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 Jorge de Almeida Rodrigues Junior  Elizabeth Roditi Lachter  Regina Sandra Veiga Nascimento
Novos aditivos poliméricos multifuncionais para fluidos de 
base aquosa a serem utilizados na perfuração de poços de 
grande afastamento horizontal em águas ultraprofundas /New 
multifunctional polymeric additives for water basead fluids to be used in drilling of 
wells with extensive horizontal displacement in ultra deepwater
resumo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma nova classe de 
aditivos poliméricos para fluidos de base aquosa (WBM), que mostram 
simultaneamente uma série de propriedades que garantem uma boa per-
formance, sendo ecologicamente corretos e de baixo custo. Os aditivos 
foram obtidos da modificação química de polímeros hidrofílicos por meio 
do acoplamento de diferentes segmentos hidrofóbicos. As análises reo-
lógicas de sistemas aquosos dos produtos apresentaram comportamen-
to pseudoplástico, e foi proposto um modelo que explica os resultados 
obtidos. Foram formuladas séries de fluidos de perfuração utilizando os 
PALAVRA-CHAVE:
 fluidos de perfuração
 modificadores reológicos
 surfactantes
 lubrificantes
KEYWORDS:
 drilling fluids
 rheology modifiers
 urfactants
 lubricants
abst ract
This work presents the development of a new class of polymeric 
additives for water based muds (WBM), that show simultaneously several 
properties for good performance, being ecologically correct and of low 
cost. The additives were obtained through the chemical modification of 
hydrophilic polymers by coupling different hydrophobic segments to the 
polymeric chains. The rheologic analysis of aqueous systems of the products 
showed a pseudoplastic behavior, and it is suggested a model to explain 
the obtained results. A series of drilling fluids was formulated with the 
best systems. The developed additives successfully played the functions of 
rheology modifiers, shale inhibitors, filtrate reducers and lubricants, leading 
to excellent results at low pressure and low temperature (LPLT) conditions.
(Expanded abstract available at the end of the paper).
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melhores sistemas obtidos. Os aditivos desenvolvidos 
desempenharam com sucesso as funções de modifi-
cadores reológicos, inibidores de reatividade de folhe-
lhos, redutores de filtrado e lubrificantes, obtendo-se 
excelentes resultados em condições de baixa pressão 
e temperatura (LPLT).
introdução
A maior parte dos reservatórios brasileiros de gran-
de porte descobertos atualmente encontra-se em alto 
mar, principalmente em águas ultraprofundas, como 
os da Bacia de Campos. A perfuração de poços de 
petróleo em profundidades maiores tem exigido o 
desenvolvimento de tecnologias consideravelmente 
sofisticadas e específicas e, ao mesmo tempo, ecolo-
gicamente corretas. O quadro brasileiro é muito pe-
culiar em relação ao cenário mundial, uma vez que 
os principais países produtores de petróleo exploram 
seus reservatórios em terra ou em condições distintas 
do cenário brasileiro. Desse modo, torna-se inviável 
a simples importação de tecnologia estrangeira de 
exploração, havendo, portanto, uma grande necessi-
dade de desenvolvimento de tecnologia nacional. As-
sim, as novas tecnologias a serem alcançadas deverão 
atender às necessidades decorrentes da perfuração de 
poços de geometria complexa, envolvendo trechos de 
alta inclinação e horizontais de grande afastamento, 
atravessando diferentes tipos de formações. 
Os fluidos de perfuração desempenham papel 
fundamental na perfuração de um poço, pois deles 
depende todo o sucesso da operação. Estes fluidos 
são sistemas líquidos multifásicos, formados por mis-
turas de sólidos em suspensão, sais dissolvidos em 
água e compostos orgânicos dissolvidos ou emulsio-
nados também em água. Entre as principais funções 
dos fluidos de perfuração podemos destacar (Chillin-
gar, 1996):
• limpeza, resfriamento e lubrificação da broca e 
da coluna de perfuração;
• controle das pressões das camadas a serem per-
furadas, impedindo o influxo de fluidos pré-exis-
tentes nas rochas;
• impermeabilização das paredes do poço por for-
mação de filme, impedindo a penetração do flui-
do de perfuração para o interior das rochas ou 
da região produtora. A esta função relaciona-se 
a propriedade de redução de filtrado;
• manter estáveis os cascalhos de folhelhos gera-
dos durante a perfuração, posto que a redução 
de sua granulação torna difícil a recuperação e 
a reutilização do fluido em etapas posteriores. A 
esta função relaciona-se a propriedade de inibi-
ção de folhelhos reativos;
• carreamento dos cascalhos gerados durante a 
perfuração para a superfície, mantendo-os em 
suspensão mesmo durante as inúmeras interrup-
ções necessárias para a troca de broca ou adi-
ção de novos segmentos à haste, por exemplo. 
Durante estas interrupções, o poço permanece 
repleto de fluido. Isto significa que o fluido de 
perfuração deve manter uma alta viscosidade 
quando submetido a baixas taxas de cisalha-
mento ou a uma condição estática para retar-
dar a sedimentação do cascalho para o fundo 
do poço. Por outro lado, deve apresentar baixa 
viscosidade quando submetido a altas taxas. Ou 
seja, durante a perfuração para que possa ser fa-
cilmente bombeado. A esta função relaciona-se 
a propriedade reológica de pseudoplasticidade, 
que se torna crítica do trecho de ganho de ângu-
lo ao trecho horizontal. Nestas regiões, o fluido 
deve gelificar rapidamente, pois a distância que 
os cascalhos precisariam percorrer antes de ha-
ver deposição é extremamente pequena. Dessa 
forma, um fluido com reologia inadequada oca-
sionará o entupimento de um poço por deposi-
ção de cascalhos.
Os fluidos de perfuração podem ser classificados 
em dois tipos principais: fluidos à base de óleo e de 
base aquosa. Os fluidos à base de óleo (oil based muds 
– OBM) ou de base orgânica sintética são usados há 
várias décadas com bons resultados por conferirem 
ao poço uma ótima estabilidade, além de apresen-
tarem excelente lubricidade. Entretanto, a crescente 
preocupação com os danos ao meio ambiente e os 
custos envolvidos no descarte de cascalhos contami-
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nados com óleo têm levado à procura de aditivos que 
confiram aos fluidos de base água (water based muds 
– WBM) o mesmo excelente desempenho dos fluidos 
à base de óleo. Dessa forma, os fluidos de base água 
devem não somente desempenhar adequadamente 
as funções dos fluidos de base óleo, mas também 
serem biodegradáveis e apresentarem baixa bioacu-
mulação.
A perfuração de um poço direcional é executada em 
diversas fases, cada uma exigindo a utilização de um 
fluido com propriedades específicas. Nas fases iniciais, 
por exemplo, utilizam-se formulações mais simples 
contendo basicamente água e argila. Em seguida são 
utilizados fluidos de base aquosa contendo potentes 
inibidores de reatividade dos folhelhos, uma vez que, 
nesta fase são comumente encontradas rochas com 
alto teor de esmectita. Na região de ganho de ângulo, a 
necessidade de se reduzir o atrito gerado entre a haste 
de perfuração e a rocha leva à troca do fluido de base 
água por base orgânica, que apresenta alta lubricidade. 
Por fim, na fase horizontal, utilizam-se fluidos de base 
aquosa contendo em geral polímeros capazes de pro-
mover a pseudoplasticidade necessária a este trecho. 
Estas constantes trocas de fluido obviamente oneram 
o processo. Portanto, o desenvolvimento de um novo 
fluido ecologicamentecorreto, capaz de atender às di-
ferentes necessidades de cada fase, traria sem dúvida 
alguma, inúmeras vantagens ao processo.
objetivo 
Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento 
de novos aditivos poliméricos para fluidos de perfura-
ção de base aquosa, a partir da hidrofobização parcial 
de polímeros hidrossolúveis comerciais. O trabalho es-
tabelece correlações entre as estruturas dos produtos 
sintetizados e as propriedades verificadas de sistemas 
contendo estes produtos, propondo modelos razoáveis 
que contribuam para uma melhor compreensão dos 
comportamentos observados.
O objetivo primordial deste trabalho é a obtenção 
de formulações de fluidos de perfuração aplicáveis nas 
diferentes fases da perfuração do poço, substituindo, 
integralmente, os fluidos à base de óleo pelos de base 
água, o que representa vantagens econômicas e am-
bientais.
Os objetivos foram alcançados por meio do desen-
volvimento de uma série de aditivos poliméricos de 
uma mesma classe química que, quando incorporados 
ao fluido, desempenharam com sucesso, e simultanea-
mente, as funções de inibidores de reatividade de fo-
lhelhos, modificadores reológicos, redutores de filtrado 
e lubrificantes, em condições de baixa pressão e tem-
peratura (LPLT). Os sistemas desenvolvidos permitem 
que sejam evitados problemas de incompatibilidade de 
componentes e, além disso, sejam reduzidos os custos 
envolvidos na perfuração.
estratégia
A primeira etapa do trabalho consistiu em dese-
nhar um modelo de estrutura molecular, a qual, em 
princípio, pudesse desempenhar, simultaneamente, 
as funções de inibidor da reatividade de folhelhos, 
modificador reológico, redutor de filtrado e lubrifi-
cante. Resultados da literatura (Chang, 1991; Swen-
son, 2001) indicam que uma determinada estrutura 
polimérica hidrofílica (aqui referida como polímero co-
mercial B) apresenta um bom desempenho de inibição 
da reatividade de folhelhos. Este bom desempenho é 
provavelmente devido à sua alta capacidade de se ad-
sorver, tanto na superfície quanto nas entrecamadas 
de rochas esmectíticas, como a apresentada por uma 
série de polímeros hidrofílicos. Com base nesses resul-
tados, foi proposto neste trabalho um modelo onde a 
estrutura hidrofílica do polímero B seria modificada, 
passando a conter um ou dois segmentos hidrofóbicos 
nas extremidades. Estes polímeros parcialmente hidro-
fobizados teriam maior capacidade de inibição da rea-
tividade, uma vez que, após a adsorção do segmento 
hidrofílico no interior da entrecamada, o segmento 
hidrofóbico, por ser apolar, permaneceria no exterior 
da rocha. Esse segmento tomaria uma conformação 
enovelada, atuando como uma obstrução, de modo 
a reduzir o contato com o meio aquoso, tornando as-
sim hidrofóbica a superfície externa do folhelho e im-
pedindo a entrada de água nas entrecamadas, como 
esquematizado na Figura 1.
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Além disso, o modelo proposto de uma estrutura 
molecular hidrofobizada permitiria também a formação 
de micelas, que poderiam conferir as propriedades reo-
lógicas de pseudoplasticidade necessárias ao fluido a 
ser desenvolvido no projeto. 
Desse modo, foi efetuada a modificação química de 
uma série de polímeros comerciais hidrofílicos, do tipo 
B, com diferentes pesos moleculares e diferentes gru-
pamentos terminais, por meio de reações que os tor-
naram parcialmente hidrofobizados. Na etapa seguinte 
foram realizadas análises reológicas de soluções aquo-
sas dos produtos, bem como de misturas dos produtos 
em diferentes proporções e temperaturas. Os resultados 
desta etapa possibilitaram a escolha dos sistemas com 
maior potencial para utilização, como os modificadores 
reológicos. Com base em uma formulação padrão de 
fluido de perfuração de base aquosa, foram formula-
dos fluidos utilizando-se combinações dos produtos AB 
e ABA, e suas propriedades foram avaliadas por meio 
de ensaios padronizados pelo American Petroleum Ins-
titute (API).
parte experimental 
síntese dos aditivos 
Os aditivos desenvolvidos foram sintetizados a 
partir de polímeros comerciais hidrofílicos de uma 
mesma classe química com diferentes massas mo-
lares. Estes aditivos também contaram com três 
agentes hidrofobizantes com diferentes tamanhos 
de cadeia. Os produtos obtidos, que correspondem 
a polímeros parcialmente hidrofobizados, eram do 
tipo AB ou ABA, onde A corresponde ao segmento 
hidrofóbico e B corresponde ao polímero hidrofílico. 
A obtenção do tipo de estrutura desejada era ple-
Figura 1 – Modelo proposto para a inibição da reatividade de folhelhos por meio de polímeros parcialmente hidrofobizados.
Figure 1 – Proposed model for shale inhibition by means of hydrophobically modified polymers.
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namente viável, uma vez que os polímeros utiliza-
dos, ainda que sendo de uma mesma classe química, 
apresentavam uma ou ambas extremidades reativas, 
gerando os produtos AB ou ABA, de acordo com o 
interesse. A Tabela 1 apresenta as características dos 
reagentes utilizados nas sínteses no que diz respeito 
ao tamanho dos segmentos e o número de extremi-
dades reativas do polímero.
ensaios reológicos
Inicialmente foram preparados sistemas aquosos 
dos produtos tipo AB e ABA, separadamente, a 10% 
p/v e 1% p/v. Diante dos resultados obtidos, foram 
avaliadas também misturas de alguns produtos AB e 
ABA, estando os primeiros a 10% p/v e, os segundos, 
a 1% p/v. Todas as análises foram realizadas nas tem-
peraturas de 10ºC, 25ºC e 50ºC. O comportamento 
reológico dos sistemas foi avaliado utilizando-se um 
reômetro Haake RS150, com sensor cilíndrico DG43-Ti 
ou o cone-placa HC60/1 acoplado a um controlador 
de temperatura do tipo Peltier TC81, de acordo com 
a viscosidade dos sistemas analisados. As análises fo-
ram realizadas em regime RC (Rate Control). Ou seja, 
a taxa de cisalhamento era controlada em uma faixa 
pré-estabelecida (10-3000 1/s), sendo determinado, 
então, o valor de tensão em cada taxa (e, conseqüen-
temente, a viscosidade), obtendo-se as curvas de fluxo 
dos sistemas.
formulação de fluidos de 
perfuração
Tomando por base uma formulação típica de um 
fluido de perfuração de base aquosa foram formulados 
fluidos com combinações dos produtos AB e ABA, bem 
como um fluido de base aquosa contendo um dos polí-
meros hidrofílicos comerciais não modificados para fins 
de comparação (fluido padrão). 
O fluido padrão formulado continha em sua com-
posição todos os aditivos típicos específicos para cada 
função, como hidroxi-propil-amido (HPA), que atua 
como redutor de filtrado; goma xantana (XC), que 
atua como modificador reológico; cloreto de potássio 
(KCl), que atua como inibidor de reatividade de folhe-
lhos, juntamente com o homopolímero; hidróxido de 
sódio (NaOH), que regula o pH para a faixa de 9-9,5; 
e a baritina ou barita (BaSO4), que atua como agente 
adensante.
Aos fluidos formulados com os produtos sintetiza-
dos não foram adicionados o modificador reológico 
usual (goma xantana) nem mesmo o agente redutor 
de filtrado típico (hidroxi-propil-amido), contendo estas 
O meio reacional era formado pelo polímero hi-
drofílico, pelo reagente de hidrofobização, catalisador 
e solvente. O sistema era então mantido sob agitação 
magnética e aquecimento em temperatura de refluxo 
do solvente utilizado. Os produtos foram devidamente 
caracterizados por espectrometria na região do infra-
vermelho e por ressonância magnética nuclear de hi-
drogênio, confirmandoa obtenção dos produtos de-
sejados.
Tabela 1 – Reagentes utilizados na síntese dos 
aditivos parcialmente hidrofobizados. A ordem 
crescente dos números significa massa molar 
crescente, e os polímeros marcados com asterisco 
apresentam ambas as extremidades reativas, 
gerando produtos ABA.
Table 1 – Reactants used in the synthesis of partially 
hydrophobically modified additives. The growing 
order of numbers implies in growing molar masses, 
and polymers marked with asterisk present reactive 
groups at both extremities, generating ABA products.
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formulações apenas os produtos AB e ABA como polí-
meros presentes. As Tabelas 2 e 3 listam a composição 
dos fluidos formulados.
Os fluidos foram formulados em misturador Hamil-
ton Beach, sendo adicionados inicialmente à solução 
previamente preparada de polímero hidrofílico ou de 
produto AB e ABA, juntamente com o NaOH seguindo-
se então os demais componentes. Para o fluido padrão, 
a ordem de adição foi a seguinte: solução de polímero 
hidrofílico e NaOH, HPA, XC, KCl e, por fim, a barita 
(BaSO4). O sistema foi mantido sob agitação intensa, 
havendo intervalo de cinco minutos entre a adição de 
cada componente. Os demais fluidos seguiram a mesma 
ordem de adição do fluido padrão, exceto pela ausên-
cia de HPA e XC. Após a formulação, os fluidos foram 
transferidos para as células de rolamento, sendo então 
sujeitos a um processo de envelhecimento em uma es-
tufa de rolamento, onde o fluido permanecia rolando 
por 16 horas a 150ºF (~ 65,6ºC). Ao final do processo 
de envelhecimento, os fluidos foram novamente agi-
tados no misturador por dez minutos, antes de serem 
submetidos aos ensaios de desempenho.
ensaios de desempenho dos fluidos 
Depois de formulados e envelhecidos, os fluidos fo-
ram submetidos a ensaios de desempenho, que avaliam 
cada propriedade por meio de ensaios padronizados 
API. Os fluidos formulados foram submetidos aos en-
saios de reologia, inibição de reatividade de folhelhos, 
redução de filtrado e lubricidade.
ensaios reológicos dos fluidos 
formulados 
Os ensaios de reologia dos fluidos de perfuração 
foram realizados em viscosímetro Fann 35A®, que é 
formado por um sistema de cilindros coaxiais. Este 
sistema de cilindros fica imerso no fluido contido em 
um copo de cerca de 350 mL. O sistema trabalha 
com taxa de cisalhamento controlada, em rotações 
por minuto (rpm), onde, por exemplo, L600 correspon-
de à leitura de tensão (em lb/100ft2) obtida a 600 rpm. 
Determinam-se também os valores de gel inicial (GI) 
e gel final (GF), que se relacionam à velocidade de 
Tabela 2 – Composição do fluido 
padrão (volume total 350 mL).
Table 2 – Standard mud 
composition (total volume 
350 mL).
Tabela 3 – Composição dos fluidos 
formulados com os produtos 
sintetizados (volume total 350 mL).
Table 3 – Mud composition of fluids 
formulated with the synthesized 
products (total volume 350 mL).
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formação e rigidez dos géis formados. O gel inicial 
mede a força do gel após dez segundos de repouso 
do fluido, e o gel final após dez minutos. Esses valo-
res caracterizam a capacidade do fluido de sustentar 
os cascalhos formados.
ensaios de filtração 
Os ensaios de filtração em baixa temperatura e 
baixa pressão (LPLT) foram realizados em filtro pren-
sa Fann®. Neste ensaio, o fluido que é adicionado so-
bre um papel de filtro é submetido a uma pressão de 
100 psi de gás nitrogênio e o volume de filtrado ob-
tido após 30 minutos é medido com uma proveta. O 
volume recolhido caracteriza a eficiência do redutor 
de filtrado utilizado.
ensaios de rolamento (inibição de 
folhelhos reativos) 
Para os ensaios de rolamento utilizou-se a Argila 
Branca 5YR 8/1 com granulação entre 4 e 8 mesh (#). 
Em cada ensaio foram adicionadas 50 g de argila ao 
fluido em células de rolamento. As células foram ro-
ladas em estufa rotatória por 16 horas a uma tem-
peratura de 150ºF (~ 65,6ºC). Após este período, o 
conteúdo foi vertido em uma peneira de malha # 30, 
sendo então o material retido lavado com água e, em 
seguida, seco em estufa a 100ºC, por 16 horas. O 
material obtido foi novamente peneirado em peneira 
de # 30 e, então, pesado. Em seguida, o material foi 
passado por uma peneira de # 8, determinando-se, 
então, a massa retida e o teor de argila recuperada 
em cada peneira.
Os resultados deste ensaio avaliam a eficiência do 
inibidor de reatividade utilizado. Isto se dá por meio da 
determinação da capacidade do fluido de manter ín-
tegros os cascalhos gerados durante a perfuração, de-
terminando a massa seca recuperada de cascalho em 
peneiras de diferentes especificações: # 30 (mesh 30) 
e # 8 (mesh 8), onde a primeira mede o total de ar-
gila recuperada e, a segunda, o teor de argila intacta 
recuperada. Ou seja, que não sofreu alteração em sua 
granulação.
ensaios de lubricidade
Os ensaios de lubricidade foram realizados em um 
Baroid Lubricity Tester®, condicionando-se inicialmente 
o aparelho com água destilada até a obtenção de 0,34 
como valor de coeficiente de atrito. Foram determinados 
os coeficientes de atrito dos fluidos formulados do fluido 
padrão e de um controle contendo todos os componen-
tes deste fluido, exceto o polímero hidrofílico comercial.
Resultados e discussão 
ensaios reológicos 
Nos sistemas aquosos contendo os aditivos em alta 
concentração (> 4% p/v) foi verificado um comporta-
mento pseudoplástico. Entretanto, nos sistemas em 
baixa concentração (< 4% p/v), observou-se um com-
portamento Newtoniano. Isto ocorreu devido à presen-
ça ou ausência de estruturas associativas formadoras 
de rede no meio em questão. 
Sabe-se que moléculas hidrofílicas parcialmente hi-
drofobizadas podem se comportar como surfactantes, 
onde na presença de um meio polar, como a água, 
tendem a formar estruturas micelares. Desse modo, o 
segmento hidrofóbico fica voltado para o interior da 
micela, minimizando o contato com o meio polar, en-
quanto que o segmento polimérico hidrofílico fica em 
contato direto com o meio aquoso, pelo qual tem boa 
afinidade. Estas estruturas, em um primeiro estágio, são 
equivalentes a gotículas esféricas de óleo recobertas 
pelos segmentos polares do polímero. Em baixa con-
centração, as estruturas formadas comportam-se como 
partículas independentes na solução, pouco alterando 
a viscosidade do solvente, no caso a água, e resultan-
do em sistemas Newtonianos de baixa viscosidade. En-
tretanto, em concentrações mais elevadas, as micelas 
formadas tendem a interagir entre si devido ao aumen-
to da proximidade entre estas, levando à formação de 
uma rede de micelas interativas. Esta rede, por sua vez, 
resulta num considerável aumento de viscosidade do 
meio, pois representa resistência significativa ao escoa-
mento do fluido. No entanto, quando a rede é subme-
tida ao cisalhamento, as micelas associativas tendem a 
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Figura 2 – Comportamento reológico em diferentes temperaturas do 
produto (AIII-BII) em concentração de 10% p/v.
Figure 2 – Rheologic behavior at different temperatures of the (AIII-BII) 
product at 10 wt% concentration.
se alinhar com o fluxo de agitação, desfazendo a rede. 
Este processo resulta em uma redução significativa na 
viscosidade, caracterizandoo comportamento pseudo-
plástico dos sistemas em alta concentração.
efeito da temperatura no 
comportamento reológico dos sistemas 
Verificou-se que o aumento da temperatura ocasio-
nou a diminuição da viscosidade dos sistemas, redu-
zindo gradativamente a pseudoplasticidade e levando 
a um comportamento praticamente Newtoniano em 
temperatura de 50ºC (fig. 2).
Este comportamento pode ser explicado pelo fato 
de que o aumento gradual da temperatura do meio 
implica em um aumento da energia difusional do sis-
tema. Desse modo, as micelas na rede ganham maior 
liberdade à medida que a temperatura aumenta, des-
fazendo a rede.
efeito do tamanho dos segmentos 
hidrofílico e hidrofóbico dos produtos 
AB no comportamento reológico dos 
sistemas
Observou-se que o comportamento pseudoplástico 
dos sistemas de produtos tipo AB se torna mais pro-
nunciado com o aumento do segmento hidrofóbico A 
e com a diminuição do segmento hidrofílico B, como 
podemos observar nas Figuras 3 e 4.
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Figura 4 – Comportamento reológico 
de sistemas aquosos de produtos 
AB a 10% p/v e em temperatura de 
10ºC. Os produtos apresentam o 
mesmo segmento hidrofóbico (AIII) 
e diferentes tamanhos de segmento 
hidrofílico B.
Figure 4 – Rheologic behavior of 
aqueous systems of AB products at 
10 wt% and 10ºC temperature. The 
products have the same hydrophobic 
segment (AIII) and different sizes of 
hydrophilic polymer B.
Figura 3 – Comportamento reológico 
de sistemas aquosos de produtos AB 
a 10% p/v e em temperatura de 10ºC. 
Os produtos apresentam o mesmo 
polímero hidrofílico (BII) e diferentes 
tamanhos de segmento hidrofóbico A.
Figure 3 – Rheologic behavior of 
aqueous systems of AB products at 
10 wt% and 10ºC temperature. The 
products have the same hydrophilic 
polymer (BII), and different sizes of the 
hydrophobic A segment.
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 162
O comportamento observado pode ser explicado 
pelo fato de a estabilização das estruturas micelares 
se dar principalmente por conta das interações pre-
sentes no interior das micelas e da repulsão entre os 
segmentos polares; no caso de grupos volumosos ou 
iônicos. Quando o mesmo tipo de segmento hidro-
fílico é mantido, e varia-se o tamanho do segmento 
hidrofóbico, ocorre a melhor estabilização micelar no 
sistema em que o segmento hidrofóbico é maior, uma 
vez que existirá aumento de área para as interações 
de Van der Waals atuarem. Assim, o aumento da es-
tabilização micelar resulta num maior número rela-
tivo de micelas e, conseqüentemente, numa maior 
probabilidade de formação de rede, como é possí-
vel verificar na Figura 3, onde o sistema contendo 
o produto AIII-BII apresenta pseudoplasticidade mais 
pronunciada por conter o segmento hidrofóbico de 
maior tamanho (AIII).
Na Figura 4 é possível observar a ocorrência de um 
efeito contrário em relação ao aumento do tamanho do 
segmento hidrofílico polimérico. Neste caso, verifica-se 
que, à medida que o tamanho do segmento hidrofí-
lico B aumenta, a pseudoplasticidade do sistema fica 
menos pronunciada, levando até mesmo a um siste-
ma completamente Newtoniano no caso do produto 
contendo o polímero hidrofílico BIV, que é o de maior 
comprimento.
Isto possivelmente se dá porque no caso de molécu-
las anfifílicas com segmentos polares demasiadamente 
grandes e, em produtos tipo AB, ocorre uma grande 
repulsão entre estes segmentos, o que desestabiliza as 
estruturas micelares. Isto resulta também em um au-
mento razoável na solubilidade das espécies, o que 
também diminui a tendência de formação de micelas. 
Observa-se também na Figura 4 que o sistema conten-
do o produto AIII-BIV apresenta viscosidade mais ele-
vada que AIII-BIII, que apresenta segmento hidrofílico 
menor. Entretanto, é possível verificar que o sistema 
contendo AIII-BIV apresenta-se como um fluido Newto-
niano, ao contrário do sistema contendo AIII-BIII, que 
ainda apresenta alguma pseudoplasticidade. A maior 
viscosidade verificada no sistema contendo AIII-BIV 
possivelmente se deve ao fato usual de que para ho-
mopolímeros, quanto maior for a massa molar, maior 
será a viscosidade do sistema.
efeito do tamanho do segmento 
hidrofílico dos produtos ABA no 
comportamento reológico dos sistemas 
Foi verificado, no caso dos sistemas contendo 
produtos ABA, que o comportamento reológico dos 
sistemas varia de forma diferente da observada para 
os produtos AB, em relação ao tamanho do segmen-
to hidrofílico. Nos sistemas contendo produtos ABA, 
a pseudoplasticidade se mostrou consideravelmente 
mais pronunciada, resultando em sistemas com vis-
cosidades elevadas em baixas taxas de cisalhamento, 
sendo mais elevadas em sistemas com maior tamanho 
de segmento hidrofílico B (fig. 5).
Isto ocorre porque no caso de produtos do tipo 
ABA, a formação das estruturas micelares requer a 
curvatura da cadeia polimérica, que possibilita o aco-
modamento dos dois segmentos hidrofóbicos presen-
tes na estrutura. Dessa forma, quanto maior o tama-
nho do segmento hidrofílico, mais facilmente a curva-
tura se dará, favorecendo a formação das micelas. Os 
elevados valores de viscosidade observados devem-se 
ao fato de que as micelas formadas pelos produtos do 
tipo ABA se apresentam na forma de flores, devido à 
curvatura da cadeia polimérica. Assim, este tipo de es-
trutura possibilita a formação de modos adicionais de 
associação, como uma mesma molécula ligando duas 
micelas, ou o entrelaçamento entre micelas (fig. 6). 
Estas formas adicionais de associação tornam a rede 
de micelas mais forte; e no caso do entrelaçamento, 
menos reversível.
sistemas combinados dos produtos AB e ABA 
O comportamento reológico obtido utilizando-se 
sistemas contendo apenas os produtos AB ou ABA não 
se mostrou satisfatório, pois a viscosidade a baixas taxas 
de cisalhamento se apresentou excessivamente alta no 
caso dos produtos ABA, ou excessivamente baixa no 
caso dos produtos AB. A alternativa encontrada para 
contornar este problema foi a utilização de sistemas 
combinados, contendo produtos AB em conjunto com 
os produtos ABA. Foram realizados, então, ensaios reo-
lógicos de sistemas contendo produtos AB a 10% p/v, 
e produtos ABA a 1% p/v. Foi escolhida a concentra-
 Novos aditivos poliméricos multifuncionais para fluidos de base aquosa a serem utilizados na perfuração de poços... – Rodrigues Jr. et al.
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 163 
Figura 5 – Comportamento reológico de sistemas aquosos contendo produtos ABA a 10% 
p/v em temperatura de 10ºC. Os produtos apresentam o mesmo tamanho de segmento 
hidrofóbico (A-III) e diferentes tamanhos de políremo hidrofílico B.
Figure 5 – Rheologic behavior of aqueous systems of ABA products at 10 wt% and 10ºC 
temperature. The products have the same hydrophobic (AIII) and different sizes of the 
hydrophilic polymer B.
Figura 6 – Formas adicionais de associação 
das micelas tipo flores, obtidas pelos 
produtos tipo ABA: a) entrelaçamento 
de micelas e b) formação de pontes 
intermicelares.
Figure 6 – Additional associative forms of 
flower-like micelles, obtained by ABA products: 
a) interlacing of micelles and b) formation of 
micellar bridges.
B o l e t i m t é c n i c o d a P r o d u ç ã o d e Pe t r ó l e o , R i o d e J a n e i r o - v o l u m e 2 , n º 1 , p . 1 5 3 - 1 7 0 
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ção de 1% p/v para os produtos ABA porque não se 
observou comportamento pseudoplástico neste nível 
de concentração em qualquer um dos produtos. Dessa 
forma, era possível avaliar o efeito da adição de pro-
dutos ABA em sistemas contendo micelas dos produ-
tos AB. Na Figura 7 é possível observar os resultados 
obtidos utilizando os produtos AIII-BI e AIII-B2-AIII.
Pode-se observar que, conforme esperado, o sis-
tema contendo o produto ABA a 1% p/v apresentou 
comportamento Newtoniano e baixa viscosidade. Já o 
sistema contendo o produto AB a 10% p/v apresentou 
comportamento pseudoplástico. Entretanto, o sistema 
contendo os produtos combinados apresentou um au-
mento considerável no comportamento pseudoplásti-
co. Isto significa que não houve uma simples adição 
das viscosidades dos sistemas, mas, sim, um efeito si-
nérgico entre os produtos AB e ABA, onde o produto 
ABA aumenta a capacidade de modificação reológica 
de AB. Isto provavelmente ocorre devido ao fato de 
que em baixas concentrações os produtos ABA não 
são capazes de formar as micelas entrelaçadas existen-
tes nos sistemas concentrados. Entretanto, mesmo em 
Figura 7 – Comportamento 
reológico em temperatura 
de 10ºC para três sistemas 
aquosos: ABA 1% p/v; 
AB 10% p/v e o sistema 
combinado de AB 10% p/v e 
ABA 1% p/v.
Figure 7 – Rheologic 
behavior at temperature 
of 10ºC of three aqueous 
systems: ABA 1 wt%; AB 
10 wt% and the combined 
system of AB 10 wt% and 
ABA 1 wt%.
Figura 8 – Modelo de formação de ponte micelar, sugerido 
para justificar o efeito sinérgico entre os produtos AB e ABA.
Figure 8 – Bridged micelles model, proposed in order to 
explain the synergic effect between AB and ABA products.
baixas concentrações, podem formar pontes entre as 
micelas de produtos AB (fig. 8). 
Desse modo, por meio da combinação dos produ-
tos AB/ABA, foi possível obter uma rede de micelas in-
terligadas, porém reversível com o cisalhamento. Estes 
sistemas associativos apresentam apenas o efeito da 
 Novos aditivos poliméricos multifuncionais para fluidos de base aquosa a serem utilizados na perfuração de poços... – Rodrigues Jr. et al.
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formação de pontes, e não o de entrelaçamento, que 
é o efeito que torna a rede de produtos ABA em alta 
concentração pouco reversível.
ensaios de desempenho dos fluidos 
Diante dos resultados obtidos nas análises reológicas 
dos sistemas aquosos dos produtos, decidiu-se preparar 
formulações de fluidos utilizando-se os produtos AIII-BI 
e AIII-B2-AIII, que foram os que apresentaram melhores 
resultados quando combinados. Os fluidos formulados 
foram avaliados por meio de uma série de ensaios API. 
Os resultados são apresentados a seguir: 
ensaios reológicos dos fluidos 
formulados
A Tabela 4 apresenta os resultados obtidos com 
uma das séries de fluidos formulados com a mistura 
AB/ABA, onde foi variada a concentração de produto 
AB e mantida uma mesma concentração de ABA em 
1% p/v. Observa-se também os resultados obtidos com 
a formulação padrão descrita anteriormente. Pode-se 
notar que os fluidos desenvolvidos apresentam maiores 
valores de viscosidade aparente (VA), viscosidade plás-
tica (VP) e limite de escoamento (LE) do que o fluido 
padrão. Isto significa que os fluidos apresentam visco-
sidades mais elevadas do que o padrão em altas taxas 
de cisalhamento, além de requererem maior tensão 
para o início do bombeamento do fluido. Entretanto, 
os valores obtidos são aceitáveis para concentrações de 
AB menores que 8% p/v, uma vez que estes valores 
não devem resultar em problemas de bombeamento do 
fluido. Além disso, os valores obtidos de gel inicial (GI) 
e gel final (GF) foram excelentes quando comparados 
ao fluido padrão. Em todos os sistemas com concen-
trações de AB maiores que 4% p/v foi observado um 
considerável aumento da força gel entre 10 segundos e 
10 minutos, significando que, além de haver uma rápi-
da formação de gel em um curto período de interrup-
ção, este gel ainda continua aumentando sua força por 
algum tempo, não comprometendo excessivamente os 
valores de limite de escoamento. Portanto, o fluido que 
apresentou melhores resultados, no que diz respeito a 
reologia, foi o que continha produto AB a 6% p/v e 
produto ABA a 1% p/v, uma vez que apresentou exce-
lentes valores de gel inicial (GI) e final (GF) e baixo valor 
de limite de escoamento (LE).
Tabela 4 – Leituras e 
parâmetros reológicos 
obtidos para alguns dos 
fluidos formulados com 
a combinação AB/ABA.
Table 4 – Observed 
values and rheologic 
parameters obtained for 
some of the formulated 
fluids containing the 
combination of AB/ABA 
products.
B o l e t i m t é c n i c o d a P r o d u ç ã o d e Pe t r ó l e o , R i o d e J a n e i r o - v o l u m e 2 , n º 1 , p . 1 5 3 - 1 7 0 
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Os resultados obtidos são interessantes, pois foram 
atingidos valores razoáveis nas medidas reológicas sem 
a utilização de goma de xantana (XC), que é o aditivo 
usualmente empregado; porém, oneroso.
ensaios de filtração
Conforme desejado, os volumes de filtrados obti-
dos com os fluidos formulados foram extremamente 
baixos, significando que os polímeros hidrofobizados 
tiveram uma excelente atuação como redutores de fil-
trado, propriedade fundamental para que se proteja, 
de forma adequada, as formações rochosas. Os resulta-
dos referentes a alguns dos fluidos formulados estão na 
Tabela 5, onde entre os fluidos desenvolvidos variou-se 
a concentração do produto AB, mantendo-se constante 
a concentração de ABA em 1% p/v.
Dessa forma, os aditivos poliméricos desenvolvi-
dos mostraram também que podem substituir com 
vantagens os redutores de filtrados usuais, como o 
hidroxi-propil-amido (HPA), uma vez que mostraram 
desempenho superior ao deste aditivo. Os excelentes 
resultados obtidos podem estar associados ao mes-
mo processo sugerido para a inibição de folhelhos 
reativos por meio de estruturas parcialmente hidro-
fobizadas. Nestas estruturas, além do próprio reboco 
formado, haveria a formação de um filme hidrofóbi-
co, que seria uma barreira adicional à perda de água 
pelo fluido.
ensaios de rolamento (inibição de 
folhelhos reativos)
A Tabela 6 apresenta os resultados de inibição de fo-
lhelhos obtidos com alguns dos fluidos formulados. Os 
resultados mostram não apenas que os fluidos formu-
lados apresentaram maior recuperação total de argila 
em relação ao fluido padrão, mas também excelentes 
teores de recuperação de argila intacta, conforme veri-
ficado pela massa recuperada em malha # 8. Isto sig-
nifica uma efetiva proteção do cascalho, mantendo-o 
íntegro. Dessa forma, tem-se uma quantidade mínima 
de sólidos incorporada ao fluido após sua separação e 
a dos cascalhos na superfície, favorecendo sua recupe-
ração e a reutilização no processo. 
Tabela 6 – Resultados obtidos em alguns dos 
ensaios de inibição de reatividade de folhelhos.
Table 6 – Obtained results in some of the shale 
inhibition tests.
Tabela 5 – Volumes de filtrado em 
condições LPLT para alguns dos fluidos 
formulados.
Table 5 – Filtrate volumes in LPLT 
conditions for some of the formulated 
fluids.
 Novos aditivos poliméricos multifuncionais para fluidos de base aquosa a serem utilizados na perfuração de poços... – Rodrigues Jr. et al.
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 167 
O mecanismo de inibição mais provável para expli-
car o excelente desempenho dos fluidos como inibido-
res de reatividade está ligado à própria estrutura dos 
folhelhos, que apresenta um espaçamento basal sus-
cetível ao inchamento por conta da presença de cargas 
em suas entrecamadas, que resulta na adsorção de su-
cessivas camadas de água quando em um sistema nãoinibido (Santos, 1992; Theng, 1974). Desse modo, os 
polímeros hidrossolúveis parcialmente hidrofobizados, 
sintetizados neste trabalho, provavelmente tiveram sua 
fração hidrofílica adsorvida nas entrecamadas dos fo-
lhelhos (fig. 1). Portanto, estaria sendo formada uma 
barreira hidrofóbica. Esta barreira impede ou dificulta 
a entrada de água na rocha e proporciona excelentes 
resultados de inibição obtidos.
ensaios de lubricidade
A Tabela 7 apresenta os resultados obtidos nos en-
saios de lubricidade. Observa-se uma considerável re-
dução no valor do coeficiente de atrito do fluido for-
mulado com os aditivos desenvolvidos em relação ao 
controle e ao fluido padrão. O valor obtido (0,10) é da 
ordem dos valores encontrados em fluidos de perfura-
ção de base óleo, que são utilizados no trecho de ga-
nho de ângulo, onde a lubricidade é propriedade de 
extrema importância. O resultado obtido mostra a alta 
viabilidade da utilização dos fluidos de base aquosa de-
senvolvidos nas diversas fases do poço, inclusive nos 
trechos de alta inclinação, onde são geralmente utiliza-
dos fluidos à base de ésteres ou n-parafinas.
Um mecanismo provável para explicar a excelente 
lubricidade apresentada pelos sistemas reside no fato 
de os aditivos desenvolvidos apresentarem um segmen-
to polar e um segmento apolar. A estrutura de um bom 
lubrificante deve consistir em moléculas que apresen-
tem um segmento que tenha grande afinidade pela 
superfície que sofre o atrito (ficando adsorvido nesta 
superfície); e um outro segmento que, além de não 
apresentar afinidade pela superfície, tenha interações 
intermoleculares fracas, de modo que as moléculas 
deslizem umas sobre as outras com extrema facilidade 
(fig. 9). Os aditivos desenvolvidos apresentam precisa-
mente estas características, onde a fração polar é adsor-
vida na superfície da rocha e do metal, enquanto que a 
fração apolar, por apresentar apenas fracas interações 
de Van der Waals, desliza, promovendo a lubricidade.
conclusões 
Foram desenvolvidos novos aditivos poliméricos para 
fluidos de perfuração de base aquosa. Os novos aditivos 
foram capazes, não somente de conferir ao fluido um 
excelente desempenho de suas funções, em condições 
Figura 9 – Mecanismo de atuação de 
lubrificantes, minimizando o atrito entre 
metal e rocha.
Figure 9 – Mechanism of lubricants 
action, minimizing the friction between 
metal and rock.
Tabela 7 – Coeficiente de atrito de 
alguns dos fluidos formulados.
Table 7 – Friction coefficient of some 
formulated fluids.
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de baixa pressão e temperatura (LPLT), como também 
foi possível a substituição dos aditivos comumente utili-
zados pelos novos polímeros desenvolvidos. Isto resulta 
na minimização de problemas de incompatibilidade de-
vido à redução no número de componentes do fluido 
por conta do caráter multifuncional dos aditivos.
Os excelentes resultados obtidos também em lubri-
cidade indicam o grande potencial de utilização destes 
novos sistemas em regiões de alta inclinação, onde pre-
dominantemente se utilizam onerosos e menos ecoló-
gicos fluidos de base orgânica. Isto pode significar, em 
breve, a utilização de fluidos à base de água em todas 
as fases da perfuração, deixando o processo mais bara-
to e ecologicamente correto.
agradecimentos 
Os autores agradecem aos seguintes órgãos pelo 
apoio financeiro: Agência Nacional de Petróleo (ANP); 
Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Mi-
guez de Mello (CENPES); Fundação de Amparo à Pes-
quisa do Rio de Janeiro (FAPERJ) e Conselho Nacional 
de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
referências bibliográficas
 CHANG, S. H.; RYAN, M. E.; GUPTA, R. K.; WIATKIEWIC, B. The ad-
sorption of water-soluble polymers on mica, talc limestone and various 
clay-minerals. Colloids and Surfaces, v. 59, p. 59-70, 1991.
 CHILLINGAR, G. V.; CAENN, R. Drilling fluids: state of the art. Journal 
of Petroleum Science and Engineering, v. 14, p. 221-230, 1996.
 SWENSON, J.; SMALLEY, M. V.; HATHARASINGHE, H. L. M.; FRAGNE-
TO, G. Interlayer structure of a clay-polymer-salt-water system. Lang-
muir, v. 17, n. 13, p. 3813-3818, 2001.
bibliografia
 SANTOS, P. S. Ciência e tecnologia de argilas. 2. ed. São Paulo: 
Edgard Blücher, 1992. v. 1. p. 66.
 THENG, B. K. G. The chemistry of clay-organic reactions. New 
York: J. Wiley & Sons, 1974. p. 10.
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autores
Jorge de Almeida Rodrigues Junior é atualmente aluno do curso 
de doutorado em Química Orgânica do Instituto de Química da UFRJ. É 
Químico com Atribuições Tecnológicas, graduado pelo mesmo instituto, e 
também Técnico em Química, formado pelo Centro Federal de Educação 
Tecnológica em Química de Nilópolis – Cefet-Química. Vem atuando 
em diversos projetos relacionados a Fluidos de Perfuração desde 2001. 
Publicou dois artigos em revistas internacionais e apresentou 14 trabalhos 
em congressos (nacionais e internacionais). Foi por dois anos consecutivos 
(2003 e 2004) vencedor da Jornada de Iniciação Científica do Instituto 
de Química da UFRJ e, em 2004, teve seu trabalho classificado em 
primeiro lugar na Jornada de Iniciação Científica do Centro de Ciências 
Matemáticas e da Natureza da UFRJ. Recebeu o 1º lugar na categoria 
Tecnologia de Produção da 1ª edição do Prêmio Petrobras de Tecnologia 
em 2005. Em 2006 foi selecionado para representar a América do Sul e 
o Caribe no International Student Paper Contest, um evento paralelo ao 
Annual Technical Conference and Exhibition 2006, realizado pela Society 
of Petroleum Engineers (SPE International), em San Antonio, Texas. Neste 
evento (etapa mundial) teve seu trabalho classificado em terceiro lugar. 
Atualmente trabalha no desenvolvimento de novos aditivos lubrificantes 
para fluidos de perfuração de base aquosa. 
Jorge de Almeida Rodrigues Junior
 Instituto de Química, Departamento de 
Química Orgânica
 Universidade Federal do Rio de Janeiro
rodriguesiq@gmail.com
Elizabeth Roditi Lachter possui graduação em Engenharia Química 
pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1979), Mestrado em 
Química Orgânica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1982) 
e Doutorado em Química Orgânica pela Universidade Federal do Rio de 
Janeiro (1988). No período de outubro a dezembro de 1987 esteve no 
Laboratório de Materiais Orgânicos, Centre National de la Recherche 
Scientifique (CNRS), em Lyon, França, onde desenvolveu trabalhos na 
área de funcionalização de polímeros e reações de oxidação. Atualmente 
é Professora Associada I da Universidade Federal do Rio de Janeiro 
atuando no curso de Graduação e Pós-Graduação. Tem experiência 
na área de Química, com ênfase em catálise orgânica, atuando 
principalmente nos seguintes temas: Reações de alquilação catalisada 
por sólidos ácidos, produção de biodiesel, reações de oxidação catalisada 
por complexos de metais de transição, síntese caracterização e atividade 
catalítica de fosfato de nióbio, aplicação de resinas trocadoras de íons 
como catalisadores em reações orgânicas e funcionalização de polímeros. 
Possui 28 artigos completos publicados em periódicos e mais de 100 
apresentações em congressos (nacionais e internacionais). 
Elizabeth Roditi Lachter
 Instituto de Química, Departamento de 
Química Orgânica
 Universidade Federal do Rio de Janeiro
lachter@iq.ufrj.br
Regina Sandra Veiga Nascimento é formada em Química Industrial 
pela Escola de Química da UFRJ, Mestre em Ciências pelo Institutode Química da UFRJ, PhD em Polímeros por Cranfield University, na 
Inglaterra, com estágios de Pós-doutorado na University of Southern 
California, Estados Unidos, e Brunel University, Inglaterra. É Professora 
Associada do Departamento de Química Orgânica do Instituto de 
Química da UFRJ, ministra disciplinas de Graduação e Pós-Graduação 
em Polímeros e está atualmente implementando uma disciplina de 
Fluidos de Perfuração no Curso de Pós-Graduação em Química Orgânica. 
É Coordenadora de projetos de pesquisa, em parceria com diversas 
Regina Sandra Veiga Nascimento
 Instituto de Química, Departamento de 
Química Orgânica
 Universidade Federal do Rio de Janeiro
rsandra@iq.ufrj.br
empresas privadas, envolvendo estudos de nanocompósitos poliméricos 
com propriedades especiais e o desenvolvimento de novos aditivos 
poliméricos para fluidos de perfuração de poços de petróleo. Publicou 
25 artigos em periódicos e três capítulos de livros, e mais de oitenta 
comunicações em congressos. Exerceu o cargo de Superintendente do 
Pólo de Xistoquímica do Instituto de Química da UFRJ de 2000 a 2007. 
Orientou o trabalho classificado em primeiro lugar na Primeira Edição do 
Prêmio Petrobras de Tecnologia, na categoria Produção, e classificou-se 
em segundo lugar no Latin American Innovation Prize, instituído pela 
Bayer Material Science, edição 2007.
B o l e t i m t é c n i c o d a P r o d u ç ã o d e Pe t r ó l e o , R i o d e J a n e i r o - v o l u m e 2 , n º 1 , p . 1 5 3 - 1 7 0 
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 170
The major part of large-sized Brazilian reservoirs 
presently discovered, are located offshore, mainly in 
ultra deepwaters, such as the Campos Basin. Drilling of 
oil wells at progressively larger depths has required the 
development of considerably sophisticated and specific 
technologies, which, at the same time, are ecologically 
correct. The peculiar Brazilian frame, when compared 
to other oil producing countries, turns unfeasible the 
simple importation of foreign technology in the area 
of exploration, and leads to the need of developing a 
national technology structure. Drilling muds carry out 
a fundamental role in drilling a well, since the entire 
success of the operation depends on them. These muds 
are liquid multiphasic systems, formed by a blend of 
solids in suspension, salts dissolved in water and organic 
compounds, also dissolved or emulsified in water. The 
main functions of drilling muds are related to the ability 
of sustaining the cuttings generated during the drilling 
process, cooling and lubricating the bit and the stem 
and promoting the borehole stability. Drilling of a 
directional well is being accomplished through different 
phases, each one demanding utilization of a mud with 
specific properties. These constant changes of muds 
evidently imply in costs for the process.
Consequently, the development of a new ecolo-
gically correct mud, capable of mee ing all different 
requirements of each phase, would undoubtedly result 
in numerous advantages for the process. In this sense, 
the first step of the work consisted in designing a 
molecular model structure which, in principle, would 
be capable of performing, simultaneously, the functions 
of a shale reactivity inhibitor, rheology modifier, filtrate 
reducer and lubricant. Based on a series of indications 
found in literature and previously obtained results by the 
group, an option was made to study hydrophobically 
modified polymers. The present paper presents the 
development of a new category of polymeric additives 
for water based mud (WBM), featuring simultaneously 
several properties, insuring good performance levels, 
being ecologically correct and of low cost. Said additives 
were obtained through the chemical modification of 
expanded abstract
commercial hydrophilic polymers through the coupling 
of different hydrophobic segments. Rheological analysis 
of aqueous systems of the products evidenced a pseudo 
plastic behavior pattern, indicating the formation of 
a reversible associative micellar structures, providing 
high viscosity at low shear rates and a decreasing of 
viscosity with increasing shear rates, due to the rupture 
of associative structures. A synergic behavior was also 
noticed amongst additives of different structures, con-
cerning rheology. These results indicate the formation 
of an associative structure, strengthened in systems, 
which combined two types of additives, one of the 
types composing a micellar structure and the other type 
composing intermicellar bridges. The structure, thus, 
presented a larger number of points of interaction, 
however being still reversible with shear. Based on the 
results of rheological analysis, additives were selected 
with a larger potential formulation of drilling muds, 
which were evaluated by API (American Petroleum 
Institute) tests carried out. The functions of rheology 
modifiers, shale inhibitors, filtrate reducers and 
lubricants were verified in conditions of low pressure 
and low temperature (LPLT). Excellent rheology, shale 
inhibition and filtrate volume results were obtained. As 
to lubricity, it was possible to obtain friction coefficient 
values within the range of 0,10. These results indicate 
the possibility of using water-based muds in regions 
of high angle, where intensive attrition takes place and 
where, conventionally, oil-based muds are being used, 
which, in spite of being naturally good lubricants, are 
completely inadequate when considering the present 
environmental requirements. This could mean that 
within a short period of time, water-based muds may be 
utilized in all drilling phases, providing reduced process 
cost Figures on an ecologically correct basis.
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