Rheological and thermal characterization of the effects of high pressure and high temperature on the properties of water-based drilling fluids with xanthan gum

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Ardila, Luis Humberto Quitian
• Orientador(a): Franco, Admilson Teixeira
• Banca de defesa: Franco, Admilson Teixeira , Negrao, Cezar Otaviano Ribeiro , Amorim, Luciana Viana , Marcelino Neto, Moises Alves
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Gomas e resinas; Viscosidade; Fluidos não-newtonianos; Alta pressão (Tecnologia); Alta temperaturas; Reologia - Análises; Poços de petróleo - Perfuração; Gums and resins; Viscosity; Non-Newtonian fluids; High pressure (Technology); High temperatures; Rheology - Analysis; Oil well drilling
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25380

O seguinte estudo experimental investiga o fluido de perfuração à base de água com goma xantana e limestone sob condições de alta pressão e alta temperatura utilizando o reômetro Anton Paar MCR 702TD com célula de pressão. Uma ampla gama de suspensões de argila é comumente usada no processo de perfuração de poços de petróleo. O fluído de perfuração à base de água é utilizado em algumas etapas durante o processo devido ao seu baixo impacto ambiental e baixo custo. As condições HPHT têm vários efeitos no comportamento reológico de fluídos de perfuração à base de água. Para compreender melhor o processo e estudar as implicações do trabalho em condições HPHT, análises reológicas e térmicas foram realizadas. Para estudar o comportamento reológico em uma faixa de temperatura de 4 a 125 °C e pressões de 10 a 800 bar, foram medidas curvas de escoamento, reinício de escoamento, testes oscilatórios de varreduras de tempo e tensão de cisalhamento. Além disso, com o intuito de analisar os efeitos do envelhecimento térmico nas propriedades reológicas do fluído, a estabilidade térmica foi investigada através de testes de envelhecimento térmico dinâmico de 16 horas em Forno Fann Rover em temperaturas de 55, 70, 90, 100 e 125 °C. Adicionalmente, foram realizados testes de micro calorímetro para determinar a temperatura de transição da goma xantana, que foi o primeiro indício de uma diminuição na viscosidade do fluído de perfuração. Neste sentido, notou-se que a viscosidade diminui com ao aumento da temperatura e cresce com incremento da pressão. O presente estudo propõe uma metodologia para obter medições do fluido de perfuração a base de água com goma xantana sob condições HPHT, considerando a ocorrência de uma alteração em sua conformação como resposta ao aumento da temperatura. A TLEs (Tensão Limite de Escoamento) estática, obtida a partir do cruzamento dos módulos dinâmicos, foi superior à TLEs dinâmico. Além disso, temperatura e pressão apresentaram, respectivamente, diminuição e aumento na estrutura do fluído. Em seguida, foi desenvolvido um ajuste de viscosidade aparente em função da pressão, temperatura e taxa de deformação, com base em modelos experimentais. Os resultados experimentais mostraram que a viscosidade é sensível às condições existentes no fundo do poço de perfuração. Por fim, foi analisado o aumento da concentração de goma xantana no fluido de perfuração, apresentando características favoráveis em termos de aumento da temperatura de transição e capacidade de fluido em relação aos cenários operacionais.