contribuir para sustentao das paredes do poo;
Aliviar o peso da coluna de perfurao (flutuao);
Minimizar o impacto ambiental.
Petrleo e Gs 3 Ano 9Campina Grande - PB
Caractersticas dos fluidos de perfurao
Ser quimicamente estvel;
Estabilizar (mecnica e qumica) as paredes do poo;
Facilitar a separao dos cascalhos na superfcie;
Manter os slidos em suspenso quando estiver em repouso;
Ser inerte em relao a danos s rochas produtoras;
Apresentar facilidade para o tratamento fsico-qumico;
Ser bombevel;
Apresentar baixo grau de corroso e de abraso em relao coluna de perfurao e demais equipamentos do sistema decirculao.
Petrleo e Gs 3 Ano 10Campina Grande - PB
Caractersticas dos fluidos de perfurao
Facilitar a interpretao geolgica do material retirado do poo;
Apresentar custo compatvel com a operao;
Reduzir ao mnimo os danos s formaes produtoras;
No ser txico ao meio ambiente;
Petrleo e Gs 3 Ano 11Campina Grande - PB
Carrear os cascalhos para superfcie;
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
Como ocorre esse transporte e quais os fatores que podem
influenciar?
Vr
Vq
Vr>Vq => Boa Limpeza
Vr M Limpeza
Petrleo e Gs 3 Ano 12Campina Grande - PB
Carrear os cascalhos para superfcie;
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
Poo limpo, com detritos removidos
Petrleo e Gs 3 Ano 13Campina Grande - PB
Carrear os cascalhos para superfcie;
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
Poo com detritos no removidos
Petrleo e Gs 3 Ano 14Campina Grande - PB
Resfriar, limpar e lubrificar a broca
Jatos de fluido que resfriam e
limpam a broca.
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
Transmitir energia hidrulica s ferramentas de perfurao;
Petrleo e Gs 3 Ano 15Campina Grande - PB
1 Defina:a) Fluidosb) Fluidos Newtonianoc) Fluidos No-Newtonianod) Fluidos Tixotrpicose) Plsticos de Bingham
2 O sistema de circulao de fluidos fundamental naoperao de perfurao, explique o seu funcionamento,principais componentes e as fases desse sistema.
3 Qual a importncia do Swivel no sistema de circulao?
4 Qual a funo bsica da broca e como podem serclassificadas?
5 O que voc entende por espao anular?
Exerccio de Fixao
6 Defina fluidos de perfurao.
7 Quais as funes bsicas do fluido de perfurao?
8 Cite algumas caractersticas bsicas que o fluido de perfurao deve possuir?
9 Como ocorre esse transporte e quais os fatores que podem influenciar?
10 Quais as consequncias de um poo cuja limpeza no seja eficiente?
Petrleo e Gs 3 Ano 16Campina Grande - PB
Fluidos de PerfuraoParte II
Professor SubstitutoThassio Nbrega GomesDisciplina: Perfurao e Completao de Poos
Petrleo e Gs 3 Ano 17Campina Grande - PB
Manter os cascalhos em suspenso em caso de parada de circulao;
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
Os fluidos possuem a funo desustentao esttica dos detritosde perfurao.
Em repouso o fluido gelifica emantm os detritos em suspenso.
Ao iniciar o bombeamento, o gelse quebra e comea a fluirtransportando os detritos superfcie.
Petrleo e Gs 3 Ano 18Campina Grande - PB
Facilitar a separao dos cascalhos na superfcie;
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
Petrleo e Gs 3 Ano 19Campina Grande - PB
Facilitar a interpretao geolgica do material retirado do poo;
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
Petrleo e Gs 3 Ano 20Campina Grande - PB
Exercer presso hidrosttica para equilibrar o poo;
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
Petrleo e Gs 3 Ano 21Campina Grande - PB
Exercer presso hidrosttica para equilibrar o poo;
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
HP = FP equilbrio desejvel, mas perigoso.
HP < FP podem ocorrer desmoronamentos, estreitamento do furo e kick.
HP > FP situao normal para estabilizao do furo; o filtrado invade aformao e forma o reboco.
HP >> FP danos formao pelo excesso de presso do fluido; podemocorrer fraturamento da formao e fugas de fluido com perdas de circulao.
HP < FP HP >> FP
Qual a Presso Hidrosttica o fluido
deve exercer?
Qual o peso especfico do fluido necessrio
para ter HP>FP?2
00
0 m
etro
s
FP=2500 psi
= 7,35 /
Petrleo e Gs 3 Ano 22Campina Grande - PB
Caractersticas e Funes dos fluidos de perfurao
NO deve .....
Ser danoso equipe e ao meio ambienteInterferir no monitoramento do poo e avaliao dasformaes
Reduzir a produo do poo (Danificar oReservatrio)
Propiciar corroso aos equipamentos
Petrleo e Gs 3 Ano 23Campina Grande - PB
Propriedades dos fluidos de perfurao
Propriedades Fsicas Propriedades Qumicas
Densidade Alcalinidade
Parmetros reolgicos Teor de cloretos
Parmetros de filtrao Toxicidade
Teor de slidos Salinidade
Coeficiente de Lubricidade Excesso de cal
Fora Gis Concentrao de H2S
Resistividade Teor de Clcio e Magnsio
Estabilidade eltrica Biodegradabilidade
Petrleo e Gs 3 Ano 24Campina Grande - PB
Propriedades dos fluidos de perfurao
Densidade
Massa especfica ou Densidade absoluta Pode ser entendida como
sendo a massa por unidade de volume do fluido. As principais
unidades de medida da densidade so as seguintes: lb/gal (ppg),
lb/ft3, g/cm3 (SG).
Petrleo e Gs 3 Ano 25Campina Grande - PB
Parmetros Reolgicos Define o comportamento do escoamento de um fluido. Estesparmetros influenciam diretamente no clculo das perdas de cargas dentro datubulao e no anular, e no clculo da velocidade de carregamento de cascalhos.
Os parmetros normalmente calculados (medidos) so:
viscosidade aparente;
viscosidade plstica;
limite de escoamento.
Propriedades dos fluidos de perfurao
Propriedades reolgicas - Viscosidade
Petrleo e Gs 3 Ano 26Campina Grande - PB
Viscosidade a medida da resistncia da lama para fluir. Em outras palavras mede aconsistncia da lama. A viscosidade deve ser suficientemente elevada para manter abaritina em suspenso e assegurar o transporte dos cascalhos para fora do poo.
Propriedades reolgicas - Viscosidade
Propriedades dos fluidos de perfurao
Medidas da viscosidade:
Viscosidade Marsh Seu princpiofundamenta-se na medio do tempo deescoamento de um volume definido de lamaatravs de um funil calibrado. Enche-se o funilcom lama e mede-se o tempo de escoamento(s) de de galo (946 cm3).
Viscosidade plstica e aparente Sodeterminadas atravs de aparelhosdenominados viscosmetros. Ambas somedidas em centipoise.
Petrleo e Gs 3 Ano 27Campina Grande - PB
Teor de slidos: O controle do teor de slido muito importante e deve ser objeto detodo cuidado uma vez que ele influi sobre diversas propriedades da lama:densidade, viscosidade e fora gel, produzindo desgaste nos equipamentos pela suaabrasividade e reduz a taxa de penetrao da broca.
Propriedades dos fluidos de perfurao
Propriedades Fsicas
Teor de SlidosDesgaste dos
Equipamentos
Fratura das formaes
Priso da coluna de perfurao
Reduo da taxa de penetrao
Fora gel: A fora gel um parmetro que indica o grau de gelificao do fluidodevido s interaes eltricas entre as partculas dispersas no fluido. Um fluidotixotrpico aquele que quando em repouso desenvolve uma estrutura gelificada eque quando posto em movimento recupera a fluidez.
Petrleo e Gs 3 Ano 29Campina Grande - PB
pH : medido usando papis indicadores ou potencimetros, sendo mantido na faixade 7 a 10.
Alcalinidades: As alcalinidades dos fluidos de perfurao so determinadas pormtodos diretos de titulao volumtrica de neutralizao e leva em considerao asespcies carbonatos (CO3
--) e bicarbonatos (HCO3-) dissolvidos na lama, alm dos ons
hidroxilas (OH-) dissolvidos e no dissolvidos.
So determinadas as seguintes alcalinidades:Alcalinidade parcial do filtrado;Alcalinidade da lama;Alcalinidade total do filtrado.
Alcalinidade a habilidade de uma soluo ou mistura de reagir com um cido.
Propriedades dos fluidos de perfurao
Propriedades Qumicas
Petrleo e Gs 3 Ano 30Campina Grande - PB
Fluidos de PerfuraoParte III
Professor SubstitutoThassio Nbrega GomesDisciplina: Perfurao e Completao de Poos
Petrleo e Gs 3 Ano 31Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
Lquido Gases
Base gua
Base leo
Nvoa Espuma
Mistura Gs/Lquido
ArGs
Natural
Baseia-se no constituinte principal da fase contnua ou dispersante:
base gua;
base sinttica;
base de ar ou de gs.
A natureza das fases dispersante e dispersa, bem como os componentes bsicos e asuas quantidades definem no apenas o tipo de fluido, mas tambm as suascaractersticas e propriedades.
Petrleo e Gs 3 Ano 32Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
base gua Funo Prover o meio de disperso para os materiais coloidais, tais como argila epolmeros, que controlam viscosidade, limite de escoamento, foras gis e filtrado.
Na seleo da gua devem ser considerados os seguintes fatores:
Disponibilidade; Custo de transporte e tratamento; Tipos de formaes geolgicas; Produtos qumicos Equipamentos e tcnicas a serem utilizados na avaliao das formaes.
Os slidos dispersos no meio aquoso podem ser: ativos ou inertes.
Slidos ativos: so materiais argilosos (bentonita e atapulgita), cuja funo aumentar a viscosidade.Slidos inertes: podem se originar da adio de materiais industrializados ou seremprovenientes de cascalhos finos, normalmente areia, silte e calcrio. Baritina oslido inerte mais comum. Outros so calcita e hematita.
Petrleo e Gs 3 Ano 33Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
base gua (Formulao)
gua
Alcalinizante (NaOH, KOH, Ca(OH)2, MgO)
Viscosificante (BENTONITA, CMC, POLIACRILAMIDA, GOMA XANTANA, PAC)
Controladores de filtrado (CMC, PAC, POLIACRILATO, AMIDO)
Estabilizadores de formao (KCl, NaCl, POLIACRILAMIDA, POLMERO CATINICO)
Adensante (NaCl, CaCl2, FORMIATO, BARITINA, CaCO3, HEMATITA)
Inibidor de corroso (POLIAMINAS)
Bacterecida (TRIAZINA)
Petrleo e Gs 3 Ano 34Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
base Sinttica
Estes fluidos so classificados em duas categorias:
Emulses gua/leo propriamente dita, nas quais o teor de gua inferior a 10%.
Formulao Bsica - Emulses gua/leo
leo diesel (95 98%);
gua (2 5%);
Asfalto aerado, argila organoflica, negro de fumo, (agentes de controle do filtrado eda viscosidade);
Agentes emulsificantes, estabilizantes e doadores de peso (CaCO3, BaSO4, galena).
Petrleo e Gs 3 Ano 35Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
base Sinttica - Emulses gua/leo
Vantagens
timo desempenho nos poos de alta temperatura e alta presso;
No danifica as formaes produtoras;
No reage com os folhelhos argilosos e plsticos;
Inibe as formaes de halita, carnalita, silvita, etc;
Ideal para perfurao de poos direcionais;
Inibe a corroso;
Prolonga a vida das brocas.
Petrleo e Gs 3 Ano 36Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
base Sinttica - Emulses gua/leo
Desvantagens
Alto custo inicial;
Poluio (uso de alguns leos vegetais e sintticos, tm reduzido o potencialpoluidor);
Risco de incndio;
Dificuldade de reconhecimento dos cascalhos nas zonas produtoras;
Menor nmero de perfis que podem ser corridos no poo.
Petrleo e Gs 3 Ano 37Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
base Sinttica
Emulses inversas, nestas lamas o teor de gua varia de 10 45%.
Vantagens
So as mesmas das lamas de base leo, com algumas vantagens adicionais:- Menor custo- Menor risco de incndio- Tratamento na superfcie mais fcil
Estas vantagens tornam o uso destes fludos mais diversificado, sendo inclusiveusado como fluido de completao.
Petrleo e Gs 3 Ano 38Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
base Sinttica - Emulses inversas
Formulao Bsica
leo sinttico
Salmoura (NaCl, CaCl2)
Emulsificantes (cidos graxos modificados)
Alcalinizante (CaO, MgO)
Modificador reolgico (resina)
Adensante (baritina, hematita)
Petrleo e Gs 3 Ano 39Campina Grande - PB
Classificao dos fluidos de perfurao
base Gs/lquido
Ar comprimido com nvoa consiste em uma mistura de gua dispersa no ar. utilizado quando so encontradas formaes que produzem gua em quantidadesuficiente para prejudicar a perfurao com ar.
Espuma: um fluido resultante da mistura de ar, gua e um agente espumante(tensoativo mantm a emulso). Com este tipo de fluido, a gua produzida pelopoo retirada sob a forma de espuma. Neste mtodo o fluido de perfurao mantido a presses mais baixas que a do reservatrio, para diminuir a eroso econsequente danificao da formao.
Petrleo e Gs 3 Ano 42Campina Grande - PB
Sistema de Tratamento dos fluidos de perfurao
Petrleo e Gs 3 Ano 43Campina Grande - PB
Obrigado pela ateno!
Petrleo e Gs 3 Ano 44Campina Grande - PB
Fluidos de Perfurao
Thassio Nbrega GomesQumico IndustrialMestre em Engenharia QumicaDoutorando em Engenharia Qumica