SEMINARIO 2 DE FLUIDOS

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PROPRIEDADES DE FILTRAÇÃO DOS FLUIDOS DE PERFURAÇÃO: FILTRAÇÃO ESTÁTIA E O REBOCO.
HELLO!
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Grupo 2:
INTRODUÇÃO
- Durante a perfuração comumente se trabalha na situação de overbalance, onde a lama tende a invadir formações permeáveis, passando pelo processo de filtração e consequente formação do reboco.
Figura1. Fonte: Ribeiro, Mariléa G. S; 2007.
- Em casos de má tratamentos das lamas, podem ocorrer inúmeros problemas durante a perfuração, em alguns casos resultando em pescaria.
- Dois tipos de filtração estão envolvidos na perfuração de um poço de petróleo: 
- Essas propriedades de filtração são avaliadas e controladas pelo teste de perda de filtrado API (API Recommended Practice 13B, 1978), que é um teste estático.
	Filtração estática	Filtração dinâmica 
FILTRAÇÃO ESTÁTICA
Teoria da filtração estática
- Sendo 1 o volume de uma suspensão estável de sólidos, e a mesma gerou x volumes de filtrado, então 1-x é o volume do reboco depositado. Dessa forma:
- E a espessura do reboco (h) por unidade de área em unidade de tempo, será:
- A lei de Darcy determina que:
 
 
- Se a área do reboco for A, a equação fundamental que rege a filtração sob condições estáticas, será:
Relação entre o volume de filtrado e o tempo
- Larsen (1938) descobriu que se a lama fosse filtrada através de um papel com T e P constantes, seria proporcional a ,com exceção de um pequeno erro no inicio.
Figura 2. Relação do volume de filtrado coma raiz quadrada do tempo. Fonte: Caenn, 2014.
- De acordo com os resultados experimentais de Larsen, para uma dada pressão, a equação fundamental pode ser escrita como:
- Dessa forma os fluidos podem ser avaliados medindo o volume de filtrado acumulado em um tempo e sob condições padrão.
 
Relação entre pressão e volume de filtrado
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Qw deve ser proporcional a √P, produzindo uma linha reta com uma inclinação de 0,5, com todos os fatores constantes:
Condição não cumprida, fluidos de completação porque os rebocos de lama são compressíveis em maior/menor grau
Permeabilidade não é constante, porém diminui com o aumento da pressão 
		
Expoente “x” varia entre as lamas, porém sempre < 0,5
Reboco da Bentonita 
Tão compressível que x = 0;
Quase inteiramente constituído de lamelas; 
Se alinham paralelamente com o substrato com o aumento da pressão;
 
Representação esquemática da estrutura das esmectitas (Dana, 1983)
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Figura 3. Representação esquemática da estrutura das esmectitas (Dana, 1983).
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 Figura 4. Efeito da pressão sobre o volume de filtrado
Outmans (1963) desenvolveu uma equação teórica que pode ser utilizada para prever as mudanças no filtrado com a pressão de filtrado, se a compressibilidade do reboco for conhecida;
Na prática, é feito o teste de filtração na pressão de interesse;
Em lamas de base óleo, o aumento na viscosidade do filtrado com o aumento na pressão absoluta tende a reduzir a perda de filtrado 
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Relação entre temperatura e volume de filtrado 
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Relação entre temperatura e volume de filtrado 
Viscosidade;
Mudanças no equilíbrio eletroquímico que rege o grau de floculação e agregação; e
Degradação química de um ou mais componentes da lama.
Aumento da Temperatura
Pode aumentar o volume de filtrado
Tabela 1 – Viscosidade da água e de uma salmoura de cloreto 
de sódio a 6% em várias temperaturas.
Figura 5. Viscosidade da água em várias temperaturas
	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Viscosidade da água (centipoise)	Viscosidade da salmoura (centipoise)
	0	32	1,792	-
	10	50	1,308	-
	20,2	68,4	1,000	1,110
	30	86	0,801	0,888
	40	104	0,656	0,733
	60	140	0,469	0,531
	80	176	0,356	0,408
	100	212	0,284	-
Aumento da Temperatura 
O volume de filtrado por meio de mudanças eletroquímico que rege o grau de floculação e agregação, alterando a permeabilidade do reboco;
Os volumes de filtrados são normalmente mais altos que o previsto;
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Experimentos 
Byck (1939) descobriu que, entre seis lamas que ele testou, três tinham uma perda de filtrado de 8% a 58%, a 175°F (70°c), maiores do havia sido previsto a partir da perda de filtrado a 70°c;
A permeabilidade dos rebocos aumentava correspondentemente, com a alteração máxima ocorrendo de 2,2 a 4,5 x 10¯³ md, aumento de mais de 100%;
Schremp e Johnson (1952) mostraram que não há como prever perdas de filtrado em temperaturas altas a partir das medições feitas a uma temperatura mais baixa;
Logo, é necessário testar cada lama separadamente a uma temperatura de interesse em uma célula de aula temperatura;
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Aumento da Temperatura
Degradação química de um ou mais componentes da lama causado pelo aumento na temperatura;
Muitos agentes orgânicos de controle de filtração começam a se degradar significativamente a temperaturas acima de 212°F (100°c), e a taxa de degradação é proporcional ao aumento na temperatura, até que as propriedades de filtração não possam seradequadamente mantidas.
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O Reboco
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- Problema associados com: poço estreito, torque e arraste dos turbos e prisão diferencial.
- É proporcional a perda de filtrado.
-O que aconteceria se um operador adicionasse argila extra a uma lama?
Espessura do Reboco
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Figura 6. Variação do volume de filtrado, no volume do reboco e na permeabilidade em relação à concentração de sólidos em uma suspensão de argila Altwarmbuchen. Fone: von Engelhardt e Schindewolf, 1952.
“Se um operador adicionar argila extra a uma lama para reduzir a perda de filtrado, ele poderia achar que também está reduzindo a espessura do reboco, mas na verdade a está aumentando.”
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- A quantidade de água retida nos rebocos das lamas a partir de diferentes argilas base depende das propriedades de inchamento dos argilominerais.
Espessura do Reboco
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Tabela 2. Correlação entre a quantidade de água adsorvida por argila seca e água retida no reboco. Fonte: Larsen, 1938. 
-A quantidade de água no reboco é ligeiramente menor do que nas argilas inchadas, e é praticamente independente da porcentagem dos sólidos em suspensão. 
Espessura do Reboco
1. Porosidades mínimas foram obtidas quando havia uma gradação uniforme dos tamanhos de partículas.
2. Misturas com uma faixa larga de tamanhos de partícula tinham porosidades mais baixas do que as misturas com a mesma distribuição de tamanho mas uma faixa de tamanho mais estreita. 
3. Um excesso de partículas pequenas resultou em porosidades mais baixas do que no caso de um excesso de partículas grande. 
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-Tamanho das partículas e distribuição do tamanho de partículas.
Figura 7. Permeabilidades e Porosidades de rebocos de esferas de vidro. k= permeabilidade em darcys. p=porosidade . Fone: Bo et al, 1965.
-Difícil de medir.
-
Espessura do Reboco
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Figura 8. Distribuição de porosidade e tensão efetiva em um reboco a partir de uma suspensão de carbonato de cálcio. Fone: Outmans, 1963.
A permeabilidade do Reboco
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Figura 9. Variação do volume de filtrado, no volume do reboco e na permeabilidade em relação à concentração de sólidos em uma suspensão de argila Altwarmbuchen. Fone: von Engelhardt e Schindewolf, 1952.
Um pouco de história...
Williams e Cannon (1938)
Costa do Golfo
0,2 e 0,6x10³ md à 8 atm;
Oeste do Texas
72x10-³ md;
Byck (1940)
Califórnia
Entre 0,46 e 7,42x10-³ md à 34 atm;
Gates e Bowie (1942)
0,31 até 250x110-³ md à 6,8 atm
Engelhardt e Schindewolf(1952)
A permeabilidade do Reboco
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A permeabilidade do Reboco
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Krumbein e Monk (1943) 
Efeito do tamanho e da forma das partículas sobre a permeabilidade do reboco 
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Figura 11. 
Figura 10. 
Bo at al. (1965)
Efeito do tamanho e da forma das partículas sobre a permeabilidade do reboco 
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Figura 12. Permeabilidades e Porosidades de rebocos de esferas de vidro. k= permeabilidade em darcys. p=porosidade . Fone: Bo et al, 1965. 
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Figura 1,3. 
Efeito da floculação e da agregação sobre a permeabilidade do reboco
A floculação das lamas faz as partículas se associarem na forma de uma rede aberta e flexível.
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Figura 14 . Redução da porosidade e da permeabilidade do reboco com o aumento da pressão de filtração.
Efeito da floculação e da agregação sobre a permeabilidade do reboco
Por outro lado, a defloculação de uma lama pela adição de um agente afinante provoca uma diminuição na permeabilidade do reboco;
Assim, as condições eletroquímicas que prevalecem em uma lama são o fator principal para determinar a permeabilidade do seu reboco.
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O processo de obturação
No poço de perfuração, jatos de lama podem ser bem maiores quando a filtração ocorre contra as rochas mais permeáveis;
Três zonas de partículas de lama são estabelecidas sobre ou em uma formação permeável:
Um reboco externo;
Um reboco interno;
Uma zona invadida.
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Figura 15 . Invasão de uma formação permeável por sólidos da lama.  
Tabela 3. Efeito do meio filtrante sobre o jato de lama
O processo de obturação
Em relação ao tamanho crítico necessário para obturação:
Corbely (1937);
Abrams (1977).
Uma lama contendo um conjunto de tamanhos de partícula e até 74 micra deve obturar e formar reboco em todas as formações.
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O processo de obturação
Quanto maior a concentração da partículas obturantes, mais rapidamente a obturação ocorrerá e menor será o nível do jato de lama;
Partículas obturantes devem, porém, ser adicionadas às lamas que são formuladas para trabalhos de reparação em produção quando nenhuma perfuração está envolvida.38
Credits
CAENN, RYEN, H.C.H. DARLEY, GEORGE GRAY; fluidos de perfuração e completação: composição e propriedades. 1. Ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014
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