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FLUIDOS DE PERFURAÇÃO Prof Anderson Pontes
INTRODUÇÃO
A tudo que escoa chamamos fluido independente da sua utilização e propriedades
Fluido de perfuração é um fluido circulante usado para tornar viável uma operação de perfuração (API, American Petroleum Institute,1991).
DEFINIÇÕES
São definidos como dispersões complexas de sólidos, líquidos e gases, usualmente constituídas de duas fases: uma dispersante (aquosa ou orgânica) e outra dispersa, cuja complexidade depende da natureza dos produtos dispersos, requisitos e funções necessárias.
DEFINIÇÕES
Do ponto de vista químico, assumem papel de suspensão, dispersão coloidal ou emulsão, dependendo dos estados físicos dos componentes.
Do ponto de vista físico, os fluidos de perfuração assumem o comportamento de fluidos não newtonianos, ou seja, a relação entre a taxa de cisalhamento e a taxa de deformação não é constante.
DEFINIÇÕES
O fluido de perfuração, também chamado de lama de perfuração é o elemento vital no controle do poço perfurado.
Durante todo o processo, um sistema incluindo tanques de armazenamento de fluidos de alta capacidade, bombas de lama de alta vazão, coluna de perfuração e broca, sistemas de limpeza de fluidos entre outros, atuam em um circuito contínuo na intenção de manter a integridade das formações geológicas atravessadas, a segurança do pessoal de perfuração e a integridade do meio ambiente.
CARACTERÍSTICAS
Ser estável quimicamente;
Estabilizar as paredes do poço, mecânica equimicamente;
Aceitar qualquer tratamento físico ou químico;
Resfriar e lubrificar a broca;
Facilitar a separação dos cascalhos na superfície;
Manter os sólidos em suspensão quando estiver emrepouso;
Ser inerte em relação a danos às rochas produtoras;
CARACTERÍSTICAS
Apresentar baixo grau de corrosão e deabrasão em relação à coluna de perfuração edemais equipamentos do sistema de circulação;
Ser bombeável;
Reduzir o atrito entre a coluna e as paredes dopoço;
Facilitar as interpretações geológicas domaterial retirado do poço;
Possuir custos compatíveis com oempreendimento.
FUNÇÕES
Fluid
o d
e p
erf
ura
ção
Limpeza do fundo do poço
Pressão hidrostática sobre as formações
Resfriar e lubrificar a broca e colunas
1. LIMPEZA DO FUNDO DO POÇO
Espaço anular e
lama + detritos
Jato de lama
Circulação do fluido para a superfície
1. LIMPEZA DO FUNDO DO POÇO
Após a limpeza, suas propriedades físico-químicas são ajustadas e o fluido é recirculado ao poço.
1. LIMPEZA DO FUNDO DO POÇO
O fluido não
pode impedir
que os detritos
sejam
facilmente
descarregados
na superfície.
2. PRESSÃO HIDROSTÁTICA SOBRE AS FORMAÇÕES
Exercer pressão hidrostática sobre as formações, de modo a evitar o influxo de fluidos indesejáveis (kick) e estabilizar as paredes do poço;
Em relação ás pressões hidrostáticas e pressões das formações, 3 situações podem ocorrer:
Ph = Pf
Ph > Pf
Ph < Pf
2. PRESSÃO HIDROSTÁTICA SOBRE AS FORMAÇÕES
As características tixotrópicas de um fluido de perfuração são também de extrema importância.
PRINCIPAIS PROPRIEDADES
PROPRIEDADES FÍSICAS PROPRIEDADES QUÍMICAS
Densidade pH
Parâmetros Reológicos Teor de cloreto
Forças géis Teor de bentonita
Parâmetros de filtração Teor de alcalinidade
Teor de sólidos Teor de Ca, Mg e K
DENSIDADE
Os limites de variação de densidade dos fluidos para perfurar uma determinada fase são definidos pela pressão de poros (pressão atuante no fluido que se encontra no espaço poroso da rocha) e pela pressão de fratura (valor de pressão na qual a rocha se rompe).
Pp > densidade do fluido > Pf
DENSIDADE
Para aumento de densidade, geralmente adiciona-se BaSO4, baritina.
Para redução de densidade, em fluidos a base de água, adiciona-se água ou óleo diesel.
PARÂMETROS REOLÓGICOS
Considera-se que os fluidos seguem um modelo reológico, cujos parâmetros vão influir diretamente no cálculo de perdas de cargas na tubulação e velocidade de transporte dos cascalhos.
FORÇAS GÉIS
Referem-se as características tixotrópicas;
A força gel inicial mede a resistência para colocar o fluido em fluxo.
A força gel final mede a resistência do fluido para reiniciar o fluxo quando este fica certo período de tempo em repouso.
A diferença entre elas indica o grau de tixotropia do fluido.
PARÂMETROS DE FILTRAÇÃO
A capacidade do fluido de perfuração em formar uma camada de partículas sólidas úmidas, denominadas de reboco, sobre as rochas permeáveis expostas pela broca, é de fundamental importância para o sucesso da perfuração e completação do poço.
Para formar o reboco, deve haver o influxo da fase líquida do fluido do poço para a formação, processo conhecido como filtração.
PARÂMETROS DE FILTRAÇÃO
Deve haver uma taxa controlada de partículas sólidas no fluido, com tamanho ligeiramente menores que os poros da formação.
A espessura do reboco é um dos principais fatores de controle numa perfuração.
TEOR DE SÓLIDOS
Seu valor deve ser mantido o mínimo possível.
Seu aumento implica em: Aumento de densidade
Aumento de viscosidade
Variação das forças géis
Aumento na ocorrência de problemas, como fraturas na formação, falha de equipamentos, redução da taxa de penetração da broca, e etc.
O tratamento do teor de sólidos é realizado constantemente durante a fase de perfuração.
PH E ALCALINIDADE
O pH dos fluidos de perfuração é mantido na faixa de baixa alcalinidade, ou seja, entre 7,5 e 10.
O objetivo principal é evitar a corrosão dos equipamentos e evitar a dispersão das formações argilosas.
A alcalinidade é medida por titulação e determina, entre outros fatores, os teores de carbonatos (CO3
-), bicarbonatos (HCO3
-) e hidroxilas (OH-).
São realizados diversos testes de rotina e ações para correção de pH são bastante comuns.
TEOR DE CLORETOS E SALINIDADE
Consiste no controle, através dos métodos volumétricos de precipitação, da concentração de sal presente no fluido de perfuração.
A salinidade é expressa em mg/L de cloretos, mg/L de NaCl equivalente ou ppm de NaCl equivalente.
A elevação da taxa de salinidade do fluido pode ser um indício de kick. Pode indicar ainda, a perfuração de uma fase salina.
CLASSIFICAÇÃO DOS FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
A classificação dos fluidos de perfuração é feita em função de sua composição. O principal critério dessa classificação é o constituinte da fase dispersante.
Fase dispersante
Base água
Base óleo
Base ar ou gás
FLUIDOS A BASE D’ÁGUA
A água é a fase contínua e o principal componente deste tipo de fluido, podendo ser doce, dura ou salgada;
Água doce: apresenta salinidade inferior a 1000 ppm de NaCl
equivalente e não necessita de pré-tratamento químico, pois não afeta o
desempenho dos aditivos empregados no preparo do fluido;
Água dura: necessita de pré-tratamento, pois, possui sais de cálcio e de
magnésio dissolvidos, em concentração suficiente para alterar o
desempenho dos aditivos;
Água salgada: apresenta salinidade superior a 1000 ppm de NaCl
equivalente, podendo ser natural (água do mar) ou pode ser salgada
com sais de NaCl, KCl ou CaCl2
FLUIDOS A BASE D’ÁGUA
A principal função da água é manter o meio de dispersão para os materiais coloidais, que são justamente os materiais que controlam a viscosidade, limite de escoamento, forças géis e etc.
Fatores a serem considerados na seleção da água depreparo:Disponibilidade;
Custo de transporte e de tratamento;
Tipos de formações geológicas a serem perfuradas;
Produtos químicos que comporão os fluidos;
Equipamento e técnicas a serem usados na avaliação das formações.
FLUIDOS A BASE D’ÁGUA
Os sólidos dispersos no meio aquoso são de dois tipos:
Ativos: materiais argilosos, cuja função é viscosificar os fluidos. Argilas mais usada é a bentonita e em menor escala atapulgita
Inertes: podem se originar da adição de materiais industrializados ou de detritos finos das rochas perfuradas. O adensante mais comum é a baritina. Outros adensantes usados são calcita e hematita. Os sólidos inertes oriundos das rochas perfuradas são areia, silte e calcário fino.
FLUIDOS A BASE D’ÁGUAPRINCIPAIS ADITIVOS ADICIONADOS AOS FLUIDOS A BASE D’ÁGUA
Alcalinizantes e controladores de pH – NaOH, KOH, Ca(OH)2
Dispersantes - lignossulfonato, tanino, lignito e fosfato
Redutores de filtrado – amido
Floculantes – NaOH, CaO, NaCl
Polímeros de uso geral para viscosificar, desflocular ou reduzis o filtrado;
Surfactantes para emulsificar e reduzir a tensão superficial;
Removedores de cálcio e magnésio, como carbonatos e bicarbonato de sódio;
Inibidores de formações ativas , como cloretos de potássio, sódio e cálcio;
Bactericidas, como paraformaldeído, compostos organoclorados, soda
caustica e cal;
Anticorrosivos, traçadores químicos e antiespumantes, também podem estar
presentes.
EXERCÍCIO PARA CASA – RESUMIR OS PRINCIPAIS PONTOS SOBRE OS FLUIDOS DE PERFURAÇÃO A BASE ÓLEO E A BASE DE AR.
ONDE SÃO UTILIZADOS
QUAIS AS VANTAGENS E DESVANTAGENS DE SEU USO.
