Fluidos de Perfuração IFPB

Petrleo e Gs 3 Ano 1Campina Grande - PB

Fluidos de PerfuraoParte I

Professor SubstitutoThassio Nbrega GomesDisciplina: Perfurao e Completao de Poos


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


Perfurao

Sistema de Tratamento


Introduo Fluidos de Perfurao

O que fluido de perfurao?

Quais as funes do fluido de perfurao?

Quais so os tipos de fluidos de perfurao?


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.


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


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;


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.


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.


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;



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




Poo limpo, com detritos removidos




Poo com detritos no removidos


Resfriar, limpar e lubrificar a broca

Jatos de fluido que resfriam e

limpam a broca.


Transmitir energia hidrulica s ferramentas de perfurao;


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?


Fluidos de PerfuraoParte II



Manter os cascalhos em suspenso em caso de parada de circulao;


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.


Facilitar a separao dos cascalhos na superfcie;



Facilitar a interpretao geolgica do material retirado do poo;





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 /



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


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



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).


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 reolgicas - Viscosidade


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


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.


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 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.


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 Qumicas


Fluidos de PerfuraoParte III



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.



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.



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)



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).



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.



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.



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.



base Sinttica - Emulses inversas

Formulao Bsica

leo sinttico

Salmoura (NaCl, CaCl2)

Emulsificantes (cidos graxos modificados)

Alcalinizante (CaO, MgO)

Modificador reolgico (resina)

Adensante (baritina, hematita)



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.


Sistema de Tratamento dos fluidos de perfurao


Obrigado pela ateno!


Fluidos de Perfurao

Thassio Nbrega GomesQumico IndustrialMestre em Engenharia QumicaDoutorando em Engenharia Qumica

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