Exercícios 2010

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
ENGENHARIA DE PETRÓLEO 
 
 
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO 
Lista de Exercícios 
Professor: Jorge de Almeida Rodrigues Jr 
 
QUESTÃO 1: Apresente as características estruturais fundamentais para o desempenho dos lubrificantes 
que atuam por adsorção. 
 
QUESTÃO 2: Cite duas possíveis maneiras de promover a transição micelar de esfera para cilindro em 
sistemas aquosos. Explique baseado no parâmetro crítico de empacotamento. 
 
QUESTÃO 3: Descreva o efeito da força iônica na viscosidade de repouso de sistemas de micelas 
alongadas obtidas a partir de surfactantes iônicos, conforme apresentado no gráfico abaixo, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 4: Explique o efeito de dilatância e pseudoplasticidade de sistemas de micelas alongadas em 
baixa concentração. 
 
QUESTÃO 5: Descreva as principais conseqüências da instabilidade de folhelhos no processo de perfuração 
de poços de petróleo. 
 
QUESTÃO 6: Explique a correlação entre o teor de água nos folhelhos com o estado destes e com a 
ocorrência de enceramento de broca (bit balling). 
 
QUESTÃO 7: Explique o mecanismo de inibição de reatividade de folhelhos por sais de potássio. 
 
QUESTÃO 8: Descreva o mecanismo de inibição de inibição de folhelhos reativos por soluções salinas 
concentradas. Apresente as limitações deste método. 
 
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QUESTÃO 9: Por que o pH de fluidos contendo silicatos como inibidores de reatividade de folhelhos deve 
ser maior que 10,4? Seria viável utilizar hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) para elevar o pH? Por quê? 
 
QUESTÃO 10: Explique o mecanismo de inibição de reatividade de folhelhos por TAMEs (emulsões 
termicamente ativadas). 
 
QUESTÃO 11: Descreva as similaridades do modelo de inibição de reatividade de folhelhos por polímeros 
parcialmente hidrofobizados com os demais modelos (dois deles). 
 
QUESTÃO 12: Quais as possíveis origens do comportamento elástico em polímeros? 
 
QUESTÃO 13: Levando em consideração o Modelo de Maxwell para líquidos viscoelásticos, determine a 
expressão que define a deformação em função do tempo. 
 
QUESTÃO 14: Mostre que de acordo com o modelo de Cross para fluidos pseudoplásticos a viscosidade 
tende à viscosidade de repouso (η0) quando a taxa de cisalhamento tende a zero e à viscosidade limite (η∞) 
quando a taxa de cisalhamento tende ao infinito. 
 
QUESTÃO 15: Descreva o comportamento de histerese em fluidos tixotrópicos e como se pode determinar 
sua magnitude através de reometria em modo rotacional. 
 
QUESTÃO 16: Baseado nas equações fundamentais de sólidos elásticos e líquidos newtonianos, explique a 
origem da diferença de fase observada em reometria em modo oscilatório observada em líquidos 
newtonianos. 
 
QUESTÃO 17: Mostre como obter através das curvas experimentais de G’ e G’’ contra velocidade angular 
(ω) os parâmetros que definem as curvas teóricas do Modelo de Maxwell para líquidos viscoelásticos. Mostre 
também, através das equações, por que o método gráfico é válido. 
 
QUESTÃO 18: Por que ensaios em modo rotacional não são indicados para o estudo de sistemas 
poliméricos com alto grau de reticulação? 
 
QUESTÃO 19: Explique o funcionamento das argilas como modificadores reológicos em fluidos de base 
aquosa e como a força iônica, a presença de íons cálcio, de floculantes e de defloculantes podem influenciar 
o seu desempenho nesta função. 
 
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QUESTÃO 20: Explique por que os sistemas poliméricos ativados por cloud point apresentam 
comportamento reológico com a temperatura inverso ao de sistemas de micelas esféricas de arranjo cúbico. 
 
QUESTÃO 21: Por que em sistemas de polímeros surfactantes tipo AB, a adição de pequenas quantidades 
de polímeros ABA leva a um aumento na viscosidade do sistema? 
 
QUESTÃO 22: Qual a vantagem da utilização de micelas alongadas como aditivos para redução da perda 
por arraste, quando comparados a polímeros de massa molar elevada? 
 
QUESTÃO 23: Quais os principais problemas associados ao processo de filtração de fluidos de perfuração? 
 
QUESTÃO 24: Supondo que na filtração HPHT de um fluido de base aquosa, deseja-se trabalhar a 100ºC e 
sob pressão de 400 psi. Qual deve ser a pressão mínima (em psi) a qual o sistema receptor de filtrado deve 
estar submetido? Nesta pressão, qual deverá ser a pressão na célula de filtração (em psi) ? Que tipo de erro 
pode ocorrer se a pressão do receptor for menor do que a indicada? Dado: 1,01x105 Pa = 14,70 psi. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 25: Por que a leitura do volume de filtrado em tempo curto pode levar a projeções incorretas para 
o tempo de 30 minutos utilizando a Lei de Darcy? 
 
QUESTÃO 26: Descreva um experimento (ou conjunto de experimentos) que possibilite a avaliação e 
comparação da compressibilidade do reboco formado em dois fluidos de perfuração diferentes. 
 
QUESTÃO 27: Quais as características desejáveis às partículas formadoras de reboco em fluidos de 
perfuração de base aquosa em um processo de filtração estática? Por que a bentonita se apresenta como 
uma boa alternativa? 
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QUESTÃO 28: No caso de modificadores reológicos termicamente ativados por cloud point qual deve ser o 
efeito do aumento da temperatura no volume de filtrado? Por quê? 
 
QUESTÃO 29: Quais os principais tipos de sólidos presentes nos fluidos de perfuração e quais os fatores 
que determinam como os sólidos afetarão a taxa de filtração? 
 
QUESTÃO 30: Por que razão deve-se estar atento à deposição de adensantes na filtração HPHT? Por que 
isto configura um erro experimental? 
 
QUESTÃO 31: Explique a importância do controle da floculação/defloculação das argilas na eficiência do 
controle de filtrado. Compare a filtração estática com a filtração dinâmica. 
 
QUESTÃO 32: Quais as possíveis formas de atuação dos polímeros como redutores de filtrado? Apresente 
as similaridades e as diferenças. 
 
QUESTÃO 33: Qual a diferença entre a viscosidade plástica e a viscosidade aparente em termos de 
determinação experimental em viscosímetro Fann 35A e como esta diferença se relaciona com o modelo 
reológico aplicado em cada caso? 
 
QUESTÃO 34: Por que é necessário cisalhar o fluido a 600 rpm por algum tempo antes da determinação da 
força gel? Por que a leitura de GI e GF corresponde ao valor máximo observado no ponteiro, ao invés do 
valor de estabilização, em 3rpm? 
 
QUESTÃO 35: O ensaio da retorta de um determinado fluido resultou em 10% de sólidos e 90% de líquido, 
sendo que houve separação de fases na proveta. A fase inferior observada nesta correspondia a 40% do 
volume total de líquido. Este fluido, após alguns ciclos de utilização, foi novamente analisado na retorta, 
resultando em 20% de sólidos e 80% de líquido, havendo novamente separação de fases. Neste caso, a fase 
inferior correspondia a 50% do líquido. O que pode ter acontecido durante a circulação do fluido, que 
causaria esta mudança? 
 
QUESTÃO 36: Por que a alcalinidade do fluido de perfuração é importante? 
 
QUESTÃO 37: A determinação de Pf e Mf permite identificar e quantificar os íons OH-, HCO3- e CO32-. Neste 
ensaio, utiliza-se 1ml de fluido de perfuração, que é titulado contra solução de H2SO4 (ácido sulfúrico) em 
concentração de N/50 = 0,02 eqg/L. Se neste ensaio for verificado que 2Pf = Mf, significa que há no fluido 
somente CO32-, dos íons listados acima. Demonstre por que e determine uma expressão que relacione o 
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1.000.000mL). 
 
QUESTÃO 38: Em um determinado fluido, os valores de Pf e Mf foram, respectivamente 7mL e 12mL. 
Determine quais dos íons citados na questão anterior estão presentes e suas respectivas concentrações em 
PPM. 
 
QUESTÃO 39: O sal cromato de potássio (K2CrO4) é indicador na determinação de cloretos em fluidos de 
perfuração por argentometria. No entanto, sabe-se que o íon cromato apresenta o seguinte equilíbrio em 
solução: 
 
CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O 
 
E em relação à solubilidade, temos a seguinte ordem: AgCl << Ag(OH) << Ag2CrO4 <<<<<<<<<Ag2Cr2O7. 
Com base nestes dados, explique por que o ensaio para determinação de cloretos não pode ser realizado 
em valores extremos de pH (muito altos ou muito baixos). 
 
QUESTÃO 40: Quais as principais fontes de contaminação dos fluidos de perfuração? 
 
QUESTÃO 41: Por que a utilização de anti-espumantes pode prevenir problemas de filtração excessiva em 
fluidos de base aquosa contendo bentonita? 
 
QUESTÃO 42: Em um determinado fluido de base aquosa, verificou-se após alguns ciclos de utilização um 
aumento no volume de filtrado e um aumento na dureza do fluido, sugerindo contaminação com anidrito ou 
cimento. Que parâmetro simples pode ser utilizado para distinguir qual o contaminante do fluido? Por quê? 
 
QUESTÃO 43: Por que é importante manter o pH do fluido alto quando há suspeita de contaminação com 
sulfeto? 
 
QUESTÃO 44: Por que a separação de fases em uma emulsão é um processo termodinamicamente 
favorável? 
 
QUESTÃO 45: A emulsão A contém 70% de óleo e 30% de água. A emulsão B contém 60% de água e 40% 
de óleo. Identifique a emulsão inversa e a emulsão direta. 
 
QUESTÃO 46: Qual a importância do emulsificante nas emulsões e como funciona seu mecanismo de 
atuação? 
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QUESTÃO 47: Quais as vantagens e desvantagens da utilização de ésteres em fluidos de base orgânica 
sintética? 
 
QUESTÃO 48: Que tipo de problema a utilização de ésteres insaturados pode ocasionar em fluidos de base 
orgânica sintética e quais as alternativas para corrigir/minimizar este problema? 
 
QUESTÃO 49: Por que os acetais apresentam temperatura de cristalização baixa quando comparados aos 
ésteres? 
 
QUESTÃO 50: Explique o princípio teórico envolvido no ensaio API de estabilidade elétrica para fluidos de 
base orgânica. 
 
QUESTÃO 51: Como distinguir experimentalmente uma emulsão inversa de uma emulsão direta? 
 
QUESTÃO 52: Por que as argilas bentoníticas naturais não podem ser utilizadas diretamente em fluidos de 
base óleo como modificadores reológicos? Que tipo de tratamento é realizado para adequá-las? Explique.