Baixe o app para aproveitar ainda mais
Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
Fluidos II_Sistemas.pdf 1 Fluidos de Perfuração 1 Engenharia de PoEngenharia de Poçço Io I Tecnologia de Fluidos de Tecnologia de Fluidos de PerfuraPerfuraççãoão Sistemas de FluidosSistemas de Fluidos Rosana LombaRosana Lomba Turma 2008Turma 2008 Fluidos de Perfuração 2 Argilas Argilas –– ConsideraConsideraçções ões bbáásicassicas �� 4 grandes grupos4 grandes grupos –– CaulinitaCaulinita ((KaoliniteKaolinite)) –– EsmectitaEsmectita ((SmectiteSmectite)) –– IlitaIlita ((IlliteIllite)) –– Clorita (Clorita (ChloriteChlorite)) http://www.glossary.oilfield.slb.com/ 2 Fluidos de Perfuração 3 Argilas Argilas –– ConsideraConsideraçções bões báásicassicas Fluidos de Perfuração 4 Argilas Argilas –– ConsideraConsideraçções bões báásicassicas �� 4 grandes grupos4 grandes grupos –– CaulinitaCaulinita ((KaoliniteKaolinite)) –– EsmectitaEsmectita ((SmectiteSmectite)) –– IlitaIlita ((IlliteIllite)) –– Clorita (Clorita (ChloriteChlorite)) MEV - 1500 x 3 Fluidos de Perfuração 5 Argilas Argilas –– ConsideraConsideraçções bões báásicassicas �� 4 grandes grupos4 grandes grupos –– CaulinitaCaulinita ((KaoliniteKaolinite)) –– EsmectitaEsmectita ((SmectiteSmectite)) –– IlitaIlita ((IlliteIllite)) –– Clorita (Clorita (ChloriteChlorite)) MEV - 3500 x Fluidos de Perfuração 6 Argilas Argilas –– ConsideraConsideraçções bões báásicassicas �� 4 grandes grupos4 grandes grupos –– CaulinitaCaulinita ((KaoliniteKaolinite)) –– EsmectitaEsmectita ((SmectiteSmectite)) –– IlitaIlita ((IlliteIllite)) –– Clorita (Clorita (ChloriteChlorite)) MEV - 1500 x 4 Fluidos de Perfuração 7 Argilas Argilas –– ConsideraConsideraçções bões báásicassicas �� 4 grandes grupos4 grandes grupos –– CaulinitaCaulinita ((KaoliniteKaolinite)) –– EsmectitaEsmectita ((SmectiteSmectite)) –– IlitaIlita ((IlliteIllite)) –– Clorita (Clorita (ChloriteChlorite)) Fluidos de Perfuração 8 Grupos de ArgilasGrupos de Argilas �� CaulinitaCaulinita –– Baixa tendência a inchamento (Baixa tendência a inchamento (swellingswelling)) �� CloritaClorita –– Baixa tendência a inchamentoBaixa tendência a inchamento �� IlitaIlita –– MMéédia tendência a inchamentodia tendência a inchamento �� EsmectitaEsmectita –– Alta tendência a inchamentoAlta tendência a inchamento 5 Fluidos de Perfuração 9 FolhelhoFolhelho �� MineralogiaMineralogia –– QuartzoQuartzo –– IlitaIlita –– EsmectitaEsmectita (problemas de inchamento)(problemas de inchamento) –– CaulinitaCaulinita –– CloritaClorita –– Estratificado Estratificado IlitaIlita -- EsmectitaEsmectita Fluidos de Perfuração 10 Fluidos de PerfuraFluidos de Perfuraççãoão �� base base áágua (fluido aquoso)gua (fluido aquoso) –– bentonitabentonita –– polpolíímerosmeros �� base base óóleo (emulsão inversa) (fluido não leo (emulsão inversa) (fluido não aquoso)aquoso) –– óóleo dieselleo diesel –– óóleo mineral de baixa toxidezleo mineral de baixa toxidez –– sintsintééticos base de parafinas lineares hidrogenadasticos base de parafinas lineares hidrogenadas –– éésteressteres 6 Fluidos de Perfuração 11 Sistemas de fluidos base Sistemas de fluidos base ááguagua 1. FLUIDOS CONVENCIONAIS (com bentonita) 2. FLUIDOS POLIMÉRICOS SALGADOS 3. FLUIDOS DRILL-IN Fluidos de Perfuração 12 FLUIDO CONVENCIONALFLUIDO CONVENCIONAL COMPOSICOMPOSIÇÇÃO BÃO BÁÁSICASICA •Água Industrial - QSP •Bentonita (Argila Ativada) – 20 – 30 lb/bbl •Soda Cáustica – 1 – 2 lb/bbl 7 Fluidos de Perfuração 13 BentonitaBentonita (Fluido base (Fluido base áágua)gua) ((VP VP ↑↑↑↑↑↑↑↑ LE LE ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ VVff ↓)↓)↓)↓)↓)↓)↓)↓) �� AssociaAssociaçção de partão de partíículasculas �� BentonitaBentonita possui elevada superfpossui elevada superfíície cie especespecííficafica �� BentonitaBentonita ssóódica (dica (WyomingWyoming) ) -- alto grau de alto grau de dispersãodispersão �� BentonitaBentonita ccáálcicalcica -- difdifíícil dispersãocil dispersão Fluidos de Perfuração 14 Fluidos convencionais Fluidos convencionais �� Fluido inicialFluido inicial –– ininíício de pocio de poççoo –– baixo peso e baixo teor de sbaixo peso e baixo teor de sóólidoslidos –– alto LE alto LE -- limpeza do polimpeza do poççoo –– manutenmanutençção simples ão simples -- uso de equipamentos uso de equipamentos de extrade extraçção de são de sóólidoslidos –– UtilizaUtilizaçção de ão de áágua do mar na perfuragua do mar na perfuraçção ão offshoreoffshore »» bentonitabentonita prpréé--hidratadahidratada 8 Fluidos de Perfuração 15 FLUIDOS INICIAISFLUIDOS INICIAIS • Perfuração da superfície até assentar condutor ou o revestimento de superfície • Formações consolidadas, impermeáveis e inertes (calcário, diabásico, por exemplo) – possível perfurar com água • Formações inconsolidadas ou friáveis (areia, por exemplo) – água + argila, fluido normalmente floculado (por adição de soda cáustica ou cal hidratada) • Zonas de perda de circulação – baixo peso específico, taxa de penetração controlada, perfuração sem retorno, etc Fluidos de Perfuração 16 FLUIDOS INICIAISFLUIDOS INICIAIS • Peso EspecPeso Especííficofico : : ��8,6 8,6 –– 9,2 9,2 lblb//galgal –– áágua doce + gua doce + bentonitabentonita ��9,0 9,0 –– 9,4 9,4 lblb//galgal –– áágua do mar + gua do mar + bentonitabentonita •• ReologiaReologia : Escoamento laminar (grandes : Escoamento laminar (grandes espaespaçços anulares, baixas velocidades de os anulares, baixas velocidades de retorno)retorno) sistemas sistemas floculadosfloculados –– limite de escoamento limite de escoamento elevado, gelevado, gééis elevadosis elevados 9 Fluidos de Perfuração 17 FLUIDOS INICIAISFLUIDOS INICIAIS • FiltradoFiltrado alto, reboco espesso ajuda a consolidar alto, reboco espesso ajuda a consolidar paredes do poparedes do poçço na perfurao na perfuraçção de rochas ão de rochas inconsolidadasinconsolidadas •• pH pH : 8,5 : 8,5 –– 10,5 (na presen10,5 (na presençça de formaa de formaçções argilosas ões argilosas recomendarecomenda--se manter pH ~ 9,0 para minimizar se manter pH ~ 9,0 para minimizar hidratahidrataçção e inchamento de argilas)ão e inchamento de argilas) Controle Peso específico, reologia, filtrado e teor de areia Fluidos de Perfuração 18 Qualidade da água de preparo •Em qualquer fluido, a qualidade da água utilizada é de importância fundamental •Sais de cálcio e magnésio afetam a dureza total da água •Tratamento : precipitação com carbonato de sódio e soda cáustica 10 Fluidos de Perfuração 19 ÁÁGUA DO MAR NOS FLUIDOS GUA DO MAR NOS FLUIDOS INICIAISINICIAIS áágua docegua doce áágua do margua do mar Bentonita prBentonita préé hidratada (BPH) + hidratada (BPH) + ÁÁgua do mar gua do mar = Fluido= Fluido Fluidos de Perfuração 20 Uso de aditivos quUso de aditivos quíímicosmicos �� Controle do pH (Controle do pH (NaOHNaOH –– soda csoda cááustica)ustica) –– pH alto (9,5pH alto (9,5--10,5)10,5) •• Diminuir a taxa de corrosãoDiminuir a taxa de corrosão •• Diminuir a solubilidade dos Diminuir a solubilidade dos contaminantescontaminantes CaCa e e Mg Mg •• Melhorar a solubilidade de alguns aditivosMelhorar a solubilidade de alguns aditivos �� Controle da viscosidadeControle da viscosidade –– ViscosificantesViscosificantes ((bentonitabentonita polpolíímeros)meros) –– Dispersantes (reduDispersantes (reduçção da viscosidade)ão da viscosidade) �� Controle do filtradoControle do filtrado –– BentonitaBentonita –– Amido, CMC BV, Amido, CMC BV, poliacrilatospoliacrilatos, etc, etc 11 Fluidos de Perfuração 21 Controle do fluido convencionalControle do fluido convencional �� RemoRemoçção de são de sóólidos inerteslidos inertes �� DiluiDiluiççãoão �� AdiAdiçção de ão de bentonitabentonita �� AdiAdiçção de aditivosão de aditivos –– para controlar o pHpara controlar o pH –– para controlar a viscosidadepara controlar a viscosidade –– para controlar o filtradopara controlar o filtrado Fluidos de Perfuração 22 ContaminaContaminaççõesões �� CCáálcio (Fontes: Cimento, lcio (Fontes: Cimento, AnidritaAnidrita CaSOCaSO44 e e áágua da gua da formaformaçção)ão) –– AdiAdiçção de ão de Soda Soda AshAsh (Na(Na22COCO33) ) -- precipita como precipita como Carbonato de CCarbonato de Cáálcio (CaCOlcio (CaCO33) insol) insolúúvelvel –– AdiAdiçção de Bicarbonato de São de Bicarbonato de Sóódio (NaHCOdio (NaHCO33) ) -- precipita como Carbonato de Cprecipita como Carbonato de Cáálcio (CaCOlcio (CaCO33) ) insolinsolúúvelvel �� ÁÁgua dura (contgua dura (contéém Mg e m Mg e CaCa)) –– Mg Mg -- adiadiçção de Hidrão de Hidróóxido de Sxido de Sóódio (dio (NaOHNaOH) ) -- precipita como Hidrprecipita como Hidróóxido de Magnxido de Magnéésio (Mg(OH)sio (Mg(OH)22) ) –– CaCa -- AdiAdiçção de ão de Soda Soda AshAsh (Na(Na22COCO33) ) �� Oxigênio (acelera a taxa de corrosão)Oxigênio (acelera a taxa de corrosão) –– AdiAdiçção de Sulfito de São de Sulfito de Sóódio (Nadio (Na22SOSO33) ) -- transformatransforma--se se em Sulfato de Sem Sulfato de Sóódio (Nadio (Na22SOSO44) ) 12 Fluidos de Perfuração 23 ContaminaContaminaççõesões �� COCO22 (Fonte: ar no fluido e influxo de g(Fonte: ar no fluido e influxo de gáás da s da formaformaçção)ão) –– FormaFormaçção de carbonatos COão de carbonatos CO3322-- e HCOe HCO33-- (flocula(floculaçção e ão e queda do pH)queda do pH) –– Aumenta Aumenta reologiareologia (por exemplo VP, LE, (por exemplo VP, LE, GGii e e GGff) , ) , VVff e e hhrebocoreboco –– AdiAdiçção de Hidrão de Hidróóxido de Cxido de Cáálcio (lcio (CaCa(OH)(OH)22) ) -- precipita precipita como Carbonato de Ccomo Carbonato de Cáálcio (CaCOlcio (CaCO33) insol) insolúúvelvel �� HH22SS –– Manter pH alto (>10)Manter pH alto (>10) –– HH22S S éé convertido em Bissulfeto de Sconvertido em Bissulfeto de Sóódio (dio (NaHSNaHS) e ) e Sulfeto de SSulfeto de Sóódio (Nadio (Na22S) por S) por NaOHNaOH Fluidos de Perfuração 24 Fluido base Fluido base áágua gua –– polimpolimééricos ricos salgadossalgados �� VantagensVantagens –– Elevado poder de inibiElevado poder de inibiçção (ão (folhelhosfolhelhos)) –– Adequado para uma ampla faixa de Adequado para uma ampla faixa de salinidadesalinidade –– Facilidade de controle de sFacilidade de controle de sóólidoslidos –– Menores torque e arrasteMenores torque e arraste –– Menor impacto ambiental (em geral) Menor impacto ambiental (em geral) -- facilidade de descartefacilidade de descarte 13 Fluidos de Perfuração 25 Fluido base Fluido base áágua gua -- polpolíímerosmeros �� DesvantagensDesvantagens –– maior custo que o fluido com maior custo que o fluido com bentonitabentonita –– menor tolerância a smenor tolerância a sóólidoslidos –– problemas de formaproblemas de formaçção de espumaão de espuma –– necessidade de uso de bactericidasnecessidade de uso de bactericidas –– necessidade de maior conhecimento tnecessidade de maior conhecimento téécnicocnico Fluidos de Perfuração 26 HistHistóórico/Introdurico/Introduçção dos ão dos produtosprodutos �� Amido Amido -- 19301930 �� CMC CMC -- 19401940 �� LignossulfonatoLignossulfonato -- 19501950 �� PolPolíímeros Sintmeros Sintééticos ticos (ex. PHPA)(ex. PHPA) -- 19601960 �� BiopolBiopolíímerosmeros (ex. XC (ex. XC –– goma goma xantanaxantana)) -- 19701970 14 Fluidos de Perfuração 27 PolPolíímerosmeros �� Amido Amido -- mandioca, milho, etc mandioca, milho, etc -- controlador de controlador de filtradofiltrado �� Goma Goma XantanaXantana (XC) (XC) -- obtida a partir do ataque obtida a partir do ataque da bactda bactééria ria XanthomonasXanthomonas CampestrisCampestris ao ao aaçúçúcar car –– viscosificanteviscosificante �� CarboxiCarboxi MetilMetil Celulose Celulose -- madeira e algodão madeira e algodão -- viscosificanteviscosificante -- controlador de filtradocontrolador de filtrado Fluidos de Perfuração 28 Controladores de FiltradoControladores de Filtrado �� PolPolíímerosmeros –– AmidoAmido -- reduz a permeabilidade do reboco reduz a permeabilidade do reboco -- não não afetado pela salinidade do fluido. Problemas de afetado pela salinidade do fluido. Problemas de fermentafermentaçção (uso de bactericida). Degradaão (uso de bactericida). Degradaçção tão téérmica rmica T < 200 T < 200 ooFF –– Amido modificado (HPA)Amido modificado (HPA) –– CMC (CMC (CarboxiCarboxi--MetilMetil--CeluloseCelulose SSóódica)dica) -- reduz a reduz a permeabilidade do reboco e aumenta viscosidade do permeabilidade do reboco e aumenta viscosidade do filtrado filtrado -- T < 300 T < 300 ooF F –– PoliacrilatoPoliacrilato -- defloculantedefloculante -- T < 400 T < 400 ooF, fluidos livres de F, fluidos livres de ccáálcio e baixo teor de argilalcio e baixo teor de argila 15 Fluidos de Perfuração 29 Controladores de FiltradoControladores de Filtrado �� SSóólidoslidos -- BentonitaBentonita –– reboco plreboco pláástico, baixa stico, baixa permeabilidade permeabilidade -- Agentes de tamponamento (diferentes Agentes de tamponamento (diferentes distribuidistribuiçções granulomões granuloméétricas)tricas) ..Carbonato de cCarbonato de cáálciolcio ..Cloreto de sCloreto de sóódiodio Fluidos de Perfuração 30 Fluido polimFluido poliméérico salgadorico salgado Exemplo de composiExemplo de composiççãoão �� ÁÁguagua industrial industrial QSPQSP �� GomaGoma XantanaXantana 1,5 lb/bbl1,5 lb/bbl �� CMCCMC--ADS ADS 3,0 lb/bbl3,0 lb/bbl �� PolPolíímeromero CatiônicoCatiônico 5 lb/bbl5 lb/bbl �� KClKCl 45 lb/bbl45 lb/bbl �� BactericidaBactericida 0,3 lb/bbl0,3 lb/bbl �� ÓÓxidoxido de de magnmagnéésiosio 0,9 lb/bbl0,9 lb/bbl �� DetergenteDetergente se se necessnecessááriorio �� BaritinaBaritina p/ peso p/ peso desejadodesejado 16 Fluidos de Perfuração 31 Sistemas com polSistemas com políímerosmeros �� Fluido Fluido XCXC--KClKCl -- perfuraperfuraçção de ão de folhelhosfolhelhos –– XC XC -- viscosificanteviscosificante + filme nos cascalhos e + filme nos cascalhos e popoçço (inibio (inibiçção)ão) –– KClKCl -- troca iônica na superftroca iônica na superfíície das argilas, cie das argilas, estabilizando o processo de interaestabilizando o processo de interaçção quão quíímica mica -- raio iônico de tamanho adequado para raio iônico de tamanho adequado para preenchimento espapreenchimento espaçço nas argilaso nas argilas �� Fluido Fluido AmidoAmido--NaClNaCl (saturado) (saturado) -- perfuraperfuraçção de ão de zonas de salzonas de sal –– 26% peso de 26% peso de NaClNaCl –– amido amido -- formaformaçção de reboco impermeão de reboco impermeáávelvel Fluidos de Perfuração 32 Sistemas com polSistemas com políímerosmeros �� Fluido PolFluido Políímero mero CatiônicoCatiônico--KClKCl -- perfuraperfuraçção de ão de folhelhosfolhelhos –– PolPolíímero catiônico mero catiônico -- estabiliza a argila e estabiliza a argila e proporciona boa proporciona boa reologiareologia –– KClKCl -- inibiinibiçção de ão de folhelhosfolhelhos �� Fluido Fluido PHPAPHPA--KClKCl -- perfuraperfuraçção de ão de folhelhosfolhelhos –– PHPA PHPA -- PartiallyPartially HydrolyzedHydrolyzed PolyacrylamidePolyacrylamide -- recobre o folhelho com um filme viscoso (alto PM) recobre o folhelho com um filme viscoso (alto PM) -- interage com a interage com a bentonitabentonita e proporciona boa e proporciona boa reologiareologia –– KClKCl -- inibiinibiçção de ão de folhelhosfolhelhos 17 Fluidos de Perfuração 33 Fluidos Fluidos DrillDrill--inin �� PerfuraPerfuraçção de zonas produtoras ão de zonas produtoras -- minimizar minimizar dano dano àà formaformaççãoão �� Fluido baixo teor de sFluido baixo teor de sóólidoslidos –– PolPolíímero XC mero XC -- viscosificanteviscosificante –– Amido modificado (HPA) Amido modificado (HPA) -- redutor de filtradoredutor de filtrado –– MgOMgO -- tampão de pH (9tampão de pH (9--9,5)9,5) –– Carbonatos de CCarbonatos de Cáálcio lcio -- agentes agentes tamponantestamponantes com com granulometriasgranulometrias diferentes diferentes -- podem ser removidos podem ser removidos por acidificapor acidificaçção, posteriormenteão, posteriormente –– Salmoura Salmoura -- em geral em geral NaClNaCl -- adensanteadensante Fluidos de Perfuração 34 Fluido base Fluido base óóleoleo �� AplicaAplicaççõesões –– ambientes corrosivos Hambientes corrosivos H22S e COS e CO22 -- mantmantéém o tubo m o tubo molhado por molhado por óóleo + excesso de cal leo + excesso de cal –– Ambiente HTAmbiente HT -- T > 300 T > 300 ooF (economia em relaF (economia em relaçção a ão a fluidos base fluidos base áágua)gua) –– InibiInibiçção de folhelhoão de folhelho -- fase aquosa (salmoura)fase aquosa (salmoura) –– PerfuraPerfuraçção de zonas de salão de zonas de sal –– PoPoçços de alta inclinaos de alta inclinaççãoão -- lubricidade lubricidade -- redureduçção de ão de torque e arrastetorque e arraste –– Problemas de prisão por diferencial de pressãoProblemas de prisão por diferencial de pressão -- menor reboco e melhor lubricidade que fluido base menor reboco e melhor lubricidade que fluido base ááguagua 18 Fluidos de Perfuração 35 Fluido base Fluido base óóleoleo ComposiComposiçção ão �� óóleoleo –– dieseldiesel -- era mais comum era mais comum -- Problemas de alto teor Problemas de alto teor de aromde aromááticos (dano ticos (dano ààs borrachas + agressivo s borrachas + agressivo meio ambiente + tmeio ambiente + tóóxico pessoal) xico pessoal) –– óóleo mineral leo mineral -- menos agressivo, limpo e sem menos agressivo, limpo e sem odor, muito caro odor, muito caro –– parafinas lineares parafinas lineares -- Baixo teor de aromBaixo teor de aromááticos ticos -- minimizar problemas de meio ambienteminimizar problemas de meio ambiente �� fase aquosa fase aquosa –– salmoura de salmoura de NaClNaCl ou CaClou CaCl2 2 Fluidos de Perfuração 36 Fluido base Fluido base óóleoleo AditivosAditivos �� emulsificantes (emulsificantes (áácidos graxos)cidos graxos) –– reduz a tensão interfacial fase aquosareduz a tensão interfacial fase aquosa--oleosa para oleosa para permitir a formapermitir a formaçção de pequenas gotasão de pequenas gotas �� agente de agente de molhabilidademolhabilidade –– forma uma pelforma uma pelíícula tornando os scula tornando os sóólidos (lidos (baritinabaritina e e cascalhos) molhcascalhos) molhááveis ao veis ao óóleo leo -- inibe a formainibe a formaçção de ão de ““grumosgrumos”” �� viscosificantesviscosificantes ((reologiareologia)) �� Cal (Cal (CaCa(OH)(OH)22)) -- reagir com os emulsificantes, formando reagir com os emulsificantes, formando sais de sais de áácidos graxos cidos graxos -- ambiente corrosivo ambiente corrosivo (neutraliza(neutralizaçção de COão de CO22 e He H22S)S) �� adensantesadensantes –– BaritinaBaritina -- SGSG = 4,2= 4,2 –– Hematita Hematita -- SGSG = 5,1= 5,1 19 Fluidos de Perfuração 37 FormaFormaçção da emulsão inversaão da emulsão inversa �� ÓÓleo e leo e áágua não se misturam gua não se misturam -- segregasegregaçção naturalão natural �� AdiAdiçção de ão de ““sabãosabão””-- ponte entre a ponte entre a áágua e gua e óóleo permite leo permite a mistura facilmente a mistura facilmente -- partes hidrofpartes hidrofíílica e lica e lipoflipofíílicalica �� FormaFormaçção de um filme ao redor da gota de ão de um filme ao redor da gota de áágua gua bastante resistente bastante resistente -- evitar que as bolhas de evitar que as bolhas de áágua gua ““coalescoalesççamam”” -- estabilidade da emulsãoestabilidade da emulsão �� FormaFormaçção de gotas pequenasão de gotas pequenas –– baixo filtradobaixo filtrado –– reboco de baixa permeabilidadereboco de baixa permeabilidade �� Razão Razão óóleo/leo/áágua gua -- valores tvalores tíípicos 80/20, 70/30, 60/40picos 80/20, 70/30, 60/40 Fluidos de Perfuração 38 Conceito de atividade quConceito de atividade quíímicamica �� CCéélula osmlula osmóótica tica -- fluxo devido gradiente de fluxo devido gradiente de potencial qupotencial quíímico fluidomico fluido--folhelhofolhelho �� aaww fluidofluido < < aawwshaleshale (in(inííciocio)) aaww fluidofluido = = aawwshaleshale (2(2--3 3 dias)dias) �� Uso de higrômetro para medir a atividade Uso de higrômetro para medir a atividade ququíímica da mica da ááguagua
Compartilhar