Efeito da força iônica nas propriedades de fluidos de perfuração aquosos à base de polímeros carboxilados e sulfatados

In the well drilling operations problems caused by contamination of the drilling fluid are common. The dissolution of ions from the geological formations affects the rheological and filtration properties of the fluids. These ions shield the charges of ionic polymers, leading to its precipitation. In this work was performed a detailed study on the stability of the properties of aqueous solutions and aqueous drilling fluids in the presence of sulphated and carboxylated polymers, using carboxymethylcellulose and kappa-carrageenan as polymer compounds carboxylated and sulfated model, respectively. The effects of ionic strength of the aqueous medium containing Na+, Mg2+ and Ca2+ on rheological properties of the polymer and drilling fluids solutions were evaluated by varying the concentration of salts, pH and temperature. It was observed that the fluids with κ-carrageenan suffered less influence against the contamination by the ions at pH 9 to 10, even at higher concentrations, but higher influence on pH> 11. The fluids containing carboxymethylcellulose were more sensitive to contamination, with rapid reduction in viscosity and significant increase of the filtrate volume, while the fluid based polymer sulfated kappa-carrageenan showed evidence of interaction with cations and preserve the rheological properties and improved stability the volume of filtrate.

Nas operações de perfuração de poços, são frequentes os problemas provocados pela contaminação do fluido de perfuração. A dissolução de íons provenientes das formações geológicas prejudica as propriedades reológicas e de filtração dos fluidos. Esses íons blindam as cargas dos polímeros iônicos, podendo levar a sua precipitação. Neste trabalho foi realizado um estudo criterioso sobre a estabilidade das propriedades de soluções aquosas e de fluidos de perfuração aquosos na presença de polímeros carboxilados e sulfatados, empregando a carboximetilcelulose e a kappa-carragenana como compostos modelo de polímero carboxilado e sulfatado, respectivamente. Os efeitos da força iônica do meio aquoso contendo íons Na+, Mg2+ e Ca2+ sobre as propriedades reológicas das soluções poliméricas e dos fluidos de perfuração foram avaliados variando a concentração dos sais, pH e temperatura. Foi observado que os fluidos com κ-carragenana sofreram menor influência frente à contaminação pelos íons em pH 9 a 10, mesmo em maiores concentrações, porém maior influência em pH >11. Os fluidos contendo carboximetilcelulose se mostraram mais sensíveis à contaminação, com redução brusca da viscosidade e aumento significativo do volume de filtrado, enquanto que os fluidos à base do polímero sulfatado kappa-carragenana apresentaram evidências de interação com cátions com preservação das propriedades reológicas e maior estabilidade no volume de filtrado.