Análise e estimação das propriedades de tortas de filtração de fluidos de perfuração não-Newtonianos

Abstract

O processo de perfuração de poços de petróleo está sempre evoluindo e sendo otimizado para garantir a máxima eficiência a fim de reduzir seu custo. Nesse cenário, a perda de circulação é um fenômeno a ser continuamente estudado e minimizado para evitar a perda de fluidos e a contaminação de reservatórios de petróleo. A perda de circulação é causada por um diferencial de pressão entre os poros da formação e a região anular do poço. À medida que o fluido de perfuração invade o reservatório, uma camada de sólidos é formada e a taxa de perda de fluido torna-se função de parâmetros da torta, como a permeabilidade e a porosidade. Para minimizar a perda de filtrado, os fluidos de perfuração são desenvolvidos a fim de fornecer uma torta fina com baixa permeabilidade. Diversos métodos de determinação das propriedades das tortas de filtração são apresentados. Percebe-se então a ausência de procedimentos de cálculo e estimação de parâmetros adequados, nos quais os erros experimentais associados às variáveis de saída experimentais sejam adequadamente descritos. Neste estudo, os efeitos da temperatura, da pressão e da concentração de sólidos nos parâmetros de torta de filtração foram avaliados. A compressibilidade das tortas foi analisada em processos de filtração a pressão constante. A estrutura interna das tortas de filtração foi estudada a partir de imagens obtidas em MEV. Filtrações estáticas foram realizadas em uma célula de filtração HTHP com suspensões nãoNewtonianas de barita e carboximetilcelulose em concentrações similares às utilizadas em processos reais. Os parâmetros das tortas de filtração obtidas foram estimados a partir do ajuste do modelo de filtração para fluidos não-Newtonianos, utilizando o pacote Estima, escrito em linguagem Fortran. Foram apresentadas três diferentes metodologias para a estimação de parâmetros, que são estimados isoladamente para cada condição experimental (método implícito) ou estimados de forma direta, a partir de dados de volume de filtrado. O efeito do diferencial de pressão aplicado na permeabilidade da torta e na resistência do meio filtrante foi considerado a partir de equações constitutivas apropriadas.