Formulando uma nova lama de perfuração usando bio

Nov 26, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12080 (2023) Citar este artigo

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Os danos na formação são um problema bem conhecido que ocorre durante as fases de exploração e produção do setor upstream da indústria de petróleo e gás. Este estudo teve como objetivo desenvolver uma nova formulação de lama de perfuração utilizando biopolímeros ecologicamente corretos, especificamente Carboximetilcelulose (CMC), juntamente com materiais nanoestruturados e um surfactante comum, o dodecil sulfato de sódio (SDS). As propriedades reológicas do fluido de perfuração e o impacto dos aditivos em suas propriedades foram investigadas em escala de micromodelo, utilizando uma vazão de 20 mL/h. A concentração de polímero e a concentração de nanoargila foram fixadas em dois níveis: 0,5% em peso e 1% em peso, respectivamente, enquanto o teor de surfactante variou em três níveis: 0,1% em peso, 0,4% em peso e 0,8% em peso. Os resultados da análise da tensão interfacial (IFT) demonstraram uma diminuição significativa na tensão interfacial entre óleo e água com o aumento da concentração de SDS. Além disso, seguindo o padrão API, o comportamento reológico do fluido de perfuração, incluindo a resistência do gel e as propriedades tixotrópicas da lama, foi avaliado em relação às mudanças de temperatura, pois isso é crucial para garantir a estabilidade reológica inerente da lama. A análise reológica indicou que a viscosidade da formulação de lama com nanopartículas sofreu uma redução de até 10 vezes com o aumento da taxa de cisalhamento, enquanto outras formulações exibiram um declínio de 100 vezes. Notavelmente, as propriedades reológicas da amostra de ágar melhoraram a 150 °F devido à sua completa solubilidade em água, enquanto outras formulações exibiram uma maior queda na viscosidade a esta temperatura. À medida que a temperatura aumentou, o fluido de perfuração contendo materiais nanoestruturados apresentou maior viscosidade.

Danos na formação referem-se à redução da permeabilidade absoluta ou à diminuição da permeabilidade relativa do fluido de produção. Este dano pode ser minimizado usando fluidos de perfuração apropriados. Diferentes tipos de fluidos de perfuração, incluindo lama de perfuração à base de óleo (OBDM), lama de perfuração à base de água (WBDM), lama de perfuração à base de gás (GBDM) e seus respectivos aditivos, são usados ​​em combinação com aditivos de argila adequados1.

A escolha do fluido de perfuração base influencia significativamente o seu comportamento durante as operações de perfuração. OBDM é amplamente reconhecido como o sistema superior devido às suas propriedades lubrificantes2. Este sistema fornece estabilidade do poço, baixo torque e arrasto, excelente controle de perda de fluido e qualidade da torta de filtro, propriedades reológicas apropriadas para limpeza de furos e estabilidade de temperatura3,4. As formações de xisto tendem a inchar quando infiltradas por fluidos de perfuração à base de água (WBDF), levando à instabilidade da parede do poço. Para evitar o inchaço, o OBDM é frequentemente preferido, uma vez que não há interação entre o petróleo e o xisto. No entanto, a fim de abordar as preocupações ambientais, as lamas à base de água (WBM) também podem ser utilizadas. Assim, os fluidos de perfuração desempenham um papel crucial na indústria de petróleo e gás5,6.

Os fluidos de perfuração desempenham inúmeras funções em operações de perfuração, incluindo limpeza de poço, controle de pressão de formação, suspensão de cascalhos, vedação de formações permeáveis, estabilidade do poço, redução de danos à formação, resfriamento, lubrificação, suporte para a broca e conjunto de perfuração, transferência de energia hidráulica para ferramentas e bit, garantindo avaliação adequada da formação, inibição da corrosão, redução do impacto ambiental e simplificação da cimentação e lama de perfuração de completação7,8,9. Essas funções do fluido de perfuração são alcançadas através do uso de produtos químicos complexos baseados em aditivos. Os aditivos são usados ​​para melhorar as propriedades dos fluidos de perfuração, como densidade, reologia, perda de fluido, alcalinidade, teor de sal, teor de sólidos, relação óleo-água, teor de areia, estabilidade elétrica e outras propriedades relevantes. A densidade do fluido de perfuração é particularmente importante, pois aumentos excessivos podem levar à falha da formação10,11. As propriedades reológicas, incluindo viscosidade aparente (AP), viscosidade plástica (PV) e ponto de escoamento (YP), são características cruciais durante as operações de perfuração . Dentre as diversas propriedades reológicas, a resistência do gel (GS) é definida como a capacidade da lama de manter as partículas de lama suspensas14,15. A propriedade de resistência da lama desempenha um papel fundamental na perfuração de poços horizontais e multiramais.