Compartilhamento |
![]() ![]() |
Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18890
Tipo do documento: | Tese |
Título: | 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 |
Título(s) alternativo(s): | Influence of the addition of diatomaceous earth and hydrogel in the rheology of oil drilling fluids composed of biopolymers and bentonite in the performance of fracture healing and filtering invasion |
Autor: | Soares, Andréia Silveira Freire ![]() |
Primeiro orientador: | Marques, Mônica Regina da Costa |
Primeiro coorientador: | Calçada, Luis Américo |
Primeiro membro da banca: | Scheid, Claudia Mírian |
Segundo membro da banca: | Costa, Luciana da Cunha |
Terceiro membro da banca: | Sousa, Ana Maria Furtado de |
Quarto membro da banca: | Silva, João Francisco Cajaíba da |
Resumo: | 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. |
Abstract: | Especially as the flow rate and differential pressure between the circulating fluid and the well increase, the fluid loss becomes more significant. Whether natural or artificial fractures and permeable rock, fluid invades formation in a phenomenon called loss of circulation. To reduce this problem, methods are needed to mitigate the loss of circulation. In this work, an experimental and theoretical study was carried out aiming to develop a single drilling fluid that minimizes the loss of circulation in the 2mm fractures and in the pore - filtration rock. This study was developed in stages: The first was the choice of the best polymer to compose the water-based fluid, F(X). These were prepared using different biopolymers (X) - xanthan gum (XG), carboxymethylcellulose (CMC) and Hydroxypropylstarch (HPS) and bentonite (BT) was used as a viscosifier. The Loss of Circulation (LCMs), diatomaceous earth (DE) and hydrogel (HG) materials were inserted into the F (X) fluid formulation to mitigate the loss of circulation. The fluids were designed with a density of 1.14g / cm3, pH ᵙ 8.5 and named as F (XG)DE-HG, F (CMC)DE-HG and F (HPS)DE-HG. Among fluids, F (CMC) DE-HG showed better affinity with LCMs. HG particle swelling, wide particle size distribution range, good thermal stability, conservation of suspended LCMs and unstable zeta (flocculated) potential at pH 8.5 were observed. The second step was choosing the best LCMs. For this, only the CMC biopolymer fluid was selected, as it presented typical characteristics of a noninvasive drilling fluid. From a complete factorial experimental design with 16 experiments, it was possible to infer that the CMC polymer at level +1 exerted the main effects in combating fracture circulation loss and filtration. The +1 level BT particles are also important. In addition, hydrogel LCMs had a significant effect, whereas the effect of TD LCMs was not significant to combat the loss of circulation. In the flow results, among the 16 fluids, only Fluid 12 (CMC +1, HG +1, DE -1 and BT +1) presented superior efficacy, since it sealed the 2mm fracture in 1 (one) minute test, In addition, a low filtrate volume was observed in the filtration, with a cake thickness of 0.09 cm. The third step was drilling fluid optimization. A new factorial design completes of 8 (eight) experiments and triplicate at the center point, without diatom earth, was named as WBA. Circulation loss was progressively decreased in filtration tests for all non-DE (WBA) fluids compared to diatomaceous earth fluids. In the fracture test, it was observed that the sealing occurred in the first half minute of the test. Of the 8 WBA fluids, only WBA 8 fluid (CMC, BT and HG at level +1) quickly blocked the fracture throat and showed minimal loss of filtration circulation. |
Palavras-chave: | 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 |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Química |
Citação: | SOARES, Andréia Silveira Freire. Influencia 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. 2019. 186 f. Tese (Doutorado em Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18890 |
Data de defesa: | 7-Ago-2019 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Química |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Tese - Andréia Silveira Freire Soares - 2019 - Completa.pdf | 5,57 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.