Fluidos de perfuração: funções e propriedades

FLUIDOS DE PERFURAÇÃO Prof Anderson Pontes

INTRODUÇÃO
 A tudo que escoa chamamos
fluido independente da sua
utilização e propriedades
 Fluido de perfuração é um fluido
circulante usado para tornar viável
uma operação de perfuração (API,
American Petroleum Institute,1991).
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DEFINIÇÕES
São definidos como
dispersões complexas de
sólidos, líquidos e gases,
usualmente constituídas
de duas fases: uma
dispersante (aquosa ou
orgânica) e outra
dispersa, cuja
complexidade depende
da natureza dos
produtos dispersos,
requisitos e funções
necessárias.

DEFINIÇÕES
Do ponto de vista
químico, assumem
papel de suspensão,
dispersão coloidal
ou emulsão,
dependendo dos
estados físicos dos
componentes.
Do ponto de vista
físico, os fluidos de
perfuração assumem o
comportamento de
fluidos não
newtonianos, ou seja, a
relação entre a taxa
de cisalhamento e a
taxa de deformação
não é constante.

DEFINIÇÕES
 O fluido de perfuração, também chamado de lama
de perfuração é o elemento vital no controle do poço
perfurado.
Durante todo o processo, um sistema incluindo
tanques de armazenamento de fluidos de alta
capacidade, bombas de lama de alta vazão, coluna
de perfuração e broca, sistemas de limpeza de
fluidos entre outros, atuam em um circuito contínuo na
intenção de manter a integridade das formações
geológicas atravessadas, a segurança do pessoal
de perfuração e a integridade do meio ambiente.

CARACTERÍSTICAS
 Ser estável quimicamente;
 Estabilizar as paredes do poço, mecânica e
quimicamente;
 Aceitar qualquer tratamento físico ou químico;
 Resfriar e lubrificar a broca;
 Facilitar a separação dos cascalhos na superfície;
 Manter os sólidos em suspensão quando estiver em
repouso;
 Ser inerte em relação a danos às rochas produtoras;

CARACTERÍSTICAS
 Apresentar baixo grau de corrosão e de
abrasão em relação à coluna de perfuração e
demais equipamentos do sistema de circulação;
 Ser bombeável;
 Reduzir o atrito entre a coluna e as paredes do
poço;
 Facilitar as interpretações geológicas do
material retirado do poço;
 Possuir custos compatíveis com o
empreendimento.

FUNÇÕES
Fluidodeperfuração Limpeza do fundo do
poço
Pressão hidrostática
sobre as formações
Resfriar e lubrificar a
broca e colunas

1. LIMPEZA DO FUNDO DO POÇO
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DETRITOS REMOVIDOS

DETRITOS NÃO REMOVIDOS

Espaço anular e
lama + detritos
Jato de lama
Circulação do fluido para a superfície

Circulação do fluido para a superfície

Após a limpeza,
suas propriedades
físico-químicas são
ajustadas e o fluido é
recirculado ao poço.

O fluido não
pode impedir
que os detritos
sejam
facilmente
descarregados
na superfície.

2. PRESSÃO HIDROSTÁTICA SOBRE AS
FORMAÇÕES
 Exercer pressão hidrostática sobre as formações,
de modo a evitar o influxo de fluidos indesejáveis
(kick) e estabilizar as paredes do poço;
Em relação ás pressões hidrostáticas e pressões
das formações, 3 situações podem ocorrer:
Ph = Pf
Ph > Pf
Ph < Pf

FORMAÇÕES
Ph = Pf

FORMAÇÕES
Ph < Pf
Ph > Pf

FORMAÇÕES
 As características
tixotrópicas de um
fluido de
perfuração são
também de extrema
importância.

3. RESFRIAR E LUBRIFICAR A BROCA DE
PERFURAÇÃO E COLUNAS

PRINCIPAIS PROPRIEDADES
PROPRIEDADES FÍSICAS PROPRIEDADES QUÍMICAS
Densidade pH
Parâmetros Reológicos Teor de cloreto
Forças géis Teor de bentonita
Parâmetros de filtração Teor de alcalinidade
Teor de sólidos Teor de Ca, Mg e K

DENSIDADE
Os limites de variação de densidade dos fluidos
para perfurar uma determinada fase são
definidos pela pressão de poros (pressão
atuante no fluido que se encontra no espaço
poroso da rocha) e pela pressão de fratura
(valor de pressão na qual a rocha se rompe).
Pp > densidade do fluido > Pf

DENSIDADE
Para aumento de densidade,
geralmente adiciona-se BaSO4,
baritina.
Para redução de densidade, em
fluidos a base de água, adiciona-se
água ou óleo diesel.

PARÂMETROS REOLÓGICOS
Considera-se que os fluidos seguem um
modelo reológico, cujos parâmetros vão
influir diretamente no cálculo de perdas de
cargas na tubulação e velocidade de
transporte dos cascalhos.

FORÇAS GÉIS
Referem-se as características tixotrópicas;
A força gel inicial mede a resistência para
colocar o fluido em fluxo.
A força gel final mede a resistência do fluido
para reiniciar o fluxo quando este fica certo
período de tempo em repouso.
A diferença entre elas indica o grau de tixotropia
do fluido.

PARÂMETROS DE FILTRAÇÃO
A capacidade do fluido de perfuração em
formar uma camada de partículas sólidas úmidas,
denominadas de reboco, sobre as rochas
permeáveis expostas pela broca, é de
fundamental importância para o sucesso da
perfuração e completação do poço.
Para formar o reboco, deve haver o influxo da
fase líquida do fluido do poço para a formação,
processo conhecido como filtração.

PARÂMETROS DE FILTRAÇÃO
Deve haver uma taxa controlada de partículas sólidas no
fluido, com tamanho ligeiramente menores que os poros
da formação.
A espessura do reboco é um dos principais fatores de
controle numa perfuração.

TEOR DE SÓLIDOS
Seu valor deve ser mantido o mínimo possível.
Seu aumento implica em:
 Aumento de densidade
 Aumento de viscosidade
 Variação das forças géis
 Aumento na ocorrência de problemas, como fraturas na formação,
falha de equipamentos, redução da taxa de penetração da broca,
e etc.
O tratamento do teor de sólidos é realizado
constantemente durante a fase de perfuração.

PH E ALCALINIDADE
O pH dos fluidos de perfuração é mantido na faixa de
baixa alcalinidade, ou seja, entre 7,5 e 10.
O objetivo principal é evitar a corrosão dos
equipamentos e evitar a dispersão das formações
argilosas.
A alcalinidade é medida por titulação e determina,
entre outros fatores, os teores de carbonatos (CO3
-),
bicarbonatos (HCO3
-) e hidroxilas (OH-).
São realizados diversos testes de rotina e ações para
correção de pH são bastante comuns.

TEOR DE CLORETOS E SALINIDADE
Consiste no controle, através dos métodos
volumétricos de precipitação, da concentração de
sal presente no fluido de perfuração.
A salinidade é expressa em mg/L de cloretos,
mg/L de NaCl equivalente ou ppm de NaCl
equivalente.
A elevação da taxa de salinidade do fluido
pode ser um indício de kick. Pode indicar ainda, a
perfuração de uma fase salina.

CLASSIFICAÇÃO DOS FLUIDOS DE
PERFURAÇÃO
A classificação dos fluidos de perfuração é feita em função de sua
composição. O principal critério dessa classificação é o constituinte da
fase dispersante.
Fase
dispersante
Base água
Base óleo
Base ar ou
gás

FLUIDOS A BASE D’ÁGUA
A água é a fase contínua e o principal componente deste
tipo de fluido, podendo ser doce, dura ou salgada;
 Água doce: apresenta salinidade inferior a 1000 ppm de NaCl
equivalente e não necessita de pré-tratamento químico, pois não afeta o
desempenho dos aditivos empregados no preparo do fluido;
 Água dura: necessita de pré-tratamento, pois, possui sais de cálcio e de
magnésio dissolvidos, em concentração suficiente para alterar o
desempenho dos aditivos;
 Água salgada: apresenta salinidade superior a 1000 ppm de NaCl
equivalente, podendo ser natural (água do mar) ou pode ser salgada
com sais de NaCl, KCl ou CaCl2

A principal função da água é manter o meio de
dispersão para os materiais coloidais, que são
justamente os materiais que controlam a viscosidade,
limite de escoamento, forças géis e etc.
Fatores a serem considerados na seleção da água de
preparo:
Disponibilidade;
Custo de transporte e de tratamento;
Tipos de formações geológicas a serem perfuradas;
Produtos químicos que comporão os fluidos;
Equipamento e técnicas a serem usados na avaliação das
formações.

Os sólidos dispersos no meio aquoso são de dois tipos:
 Ativos: materiais argilosos, cuja função é viscosificar
os fluidos. Argilas mais usada é a bentonita e em
menor escala atapulgita
 Inertes: podem se originar da adição de materiais
industrializados ou de detritos finos das rochas
perfuradas. O adensante mais comum é a baritina.
Outros adensantes usados são calcita e hematita. Os
sólidos inertes oriundos das rochas perfuradas são
areia, silte e calcário fino.

PRINCIPAIS ADITIVOS ADICIONADOS AOS FLUIDOS A BASE D’ÁGUA
Alcalinizantes e controladores de pH – NaOH, KOH, Ca(OH)2
Dispersantes - lignossulfonato, tanino, lignito e fosfato
Redutores de filtrado – amido
Floculantes – NaOH, CaO, NaCl
Polímeros de uso geral para viscosificar, desflocular ou reduzis o filtrado;
Surfactantes para emulsificar e reduzir a tensão superficial;
Removedores de cálcio e magnésio, como carbonatos e bicarbonato de sódio;
Inibidores de formações ativas , como cloretos de potássio, sódio e cálcio;
Bactericidas, como paraformaldeído, compostos organoclorados, soda
caustica e cal;
Anticorrosivos, traçadores químicos e antiespumantes, também podem estar
presentes.

EXERCÍCIO PARA CASA – RESUMIR OS PRINCIPAIS PONTOS SOBRE
OS FLUIDOS DE PERFURAÇÃO A BASE ÓLEO E A BASE DE AR.
ONDE SÃO UTILIZADOS
QUAIS AS VANTAGENS E DESVANTAGENS DE SEU USO.

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