Metodologia para avaliação de cinemática de partículas gasosas em fluidos de viscosidade variável com o tempo e sua aplicação na construção de poços de petróleo

Many challenges have been presented in petroleum industry. One of them is the preventing of fluids influx during drilling and cementing. Gas migration can occur as result of pressure imbalance inside the well when well pressure becomes lower than gas zone pressure and in cementing operation this occurs during cement slurry transition period (solid to fluid). In this work it was developed a methodology to evaluate gas migration during drilling and cementing operations. It was considered gel strength concept and through experimental tests determined gas migration initial time. A mechanistic model was developed to obtain equation that evaluates bubble displacement through the fluid while it gels. Being a time-dependant behavior, dynamic rheological measurements were made to evaluate viscosity along the time. For drilling fluids analyzed it was verified that it is desirable fast and non-progressive gelation in order to reduce gas migration without affect operational window (difference between pore and fracture pressure). For cement slurries analyzed, the most appropriate is that remains fluid for more time below critical gel strength, maintaining hydrostatic pressure above gas zone pressure, and after that gels quickly, reducing gas migration. The model developed simulates previously operational conditions and allow changes in operational and fluids design to obtain a safer condition for well construction

Muitos desafios têm sido apresentados na construção de poços, dentre eles o de evitar o influxo de fluidos durante a perfuração e cimentação. A migração de gás é resultante do desequilíbrio de pressões dentro do poço, quando a pressão do poço se torna menor que a da zona contendo o gás, e na cimentação isso ocorre durante o período de transição da pasta (de fluido para sólido). Nesse trabalho foi desenvolvida uma metodologia para avaliar a criticidade da migração de gás durante a perfuração e operações de cimentação de poços. Foi considerado o conceito de força gel e através de ensaios experimentais, determinado o tempo inicial da migração de gás. Foi desenvolvido um modelo mecanicista para obter a equação que avalia o deslocamento da bolha através dos fluidos enquanto eles gelificam. Por ser um comportamento dependente do tempo, foram feitos ensaios reológicos dinâmicos de viscosidade em função do tempo. Para os fluidos de perfuração analisados verificou-se que é desejável que possuam uma gelificação rápida e não progressiva de forma a reduzir a migração de gás sem comprometer a janela operacional (diferença entre pressão de poros e fratura). Para as pastas analisadas verificou-se que a mais adequada é a que se mantém fluida por mais tempo abaixo do valor do gel crítico, mantendo a pressão hidrostática acima da pressão da zona de gás, e ao atingir esse valor, gelifique rapidamente, reduzindo a migração de gás. O modelo permite simular previamente as condições operacionais e propor mudanças no projeto da operação e dos fluidos de forma a obter a condição mais segura para a construção do poço