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Fluidos de Perfuração 
PEG001 - 2010.2
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MÉTODOS DE PESQUISA
PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Fluidos de Perfuração 
Historicamente, quando foi introduzido junto com a perfuração rotativa, a finalidade do fluido de perfuração era simplesmente a remoção do cascalho produzido pela broca no fundo do poço. Nestas circunstâncias, qualquer tipo de fluido capaz de realizar esta função podia ser considerado um fluido de perfuração: água, ar, gás natural, sólidos em suspensão na água, emulsões.
Com o progresso tecnológico e as exigências dos órgãos ambientais, o fluido de perfuração tornou-se uma mistura complexa de sólidos, líquidos e produtos químicos, e algumas vezes, gases. Eles devem ser especificados de forma a garantir uma perfuração rápida e segura.
Os fluidos de perfuração foram ganhando importância à medida que os poços se
tornavam mais profundos. Considera-se que o sucesso da perfuração de um poço depende fortemente da composição do fluido e dos cuidados para a manutenção de suas propriedades durante a perfuração.
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Características Desejáveis
• Ser estável quimicamente;
• Ser facilmente separado dos cascalhos na superfície;
• Não causar danos as formações produtoras;
• Aceitar qualquer tratamento, físico e químico;
• Ser bombeável;
 Ter baixo grau de corrosão e abrasão;
• Facilitar interpretações geológicas (cascalhos, perfilagem);
• Ter baixo custo.
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Funções Básicas
• Limpar o fundo do poço e carrear os cascalhos até a superfície;
• Manter os sólidos em suspensão durante a ausência de bombeio;
 Sustentar as paredes do poço evitando o seu desmoronamento;
• Prevenir a hidratação de formações reativas;
• Lubrificar a broca e a coluna de perfuração, reduzindo seu atrito com o poço;
• Resfriar a broca;
 Exercer pressão hidrostática sobre as formações, de modo a evitar o influxo de fluidos indesejáveis (kick).
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Trajetória do fluido de perfuração
Fluidos de Perfuração 
Superfície
Fundo do poço
Superfície
O fluido deve circular a uma velocidade maior do que a velocidade de sedimentação das partículas removidas, a fim de que os resíduos possam chegar à superfície.
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas e Químicas
 As propriedades físicas são mais genéricas e são medidas em qualquer tipo de fluido.
 As propriedades químicas são mais específicas e são determinadas para distinguir certos tipos de fluidos.
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades físicas mais freqüentemente medidas:
densidade, parâmetros reológicos, forças géis, parâmetros de filtração, teor de sólidos, coeficiente de lubricidade, resistividade e estabilidade elétrica.
Propriedades químicas mais freqüentemente medidas: 
pH, teores de cloreto e de bentonita, alcalinidade, excesso de cal, teor de cálcio e de magnésio, concentração de H2S e concentração de potássio.
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas
Densidade: Seu valor é definido em função da pressão de poros (pressão do fluido que se encontra nos poros da rocha), e pela pressão de fratura das formações expostas. 
A densidade é uma propriedade muito importante e deve ser mantida controlada de modo que a sua pressão hidrostática seja suficiente para controlar os fluidos das formações. Para aumentar a densidade adiciona-se normalmente baritina, BaSO4, que tem densidade de 4,25, enquanto a densidade dos sólidos perfurados é em média de 2,6. 
Na indústria de petróleo as principais unidades de medida da densidade são as seguintes: lb/gal, lb/pe3, lb/cuft, kg/dm3, e gravidade específica.
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas 
Pressão exercida pelo fluido
Define-se diferencial de pressão entre o fluido do poço e os fluidos da formação por:
onde,
pL é a pressão da lama ou pressão do fluido de perfuração
pF é a pressão da formação ou pressão dos fluidos contidos na rocha
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas 
Pressão exercida pelo fluido
O diferencial de pressão entre o fluido de perfuração e os fluidos da formação deve ser sempre maior que zero, durante a perfuração do poço. Todavia, o rendimento da broca diminui à medida em que esse diferencial de pressão aumenta, o que mostra a importância no estabelecimento e cálculo do seu valor.
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas 
Pressão exercida pelo fluido
A pressão exercida pelo fluido de perfuração (pL) no fundo do poço, em condições estáticas (vazão nula) seria:
pL = pH + pS
onde,
 é a pressão hidrostática
pS é a pressão aplicada na superfície
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Propriedades Físicas 
Pressão exercida pelo fluido
Costuma-se denominar de gradiente de pressão do fluido de perfuração (ou lama) por: 
Para a água doce, cuja densidade absoluta é 1 g/cm3 a 4oC, temos:
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas 
Pressão exercida pelo fluido
As formações porosas e permeáveis contém fluidos sob pressão. Uma certa formação, a uma profundidade hF, pode então conter fluidos a uma pressão pF denominada de pressão da formação: 
Pode-se definir um gradiente de pressão da formação como sendo:
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas 
Pressão exercida pelo fluido
Em poços de pretóleo, as formações contendo fluidos são classificadas em:
 Formações com pressão normal
(b) Formações com pressão anormal
				 	(baixa)
				 	(alta)
Fluidos de Perfuração 
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas
Pressão hidrostática
 Por exemplo, caso estejamos perfurando um poço a 2000 metros de profundidade e cuja pressão de poros da formação seja de 2500 psi, podemos calcular a densidade do fluido de perfuração para que a pressão dentro do poço seja superior a pressão de poros, assim:
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas 
Pressão hidrostática
EXERCÍCIO: Qual a pressão hidrostática no fundo de um poço de 2000 m com uma lama a base de bentonita com densidade de 9,8 lb/gal? Justifique sua resposta.
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas
Parâmetros Reológicos: Define o comportamento do escoamento de um fluido. Estes parâmetros influem diretamente no cálculo das perdas de cargas dentro da tubulação e no anular, e no cálculo da velocidade de carreamento de cascalhos. 
Os parâmetros normalmente calculados são: 
 viscosidade aparente;
 viscosidade plástica;
 limite de escoamento.
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas
Viscosidade: É a medida da resistência da lama para fluir. Em outras palavras mede a consistência da lama. A vicosidade deve ser suficientemente elevada para manter a baritina em suspensão e assegurar o transporte dos cascalhos para fora do poço.
Medidas da viscosidade: 
 - Viscosidade Marsh: Seu princípio fundamenta-se na medição do tempo de escoamento de um volume definido de lama através de um funil calibrado. Enche-se o funil com lama e mede-se o tempo de escoamento (s) de ¼ de galão (946 cm3). 
- Viscosidade plástica e aparente: São determinadas através de aparelhos denominados viscosímetros. Ambas são medidas em centipoise.
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PETRÓLEO – PRODUÇÃO
Propriedades Físicas
Teor de sólidos: O controle do teor de sólido é muito importante e deve ser objeto de todo cuidado uma vez que ele influi sobre diversas propriedades da lama: 
densidade, viscosidade e força gel, produzindo desgaste nos equipamentos pela sua abrasividade e reduz a taxa de penetração da broca.
Força gel: A força gel é um parâmetro que indica o grau de tixotropia da lama. Um fluido tixotrópico é aquele que quando
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