Estudo do efeito da sedimentação prévia na filtração de fluidos não-Newtonianos

Abstract

Durante a perfuração de um poço de petróleo, parte do fluido de perfuração é confinado nas regiões anulares com a finalidade de auxiliar a estabilização do poço. Do confinamento do fluido ao início da produção são necessários alguns meses, até mesmo anos, para a completa finalização do poço. Durante este tempo o poço entra em equilíbrio térmico com o ambiente, permanecendo em baixas temperaturas, característica das águas profundas. Ocorre também a sedimentação do material adensante presente no fluido de perfuração, formando um leito de partículas no fundo da região anular. Com o início da produção, o petróleo é extraído do reservatório em altas temperaturas, resultando em uma transferência de calor do petróleo quente para o poço frio. O aumento de temperatura provoca a expansão volumétrica do fluido de perfuração confinado, o que causa um aumento de pressão na região anular. Este fenômeno é conhecido como Annular Pressure Build-up (APB). O aumento da pressão pode causar danos irreparáveis na estrutura do poço, podendo até levar ao abandono do mesmo. Para aliviar a pressão são utilizados métodos de mitigação, como a sapata aberta, que permitem um contato direto do fluido confinado com a formação rochosa. O aumento da pressão causa fraturas desejadas nesta região, permitindo a drenagem do fluido para a formação e diminuindo a pressão no anular. A maior pressão é observada no fundo da região anular, devido à maior hidrostática e maior temperatura. Dessa forma, a sapata aberta é propositalmente localizada nesta região, por ter a maior tendência à ocorrência de fraturas. A dúvida sobre esse processo fica em relação ao leito de partículas formado durante a sedimentação, também no fundo da região anular. O sedimento formado pode obstruir a sapata e talvez dificultar o alívio da pressão. A drenagem do fluido através do leito de partículas é caracterizada como um processo de filtração. Portanto, este trabalho teve como objetivo compreender o efeito da sedimentação prévia na filtração de fluidos nãoNewtonianos. O fluido de perfuração estudado é composto de água, goma xantana (0,5 lb/bbl), barita (15% v/v) e glutaraldeído (0,5 lb/bbl). A análise reológica do fluido foi feita em um reômetro e foi verificado o comportamento viscoelástico e pseudoplástico. A sedimentação foi observada em um microscópio online, onde corredores de viscosidade reduzida e o encadeamento de partículas foram verificados. Experimentos de filtração com e sem sedimentação prévia foram estudados, utilizando células de filtração HTHP. A sedimentação ocorreu dentro da própria célula de filtração e foi acompanhada durante o intervalo de um a sete dias. Foi possível concluir a partir dos experimentos que o volume de filtrado aumenta com o decorrer do tempo de sedimentação, sendo favorável ao alívio da pressão na região anular.