Dissertação
Estudo da sedimentação de partículas em fluidos de perfuração aquosos e olefínicos utilizando a atenuação de raios gama
Study of particle sedimentation in aqueous and olefin based drilling fluids using the gamma-ray attenuation technique
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Autor
Faim, João Guilherme Prates
Institución
Resumen
The relevance of oil in world energy matrix motivates the search for strategies to optimize its
production. In drilling stages of oil wells, drilling fluids present as one of its main functions to
clean the bottom of well by carrying the drill cuttings to surface. In addition, drilling fluids,
when at rest, must be able to maintain these solids in suspension. Therefore, it’s important to
know the rheological properties of drilling fluids, as well as behavior of settling process in it.
Thus, this dissertation aimed to study the sedimentation process of particles in different drilling
fluids. For this purpose, the effect of addition of xanthan gum (GX) and the effect of hematite
concentration on rheology and sedimentation of suspensions in drilling fluids was evaluated.
The sedimentation was studied by using the Gamma-ray Attenuation Technique, a nondestructive approach that allows the monitoring of volumetric concentration of solids as a
function of position and time. The addition of xanthan gum directly affected the rheology of
the fluid, providing pseudoplastic and thixotropic properties, and the sedimentation process,
observed by particle agglomeration phenomenon and the longer duration of settling process.
Regarding the effect of hematite concentration, it was noticed that fluids with larger amounts
of thickening material presented greater stability during the sedimentation process, maintaining
the solids in suspension for longer. In addition, constitutive equations for pressure on solids
were fitted for each system. Finally it was possible to better comprehend the effect of
viscosifying agente (xanthan gum) and thickening agentes (hematite) on drilling fluids’
properties. Petrobrás - Petróleo Brasileiro S.A Dissertação (Mestrado) A relevância do petróleo na matriz energética mundial motiva a pesquisa por estratégias para
otimizar a sua obtenção. Na etapa da perfuração dos poços de petróleo, fluidos de perfuração
tem como uma de suas principais funções limpar o fundo do poço, carreando os cascalhos
gerados pela broca até a superfície. Além disso, os fluidos devem ter a capacidade de manter
esses sólidos em suspensão durante paradas operacionais. Por isso, conhecer o comportamento
da sedimentação de partículas nos fluidos de perfuração, bem como suas características
reológicas é de grande importância nos processos de perfuração de poços de petróleo. Desta
forma, o presente trabalho objetivou estudar o processo de sedimentação de partículas em
diferentes fluidos de perfuração. Para esta finalidade, avaliou-se o efeito da adição de goma
xantana (GX), assim como o efeito da concentração de hematita, na reologia e na sedimentação
de suspensões em fluidos de perfuração. O estudo da sedimentação, feito a partir da Técnica da
Atenuação de Raios Gama, técnica não destrutiva, permitiu o monitoramento da concentração
volumétrica de sólidos em função da posição e do tempo. Verificou-se que a adição de goma
xantana afetou diretamente na reologia do fluido, conferindo a ele propriedades pseudoplásticas
e tixotrópicas, e no processo de sedimentação, pela observação do fenômeno de aglomeração
de partículas e pelo maior tempo de duração do processo. Quanto ao efeito da concentração de
hematita, percebeu-se que fluidos com maiores quantidades de material adensante apresentaram
maior estabilidade durante o processo de sedimentação, mantendo os sólidos em suspensão por
mais tempo. Além disso, foram ajustadas equações constitutivas de tensão nos sólidos para cada
sistema. Ao final do estudo foi possível compreender melhor o efeito do agente viscosificante
(goma xantana) e agente adensante (hematita) nas propriedades dos fluidos de perfuração.