Avaliação do efeito da temperatura e pressão no combate à perda de circulação utilizando materiais fibrosos e granulares

Abstract

Durante o processo de perfuração de poços de petróleo pode ocorrer o fenômeno da perda de circulação de fluido, através de regiões de alta porosidade ou fraturas, presentes nas formações rochosas perfuradas que podem ser naturais ou induzidas pelo processo. As ocorrências de perdas de circulação são classificadas analisando a vazão de fluido perdida em parciais, severas ou totais, que têm potencial para inviabilizar um poço de perfuração. Os principais tratamentos para conter ou prevenir a perda de circulação são o uso de materiais de fortalecimento de poços ou materiais de combate à perda de circulação. Para a escolha da técnica e dos materiais mais eficientes é necessário entender os mecanismos de selamento do material, os processos de escoamento em fratura e os efeitos que as condições operacionais, como temperatura e pressão, afetam a eficácia desses materiais. Neste trabalho foram estudados os efeitos da influência da pressão e temperatura no combate à perda de circulação em diferentes metodologias. Quatro metodologias são abordadas, sendo duas estaticamente em bancada e duas dinamicamente nos Simuladores de Escoamento em Fraturas. Na abordagem estática foram contemplados os ensaios de filtração e de selamento de fenda na célula de filtração HTHP, nas temperaturas de 25, 50 e 75 °C e pressões de 300, 500 e 700 psi. Com os ensaios de filtração foi possível avaliar o potencial de redução de filtrado de cada material e a influência das condições de processo no volume de filtrado. Nos ensaios de selamento foram analisadas as influências da temperatura, pressão, concentração dos materiais puros e das misturas no volume de fluido perdido para fenda de 2 mm de abertura. Visando assim, identificar os fatores e as combinações de fatores que mais influenciaram estatisticamente no volume perdido. A modelagem preditiva possibilitou a previsão dos melhores pontos de operação para os materiais escolhidos, sob as condições de alta pressão e alta temperatura. Os mecanismos de selamento dos dois materiais também foram observados experimentalmente. Além disso, pode-se comprovar a eficiência dos materiais e dos blends desenvolvidos. Para abordagem dinâmica utilizou-se dois Simuladores de Escoamento em Fratura, SEF 1.0 a temperatura de 25 °C e pressão de 60 psi e SEF 2.0 a pressão diferencial de 100 psi e temperaturas de 25 °C e 50 °C. Nos simuladores os fluidos são impelidos a escoar sob condições de rugosidade, tortuosidade, temperatura e pressão semelhantes às encontradas no poço de perfuração. Os canais fraturados do SEF 1.0 possuem 1,02 m de comprimento e foram usadas as fraturas de 5 e 10 mm de espessura. Para o SEF 2.0 utilizou-se canais de 1 m de comprimento e fraturas de 5 e 10 mm de espessura sendo, neste caso, avaliado o escoamento em elevadas quedas de pressão e temperatura. Os fluidos preparados apresentaram comportamento reológico que pode ser ajustado pelo modelo da Potência. Os dados obtidos nos simuladores foram usados para analisar o comportamento dos fluidos em escoamento e traçar padrões. Esses dados também foram usados na técnica de monitoramento do selamento da fratura por intermédio do acompanhamento do diâmetro hidráulico, proposto por Borges Filho (2018). O modelo correlaciona os dados de escoamento e o comportamento reológico para o monitoramento do selamento, pelo cálculo do diâmetro hidráulico. O monitoramento foi efetivo e os Blends desenvolvidos foram capazes de selar as fraturas e apresentar um desempenho, por vezes, melhor que os fluidos puros.