Contribuição da poliacrilamida parcialmente hidrolisada em associação com a bentonita em fluidos de perfuração aquosos

In this study, we investigated the effect of addition of partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) and bentonite in the physicochemical properties of acquous drilling fluids. Two formulations were evaluated: F1 formulation, which was used as reference, containing carboxymethylcellulose (CMC), magnesium oxide (MgO), calcite (calcium carbonate - CaCO3 ), xanthan gum, sodium chloride (NaCl) and triazine (bactericidal); and F2, containig HPAM steady of CMC and bentonite in substituition of calcite. The prepared fluids were characterized by rheological properties, lubricity and fluid loss. Calcite was characterized by granulometry and thermal gravimetric analysis (TGA). The formulation F2 presented filtration control at 93◦C 34 mL while F1 had total filtration. The lubricity coefficient was 0.1623 for F2 and 0.2542 for F1, causing reduction in torque of 25% for F1 and 52 % for F2, compared to water. In the temperature of 49 ◦C and shear rate of 1022 s −1 , the apparent viscosities were 25, 5 and 48 cP for F1 and F2 formulation, respectively, showing greater thermal resistance to F2. With the confirmation of higher thermal stability of F2, factorial design was conducted in order to determine the HPAM and of bentonite concentrations that resulted in the better performance of the fluids. The statistical design response surfaces indicated the best concentrations of HPAM (4.3g/L) and bentonite (28.5 g/L) to achieve improved properties of the fluids (apparent viscosity, plastic viscosity, yield point and fluid loss) with 95% confidence, as well as the correlations between these factors (HPAM and bentonite concentrations). The thermal aging tests indicated that the formulations containing HPAM and bentonite may be used to the maximum temperature until 150 ◦C. The analyze of the filter cake formed after filtration of fluids by X-ray diffraction showed specific interactions between the bentonite and HPAM, explaining the greater thermal stability of F2 compared to the fluid F1, that supports maximum temperature of 93 ◦C.

Neste trabalho, foi investigado o efeito da adição de poliacrilamida parcialmente hidrolisada (HPAM) e bentonita nas propriedades físico-químicas de fluidos de perfuração aquosos. Duas formulações foram avaliadas: a formulação F1, que foi utilizada como referência, contendo carboximetilcelulose (CMC), óxido de magnésio (MgO), calcita (carbonato de cálcio – CaCO3 ), goma xantana, cloreto de sódio (NaCl) e triazina (bactericida); e a formulação F2, contendo HPAM em substituição a CMC e bentonita em substituição à calcita. Os fluidos preparados foram caracterizados quanto às propriedades reológicas, a lubricidade e o volume de filtrado. A calcita foi caracterizada por granulometria e análise termogravimétrica (TGA). A formulação F2 apresentou controle de filtração à temperatura de 93 ◦C 34 mL, enquanto a F1 apresentou filtração total. O coeficiente de lubricidade da formulação F2 foi 0, 1623 e o da F1 0, 2542, acarretando uma redução de torque de 25% para F1 e de 52% para F2, comparado à água. Na temperatura de 49 ◦C e taxa de cisalhamento 1022 s −1 , as viscosidades aparentes foram 25, 5 e 48 cP para as formulações F1 e F2, respectivamente, evidenciando maior resistência térmica para F2. Com a comprovação da maior estabilidade térmica de F2, um planejamento fatorial foi realizado, a fim de determinar as concentrações de HPAM e de bentonita de melhor desempenho nos fluidos. O planejamento estatístico gerou superfícies de resposta indicando as melhores concentrações de HPAM (4, 3 g/L) e de bentonita (28, 5 g/L) para se alcançar propriedades melhoradas dos fluidos (viscosidade aparente, viscosidade plástica, limite de escoamento e volume de filtrado) com 95% de confiança, assim como as correlações entre esses fatores (concentrações de HPAM e bentonita). Os testes de envelhecimento térmico indicaram que as formulações contendo HPAM e bentonita podem ser utilizadas à temperatura máxima de 150 ◦C. A análise do reboco formado após filtração dos fluidos por Difração de Raios X indicou interações específicas entre a HPAM e a bentonita, justificando a maior estabilidade térmica do fluido F2 comparado ao F1, que suporta temperatura máxima de 93 ◦C.