Avaliação dos efeitos de aditivos sólidos na reologia de suspensões aquosas de CMC na formulação de fluidos de perfuração

Abstract

Os fluidos de perfuração desempenham diversas funções na perfuração de um poço de petróleo. Essas funções são dependentes das características físicas e químicas e dependem das características da fase dispersa e da fase dispersante. Polímeros podem ser utilizados como agentes viscosificantes ou como agentes estabilizantes. As partículas sólidas dispersas em um fluido podem agir como agentes adensantes ou como agentes viscosificantes. As características físico-químicas das partículas sólidas influenciam diretamente nas propriedades dos fluidos de perfuração, sendo elas a concentração de sólidos, a densidade, a granulometria, a composição química e a carga superficial. Neste trabalho, foi feito um estudo da reologia de suspensões com objetivo de avaliar a influência da concentração de sólidos, do diâmetro das partículas e do efeito da fase sólida composta por calcita, barita e eferas de vidro. Foi avaliado o efeito da fase sólida, do polímero e do fluido base, neste caso CMC/água, na reologia das suspensões. O polímero estudado foi o carboximetilcelulose (CMC), atuando como agente viscosificante. Amostras de calcita e esferas de vidro foram caracterizadas e divididas em dois intervalos de distribuição de tamanho de partículas utilizando a técnica de analise granulométrica. As partículas de barita apresentaram um único intervalo de tamanho de partículas. Foram preparadas soluções de CMC 2lb/lbb (0,05% em volume). A partir da solução, foram preparadas suspensões em cinco concentrações distintas com calcita, barita e esferas de vidro nas duas distribuições de partículas estudadas, totalizando 25 suspensões. As curvas de escoamento das amostras de fluidos foram analisadas em um reômetro utilizando a geometria de cilindros coaxias. Os fluidos ainda foram caracterizados com determinação de pH, da densidade, fração volumétrica de sólidos e potencial zeta. Os resultados mostraram que a distribuição de tamanho das partículas de calcita influenciou nas curvas de viscosidade e de escoamento. Os fluidos preparados com a menor faixa de diâmetro de partículas apresentaram maiores valores de viscosidade aparente. As suspensões preparadas com esferas de vidro apresentaram uma diminuição da viscosidade aparente com a diminuição do diâmetro de partícula. As maiores concentrações de sólidos apresentaram maiores valores de tensão nas curvas de escoamento e de viscosidade aparente. A suspensão com calcita apresentou os maiores valores de viscosidade aparente. A suspensão com barita apresentou maior valor de potencial zeta em modulo dentre todas as suspensões. Na suspensão com barita ocorreu o surgimento de bandas de carbonila no espectro infravermelho, comprovando adsorção química, justificando sua menor viscosidade aparente em relação aos outros sólidos