Dissertação
Estabilidade de suspensões pseudoplásticas utilizadas na perfuração de poços de petróleo
Stability of pseudoplastic suspensions used in drilling oil wells
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Autor
Santos, Nara Brandão Costa
Institución
Resumen
The indispensability of energy consumption has been stimulating the energy sector to increase
its productive capacity. In the Brazilian scenario, oil stands out as an important energy source
and in drilling operations drilling fluids are used with the main purposes of cleaning and
maintaining hydrostatic pressure of the well. In this context, the targets of this study were
evaluate the rheological behavior of drilling fluids, monitor the setting profile of solids from
these fluids, propose constitutive equation for pressure on solids and calculate the
permeability of porous medium. For this, four drilling fluids differentiated by the oil/water
ratio and the addition of calcium carbonate were submitted to rheology and sedimentation
laboratory tests to evaluate the solid-fluid interaction. Gamma-ray attenuation, a nondestructive
technique, was used to monitor the profile of solids concentration in relation to
position and time in batch and gravitational sedimentation, and to obtain constitutive pressure
equation in solids. The results allowed to verify the pseudoplasticity and the thixotropy of the
fluids and the influence of the calcium carbonate in the sedimentation profile, being a
viscosifying component and modifier of the sedimentation rate. The suspension 60/40 oil/
water ratio with carbonate showed the highest values of apparent viscosity and the lowest
sedimentation rate and permeability of porous medium, on the other hand, the 80/20 nondensified
suspension had the lowest values of apparent viscosity and the highest rates of
sedimentation. Thus, it was concluded that the formulation of the drilling fluids should be
adequate to the operational and geological conditions of use, and that this study contributed to
increase the rheological and stability knowledge of non-newtonian suspensions, consisting of
a contribution research on the development and domination of technologies that increase the
supply of energy and support the achievement of the country's energy security. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Petrobrás - Petróleo Brasileiro S.A Dissertação (Mestrado) A indispensabilidade de consumo de energia vem estimulando o setor energético a
potencializar sua capacidade produtiva. No cenário brasileiro, o petróleo destaca-se como
importante fonte energética, e em operações de perfuração, fluidos de perfuração são
utilizados com os principais propósitos de limpar e manter a pressão hidrostática do poço.
Nesse contexto, esse trabalho objetivou avaliar o comportamento reológico de fluidos de
perfuração, monitorar o perfil de sedimentação de sólidos constituintes desses fluidos,
determinar equações constitutivas de pressão nos sólidos e estimar o cálculo da
permeabilidade em meios porosos. Para isso, quatro fluidos de perfuração diferenciados pela
razão óleo/água e pela presença do agente obturante e adensante carbonato de cálcio foram
submetidos a ensaios laboratoriais de reologia e de sedimentação para avaliar a dinâmica de
interação sólido-fluido. Empregou-se a Atenuação de Raios Gama, técnica não destrutiva,
para monitorar o perfil de concentração de sólidos em relação à posição e ao tempo em
sedimentação batelada e gravitacional, e para obter equações constitutivas de pressão nos
sólidos. Os resultados possibilitaram verificar a pseudoplasticidade e a tixotropia dos fluidos e
a influência do carbonato de cálcio no perfil de sedimentação. A suspensão de razão óleo/água
60/40 adensada com carbonato apresentou maiores valores de viscosidade aparente e menores
taxa de sedimentação e permeabilidade em meio poroso, ao passo que a suspensão 80/20 não
adensada apresentou menores valores de viscosidade aparente e maiores taxas de
sedimentação. Dessa forma, pôde-se concluir que a formulação dos fluidos de perfuração
deve ser adequada às condições operacionais e geológicas de aplicação, e que esse estudo
contribuiu para ampliar o conhecimento reológico e de estabilidade de suspensões nãonewtonianas,
consistindo-se em um aporte as pesquisas em prol do desenvolvimento e
domínio de tecnologias que aumentem a oferta de energia e favoreceram o alcance da
segurança energética do país.