Estudo dos constituintes dos fluidos de perfuração: qualidade técnica e meio ambiente

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Ainda que seja responsável por uma parte significante dos gastos na atividade de perfuração, um fluido adequado pode representar grande economia ao evitar problemas como instabilidade das paredes do poço, influxo de fluidos da formação rochosa. (GUIMARÃES e ROSSI, 2007). Este trabalho tem a finalidade de analisar os fluidos diante de três parâmetros: qualidade técnica e respeito ao meio ambiente.

- REVISÃO DE LITERATURA

- FLUIDOS DE PERFURAÇÃO E SUAS FUNÇÕES

Os fluidos de perfuração são definidos de diversas formas por diferentes autores. Segundo o American Petroleum Institute– API o fluido é perfuração é um fluido de circulação usado em perfurações rotativas para desempenhar as funções requeridas durante a operação de perfuração (AMORIM, 2003).

Thomas (2004) os define como misturas complexas de sólidos, líquidos, produtos químicos e, por vezes, até gases que, do ponto de vista químico, podem assumir aspectos de suspensão, dispersão coloidal ou emulsão, dependo do estado físicos dos componentes. Segundo Machado (2002) do ponto de vista químico os fluidos de perfuração assumem comportamentos de fluidos não-newtonianos.

Segundo Darley e Gray (1988) as principais funções do fluido são: transportar os detritos de perfuração e permitir sua separação na superfície, resfriar e limpar a broca, reduzir o atrito entre a haste de perfuração e as paredes do poço, manter a estabilidade do poço, prevenir o escoamento do fluido para o interior das formações geológicas, formar um filme de baixa permeabilidade (o reboco) nas paredes do poço e auxiliar as avaliações sobre os detritos e as formações perfuradas.

Além das funções descritas, Thomas (2004) acrescenta que os fluidos devem ser quimicamente estáveis, não danificar as formações perfuradas, facilitar a limpeza do poço e transporte dos cascalhos, de modo a garantirem maior taxa de penetração da broca, e não devem ser prejudiciais ao meio ambiente. É necessário que os fluidos de perfuração exerçam pressão hidrostática superior a da formação, de modo a evitar o influxo de fluidos indesejáveis (kick) e estabilizar as paredes do poço, evitando desmoronamentos.

Para satisfazer essas exigências, o fluido de perfuração deve apresentar propriedades físico-químicas que possam ser cuidadosamente controladas, para se ajustarem a uma grande variedade de condições de subsuperfície (SERRA, 2002).

Os fluidos de perfuração são projetados para garantir a segurança das operações, devendo estes contrabalancearem a pressão natural das formações rochosas. Deve-se buscar um equilíbrio adequado, no qual a pressão exercida pelo fluido de perfuração, contra as paredes do poço, seja suficiente para contrabalancear a pressão das formações rochosas, porém esta não pode ser muito alta para não danificar o poço (LEAL, 2012). .

- CLASSIFICAÇÃO DOS FLUIDOS DE PERFURAÇÃO

A classificação dos fluidos é feita levando-se em consideração a sua composição, tradicionalmente, os fluidos de perfuração são classificados de acordo com o seu constituinte principal em: fluidos à base de gás, fluidos à base de óleo e fluidos à base de água (AMORIM, 2003).

Os fluidos de base aquosa compõem grande parte dos fluidos perfuração, correspondendo a uma mistura de sólidos, líquidos e aditivos químicos, tendo a água como a fase contínua (SCHAFFEL, 2002), podendo ser doce, dura ou salgada (THOMAS, 2004), sua principal função concerne em prover o meio de dispersão para os materiais coloidais.

Os fluidos de perfuração são divididos em: fluidos não-inibidos (empregados na perfuração das camadas rochosas superficiais, praticamente inertes ao contato com a água, sendo dispensado pouco tratamento químico ao fluido nessa fase) e fluidos inibidos ( programados para perfurar rochas de elevado grau de atividade na presença de água doce). (THOMAS, 2004).

Nos fluidos inibidos são adicionados produtos químicos como eletrólitos, para retardar ou diminuir os efeitos da interação da água com a rocha. Os fluidos de base aquosa com baixo teor de sólidos são aqueles cuja concentração volumétrica de sólidos é inferior a 10,0 %. A principal vantagem do uso destes fluidos é um aumento significativo na velocidade de perfuração (AMORIM, 2003) e os emulsionados com óleo tem objetivo de diminuir a densidade do sistema. (THOMAS, 2004).

Os fluidos de perfuração à base de óleo foram desenvolvidos para situações onde os à base água apresentavam limitações técnicas e operacionais. As lamas à base de óleo são similares em composição às à de base água, exceto pela fase contínua que passa a ser o óleo (SCHAFFEL, 2002).

Segundo Lummus & Azar (1986) os fluidos de base óleo podem ser subdivididos em duas categorias: os verdadeiros fluidos a base de óleo, que contem água em concentração volumétrica a 5%, asfalto oxidado, ácidos orgânicos, álcalis, agente de estabilização, óleo diesel ou óleo mineral não tóxico; e as emulsões inversas, que podem conter até 50% de volume de água. Estes são usados em situações especiais e devido aos altos custos iniciais e grau de poluição são usados com menor frequência que os aquosos.

Os fluidos à base de gás são constituídos de um fluxo de ar ou gás natural injetado no poço a alta velocidade (LEAL, 2012). Perfuração a ar ou a gás é um termo genérico aplicado quando o ar ou o gás, como todo ou parte, é usada como fluido circulante na perfuração rotativa, sendo recomendada sua utilização em algumas situações, tais como em zonas com perdas de circulação severas e formações produtoras com pressão muito baixa ou com grande susceptibilidade a danos (THOMAS,2004).

- ADITIVOS

A escolha do fluido adequado dependerá das peculiaridades de cada perfuração. Em trabalhos menos complexos e de pequenas profundidades, na perfuração de camadas rochosas superficiais, os fluidos adequados são aqueles que apresentam baixa concentração de água e argila. À medida que as condições de perfuração tornam-se mais complexas, como altas temperaturas e pressão e poços direcionais, tem-se a necessidade de utilizar substâncias que melhorem o rendimento de uma propriedade, denominados aditivos (AMORIM, 2003).

Lummus & Azar (1986) classificam os aditivos de fluidos em sete categorias levando em consideração sua função: viscosificantes, agentes densificantes, redutores de perda de fluidos, emulsificantes, redutores de viscosidade