Uma nova proposta de fluidos de perfuração aquosos à base de polímeros vinílicos e bentonita para poços de alta temperatura e pressão

The advance of drilling in deeper wells has required more thermostable materials. The use of synthetic fluids, which usually have a good chemical stability, faces the environmental constraints, besides it usually generate more discharge and require a costly disposal treatment of drilled cuttings, which are often not efficient and require mechanical components that hinder the operation. The adoption of aqueous fluids generally involves the use of chrome lignosulfonate, used as dispersant, which provides stability on rheological properties and fluid loss under high temperatures and pressures (HTHP). However, due to the environmental impact associated with the use of chrome compounds, the drilling industry needs alternatives that maintain the integrity of the property and ensure success of the operation in view of the strong influence of temperature on the viscosity of aqueous fluids and polymers used in these type fluids, often polysaccharides, passives of hydrolysis and biological degradation. Therefore, vinyl polymers were selected for this study because they have predominantly carbon chain and, in particular, polyvinylpyrrolidone (PVP) for resisting higher temperatures and partially hydrolyzed polyacrylamide (PHPA) and clay by increasing the system's viscosity. Moreover, the absence of acetal bonds reduces the sensitivity to attacks by bacteria. In order to develop an aqueous drilling fluid system for HTHP applications using PVP, HPAM and clay, as main constituents, fluid formulations were prepared and determined its rheological properties using rotary viscometer of the Fann, and volume filtrate obtained by filtration HTHP following the standard API 13B-2. The new fluid system using polyvinylpyrrolidone (PVP) with high molar weight had higher viscosities, gels and yield strength, due to the effect of flocculating clay. On the other hand, the low molecular weight PVP contributed to the formation of disperse systems with lower values in the rheological properties and fluid loss. Both systems are characterized by thermal stability gain up to around 120 ° C, keeping stable rheological parameters. The results were further corroborated through linear clay swelling tests.

O avanço das perfurações em poços mais profundos tem requerido materiais cada vez mais termoestáveis que vão ao encontro às condições de poço. A utilização de fluidos sintéticos, que costumam apresentar uma boa estabilidade química, esbarra nas limitações ambientais, além de gerarem mais descarte e requererem um tratamento oneroso dos cascalhos perfurados, que são por vezes não eficientes e exigem componentes mecânicos que dificultam a operação. A adoção de fluidos aquosos, geralmente, implica na utilização do lignossulfonato de cromo, empregado como dispersante, que confere estabilidade nas propriedades reológicas e controle de filtrado de fluidos submetidos a altas temperaturas e pressões. Porém, devido ao impacto ambiental associado à utilização de compostos cromados, o setor de perfuração necessita de alternativas que mantenham íntegras as propriedades e garantam sucesso da operação tendo em vista a forte influencia da temperatura sob a viscosidade de fluidos aquosos e nos polímeros empregados nesse tipo de fluido, frequentemente de origem natural, passivos de hidrólise e degradação biológica. Polímeros vinílicos, por possuírem cadeia predominantemente carbônica, resistem a maiores temperaturas. Além disso, a ausência de ligações acetal diminui a sensibilidade a ataques por bactérias. Medidas reológicas dos fluidos de perfuração utilizando polivinilpirrolidona (PVP), poliacrilamidas parcialmente hidrolisada e argila, como principais constituintes, foram determinadas através do viscosímetro rotativo da Fann, modelo 35A, e o volume de filtrado obtido através de filtração ATAP, seguindo a norma API 13B-2. Observou-se que o novo sistema de fluido em que o PVP de alta massa molar foi utilizado apresentou maiores valores de viscosidade, géis e limite de escoamento, por efeito da floculação argilosa. Por sua vez, o PVP de baixa massa molar contribuiu para a formação de sistemas dispersos com menores valores nas propriedades reológicas e de filtrado. Ambos os sistemas apresentaram ganho de estabilidade térmica, mantendo os parâmetros reológicos estáveis. Os resultados foram ainda corroborados através de ensaios de inchamento linear de argila.O avanço das perfurações em poços mais profundos tem requerido materiais cada vez mais termoestáveis que vão ao encontro às condições de poço. A utilização de fluidos sintéticos, que costumam apresentar uma boa estabilidade química, esbarra nas limitações ambientais, além de gerarem mais descarte e requererem um tratamento oneroso dos cascalhos perfurados, que são por vezes não eficientes e exigem componentes mecânicos que dificultam a operação. A adoção de fluidos aquosos, geralmente, implica na utilização do lignossulfonato de cromo, empregado como dispersante, que confere estabilidade nas propriedades reológicas e controle de filtrado de fluidos submetidos a altas temperaturas e pressões. Porém, devido ao impacto ambiental associado à utilização de compostos cromados, o setor de perfuração necessita de alternativas que mantenham íntegras as propriedades e garantam sucesso da operação tendo em vista a forte influencia da temperatura sob a viscosidade de fluidos aquosos e nos polímeros empregados nesse tipo de fluido, frequentemente de origem natural, passivos de hidrólise e degradação biológica. Polímeros vinílicos, por possuírem cadeia predominantemente carbônica, resistem a maiores temperaturas. Além disso, a ausência de ligações acetal diminui a sensibilidade a ataques por bactérias. Medidas reológicas dos fluidos de perfuração utilizando polivinilpirrolidona (PVP), poliacrilamidas parcialmente hidrolisada e argila, como principais constituintes, foram determinadas através do viscosímetro rotativo da Fann, modelo 35A, e o volume de filtrado obtido através de filtração ATAP, seguindo a norma API 13B-2. Observou-se que o novo sistema de fluido em que o PVP de alta massa molar foi utilizado apresentou maiores valores de viscosidade, géis e limite de escoamento, por efeito da floculação argilosa. Por sua vez, o PVP de baixa massa molar contribuiu para a formação de sistemas dispersos com menores valores nas propriedades reológicas e de filtrado. Ambos os sistemas apresentaram ganho de estabilidade térmica, mantendo os parâmetros reológicos estáveis. Os resultados foram ainda corroborados através de ensaios de inchamento linear de argila.