| s-1
| A perfuração de um poço é feita ininterruptamente e até que sejam alcançados os objetivos pré-determinados. |
| s-2
| Enquanto ocorre a perfuração, é necessário manter a estabilidade do poço, bem como todo o material triturado pela broca deve vir à superfície e, para isto utiliza-se o fluido de perfuração. |
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| De posse deste material, o geólogo examina os detritos nele contidos, fazendo uma análise contínua das formações que estão sendo perfuradas. |
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| Sendo o fluido de perfuração um dos fatores de grande importância para o êxito nas operações de perfuração marítima e terrestre, necessita-se de estudos minuciosos e abrangentes. |
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| O tema é extenso e polêmico nas suas variedades e aplicações, o que faz necessário certa experiência prática para conhecer seus múltiplos envolvimentos e/ou soluções no que diz respeito aos problemas que venham a ocorrer durante as operações nos campos petrolíferos (LUMMUS, 1971). |
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| Existem diferentes tipos de fluidos de perfuração, estes podem ser classificados conforme sua base principal, água, óleo ou gás. |
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| O petróleo, fonte energética não renovável mais utilizada no mundo, vem levando cada vez mais ao estudo de sistemas que visem oferecer melhorias aos processos de exploração e produção desta matéria-prima (SANTANNA, 2003). |
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| O objetivo geral deste trabalho é obter um fluido de perfuração à base óleo, utilizando microemulsão, visto que a microemulsão apresenta a vantagem de ser mais estável do que a emulsão, logo, durante as paradas na perfuração do poço, manterá os cascalhos em suspensão por mais tempo. |
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| Para isso, partiu-se de diagramas ternários obtidos utilizando-se variações do tensoativo nonilfenoletoxilado (com quatro e oito óxidos de eteno) e fases aquosa e orgânica. |
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| Foram, escolhidos pontos dentro das regiões de microemulsão para determinar as composições dos fluidos de perfuração a serem analisados. |
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| O fluido estudado é constituído por tensoativo não-iônico, fase aquosa (salmora ou água destilada) e fase orgânica (n-parafina), sendo adicionados aditivos viscosificantes (Goma Xantana ou Atapulgita) e adensante (Baritina). |
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| Os fluidos preparados neste trabalho foram submetidos a estudo e caracterização reológica. |
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| 2. - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA |
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| A fim de introduzir uma base para o entendimento do leitor, a seguir será explanado acerca dos principais conceitos apresentados na literatura sobre os fluidos de perfuração, suas funções, propriedades e classificação, como também sobre diagramas de fases e microemulsão. |
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| 2.1. FLUIDOS DE PERFURAÇÃO |
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| Na operação de perfuração, uma das etapas da exploração de óleo e gás, é indispensável a utilização do fluido de perfuração, que também pode ser chamado de lama, este pode ser definido como um fluido circulante capaz de tornar viável a atividade de perfuração (API, 1979). |
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| Os fluidos de perfuração podem ser conceituados de diversas maneiras. |
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| Segundo CHILINGAR (1983), os fluidos de perfuração são fluidos circulantes utilizados em sistemas de perfuração, com o objetivo de proporcionar as condições necessárias na operação. |
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| Para THOMAS et al. (2001) são misturas complexas, que podem ser constituídas por sólidos, líquidos, componentes químicos e, por vezes, até gases. |
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| Sendo que, do ponto de vista químico, eles podem assumir aspectos de suspensões, dispersões coloidais ou emulsões, dependendo do estado físico dos componentes. |
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| MACHADO (2002), complementando, afirma que do ponto de vista físico, os fluidos de perfuração assumem comportamentos de fluidos não-newtonianos, ou seja, a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação não é constante. |
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| Os fluidos de perfuração são materiais multifásicos que contém água, material orgânico, sólidos em suspensão e sais dissolvidos em diversas proporções, auxiliando na penetração das brocas e na suspensão dos cascalhos gerados durante a perfuração (DARLEY e GRAY, 1988). |
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| Definindo de forma mais simples, fluido de perfuração é todo líquido usado em uma operação de perfuração. |
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| Esse líquido é circulado, ou bombardeado, da superfície até a broca, através do poço, retornando pelo anular. |
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| 2.1.1. Funções |
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| Os fluidos de perfuração são indispensáveis durante as operações de perfuração, pois desempenham uma série de funções essenciais. |
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| Este desempenho é diretamente dependente das propriedades reológicas (viscosidades, consistência de gel), de filtração (controle de filtrado, reboco) e lubricidade (coeficiente de lubricidade) dos fluidos de perfuração (MEDEIROS et al., 2008). |
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| Segundo THOMAS et al. , ( 2001 ) para garantir uma perfuração rápida e segura , os fluidos de perfuração devem apresentar , sempre que possível , as seguintes características : Ser quimicamente estável ; Aceitar qualquer tratamento , químico e físico ; Ser bombeável ; Resfriar e lubrificar a coluna de perfuração e a broca ; Apresentar baixo grau de corrosão e de abrasão em relação à coluna de perfuração e aos demais equipamentos do sistema de circulação ; Estabilizar as paredes do poço , mecânica e quimicamente ; Manter os sólidos em suspensão quando estiver em repouso ; Ser inerte em relação às rochas produtoras ; Facilitar as interpretações geológicas do material retirado ( ou testemunho ) do poço ; Exercer pressão hidrostática sobre as formações , de modo a evitar o influxo de fluidos indesejáveis ( kick ) ; Apresentar custo compatível com a produção ; Facilitar o acesso e a separação dos cascalhos na superfície . |
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| 2.1.2. Ciclo do fluido de perfuração no poço |
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| A maior parte do fluido de perfuração utilizado em uma operação de perfuração é recirculada em um ciclo contínuo: 1. - O fluido de perfuração (ou lama) é misturada e mantida no tanque de lama. |
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| 2. - Uma bomba extrai a lama do tanque e a bombeia, pelo interior da coluna de perfuração, passa pela broca, que está raspando a formação rochosa. |
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| 3. - Retorna a superfície através do espaço anular formado pelas paredes do poço e da coluna de perfuração, transportando cascalhos das rochas raspadas pela broca. |
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| 4. - A seguir, a lama inicia a viagem de volta até a superfície transportando pedaços de rocha, chamados cortes, que foram raspados da formação pela broca. |
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| Os batedores de xisto consistem de uma série de telas de metal vibratórias, utilizadas para separar a lama dos cortes. |
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| A lama goteja através das telas e retorna ao tanque de lama. |
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| 6. - Os cascalhos das rochas escorrem pelo deslizador de xisto para serem descartados, ou analisados por geólogos. |
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| A Figura 1 ilustra o ciclo do fluido de perfuração no poço. |
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| E a Figura 2 ilustra o retorno pelo espaço anular, do fluido de perfuração, transportando consigo os cascalhos. |
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| Fonte: http://www. |
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| slb.com. |
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| 2.1.3. Classificação dos fluidos de perfuração |
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| Os fluidos de perfuração são constituídos por uma fase dispersante ou contínua e uma fase dispersa. |
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| A classificação de um fluido de perfuração é feita em função de sua composição. |
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| O principal critério para classificação se baseia no constituinte principal da fase dispersante ou contínua, podendo ser separados em fluidos à base de água, fluidos à base de óleo, fluidos pneumáticos (ar, gás, espuma) e mais recentemente, os fluidos sintéticos. |
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| A Figura 3 mostra a divisão e subdivisão dos tipos de fluidos de perfuração. |
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| Fonte: Modificado de Pereira (2008). |
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| Os fluidos de base água (também conhecido como Water Based Muds - WBM) são aqueles que apresentam como meio de dispersão a água, seja ela doce ou salgada. |
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| A definição e classificação de um fluido a base de água considera, principalmente, a natureza da água e os aditivos químicos empregados no preparo do fluido. |
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| A proporção entre os componentes básicos e as interações entre eles provoca sensíveis modificações nas propriedades físicas e químicas do fluido. |
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| Consequentemente, a composição é o principal fator a considerar no controle das propriedades destes fluidos (MACHADO, 2002). |
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| A principal função da água é prover o meio de dispersão para os materiais coloidais, principalmente argilas e polímeros, que modificam a viscosidade, o limite de escoamento, a força gel, entre outros parâmetros. |
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| A seleção da água a ser utilizada no preparo do fluido depende da disponibilidade, do custo de transporte e tratamento, dos tipos de formações geológicas a serem perfurados, dos produtos químicos que irão compor o fluido, e de equipamentos e técnicas a serem empregados na avaliação das formações. |
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| 2.1.3.2. |
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| Fluidos pneumáticos |
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| Os fluidos de perfuração pneumáticos são os fluidos à base de ar, gás ou névoa, e estes são comprimidos antes de sua utilização. |
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| Este tipo de fluido, de baixa densidade, é bastante utilizado em zonas com perdas de circulação severas e formações produtoras com pressão muito baixa ou com grande susceptibilidade a danos, como também em formações muito duras como basalto ou o diabásio e em regiões com escassez de água ou regiões glaciais com camadas espessas de gelo. |
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| A utilização de um fluido circulante de ar, gás natural, gás inerte ou misturado com água, tem vantagem econômica em áreas de rochas duras, onde há pouca chance de encontrar grandes quantidades de água. |
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| O ar seco ou gás irá prover uma rápida taxa de penetração do fluido, reduzindo a deposição de cascalhos no poço (BAROID LIMITED, 1985). |
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| A Tabela 1 mostra a composição desse tipo de fluido. |
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| Tabela 1 – Caracterização da composição dos fluidos à base de ar. |
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| Lama com ar injetado para remover os sólidos perfurados. |
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| 2.1.3.3. Fluidos sintéticos |
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| São definidos como fluidos cuja fase contínua é um líquido sintético. |
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| Estes podem desempenhar as mesmas funções dos fluidos à base de óleo, bem como, serem utilizados em situações nas quais os fluidos à base de água sofrem limitações (BURKE e VEIL, 1995). |
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| Os fluidos sintéticos são menos tóxicos que os fluidos de base oleosa (diesel), mas possui a desvantagem de um alto custo na fabricação. |
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| Eles podem ser à base de éter, éster, parafinas, olefinas, aldeídos ou linear alquil benzeno (CATARINA, 2007). |
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| 2.1.3.4. Fluidos base óleo |
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| Nos fluidos à base de óleo, os sólidos são suspensos em óleo e a água pode ser emulsionada com óleo, no caso do óleo ser a fase dispersante (emulsão A/O) (DARLEY e GRAY, 1988). |
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| De acordo com Lummus e Azar (1986), os fluidos à base de óleo podem ser subdivididos em duas classes: os verdadeiros fluidos à base de óleo e as emulsões inversas. |
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| Os verdadeiros fluidos à base de óleo contêm água em concentrações volumétricas a 5,0%. |
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| As emulsões inversas podem conter até 50,0% em volume de água, que é dispersa em óleo através de um emulsificante especial. |
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| Os agentes emulsificantes (ou sufactantes) são substâncias adicionadas às emulsões para aumentar a sua estabilidade cinética tornando-as razoavelmente estáveis e homogêneas, facilitando a dispersão dos cascalhos. |
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| A presença de ambos os líquidos (óleo e água) juntos resulta em uma emulsão, formada através de agitação e da presença de um emulsificante adequado. |
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| A natureza química do agente emulsificante determina se o óleo está emulsionado na água (emulsão direta) ou se a água está emulsionada no óleo (emulsão inversa) (SERRA, 2003). |
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| Utilizam-se os fluidos de perfuração base óleo em situações especiais por possuírem as seguintes características: resistência a temperaturas elevadas, com propriedades reológicas e filtrantes controláveis até 500ºF; baixa taxa de corrosão; baixa solubilidade das formações de sal; atividade química controlada pela natureza e concentração do eletrólito dissolvido na fase aquosa; alta capacidade de inibição em relação às formações argilosas hidratáveis; alto índice lubrificante ou baixo coeficiente de atrito; baixa taxa de corrosão; intervalo amplo para variação de massa específica (MACHADO, 2002). |
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| A Tabela 2 apresenta a caracterização físico-química dos fluidos de base oleosa e suas influências sob as rochas ativas. |
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| Fonte: Silva (2003). |
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| Embora seja grande a aplicabilidade deste tipo de fluido devido à sua eficiência, sua utilização se restringe a situações especiais, nas quais não seja possível substituí-los por alternativas mais viáveis do ponto de vista econômico e ambiental. |
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| O uso de fluido verdadeiro e fluidos de emulsão inversa requer proteção para o meio ambiente. |
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| A Tabela 3 mostra um comparativo entre o fluido à base de óleo frente um fluido à base de água, abordando as suas desvantagens e vantagens. |
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| Dificuldade de detecção de gás no poço devido sua solubilidade na fase contínua. |
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| Menores taxas de penetração. |
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| Menor número de perfilagem que podem ser executadas. |
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| Maior grau de poluição. |
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| Dificuldade no combate à perda de circulação. |
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| Maior custo inicial. |
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| Utilizados em poços |
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| HPHT (alta pressão e alta temperatura) |
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| Utilizados em formação de folhelhos argilosos e plásticos. |
| s-90
| Utilizados em formações salinas de halita, silvita, carnalita, etc. |
| s-91
| Utilizado em formações de arenito produtores danificáveis por fluidos à base de água. |
| s-92
| Utilizados em poços direcionais ou delgados ou de longo afastamento. |
| s-93
| Utilizados em formações com baixa pressão de poros ou de fraturas. |
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| Fonte: Silva (2003). |
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| 2.1.4. Fatores determinantes para a escolha do tipo de fluido a ser utilizado |
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| Os principais fatores a serem analisados a fim de determinar a escolha de qual fluido de perfuração utilizar, são apresentados na Tabela 4. |
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| FATORES CARACTERIZAÇÃO |
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| Para ter condições de segurança em uma perfuração, um fluido de perfuração deve no mínimo ter um peso adequado para manter o controle do poço, para garantir a não formação de hidratos gasosos ou retardar a sua Condições de segurança formação durante a perfuração, além disso , deve levar em conta zonas de H2S (sulfetos de hidrogênio). |
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| São rochas sedimentares formadas pela evaporação de água do mar. |
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| Estas Formações rochosas salinas possuem altos teores salinos, podendo interferir na perfuração, principalmente pela diferença de pressão osmótica do local. |