Estudo da sedimentação de barita em fluidos de perfuração

Abstract

A sedimentação de barita, ou qualquer outro material adensante, causa flutuações indesejáveis na densidade de fluidos de perfuração. Emperramento da broca, dificuldade de controle da pressão e perda de fluido são possíveis problemas causados pela sedimentação de barita. Neste trabalho, estudou-se a sedimentação de materiais adensantes durante o escoamento de fluidos de perfuração. O trabalho divide-se em duas partes, uma experimental e a outra de simulação computacional. Na etapa experimental, o teste API de viscosímetro e sapata (VSST) foi usado para avaliar dois fluidos de perfuração reais, cedidos pela Petrobras S/A. Também foram realizados testes de sedimentação em proveta para estimar parâmetros usados na modelagem. Todos os testes foram realizados em triplicata e analisados estatisticamente pelo teste-t e análise de variância (ANOVA). O teste VSST indica que o fluido à base de óleo tem maior tendência de sofrer sedimentação e que o fluido à base de água apresenta maior capacidade de ressuspensão de leito. Estes resultados estão de acordo com as observações de campo e os relatos da literatura. Duas alternativas de modelagem foram abordadas: o uso de pacotes comerciais de CFD e o estudo de modelos baseados nas equações de conservação. Na primeira abordagem, utilizou-se o pacote FLUENT® 12 para realizar simulações bidimensionais transientes, usando a metodologia Euleriana. Na segunda abordagem, um código desenvolvido em MATLAB® foi usado para resolver as equações de conservação de massa e de quantidade de movimento. As simulações em CFD apresentaram uma reposta que não condiz com o fenômeno observado na literatura. Por outro lado, o modelo baseado nas equações de conservação foi capaz de simular o escoamento de fluido em duas dimensões, transporte hidráulico de partículas e o processo de decantação em batelada. O modelo apresentou resultados de acordo com as soluções analíticas clássicas e com dados experimentais. O modelo também foi capaz de prever o efeito de parâmetros físicos como a viscosidade, o diâmetro de partícula e a concentração volumétrica na sedimentação de partículas.