Publicação: Análise da força gel de fluidos de perfuração contendo microesferas ocas de vidro
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
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Este estudo investigou o comportamento reológico da força gel em fluidos de perfuração
sintéticos à base de olefina, modificados com microesferas ocas de vidro (HGMs). O
desenvolvimento de fluidos de baixa densidade é fundamental para a perfuração de formações
frágeis, depletadas ou com estreitas janelas operacionais, reduzindo o risco de fraturamento da
rocha, perdas indesejadas de circulação e danos à formação. O gel é uma propriedade reológica
crítica que assegura a suspensão estática dos cascalhos e aditivos densificantes durante as
interrupções da circulação, devendo evitar a sedimentação de sólidos sem gerar picos
excessivos de pressão, que surge no reinício do bombeamento. Utilizando o método de
Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR 2³), foram formuladas dezessete amostras
variando as concentrações de cal, microesferas ocas de vidro (HGS19K46) e viscosificante
organofílico. Os ensaios foram executados em triplicata a 30 °C em um reômetro de cilindros
coaxiais para medir a força gel após 10 segundos (G10s) e 10 minutos (G10min), adotando-se
como limites de referência Petrobras os valores máximos de 10 e 15 lbf/100 ft²,
respectivamente. Os resultados demonstraram que nove formulações atenderam ao critério de
G10s e seis satisfizeram ambos os parâmetros simultaneamente (PE4, PE6, PE14, PE15, PE16
e PE17). A análise das variáveis revelou que a aprovação esteve condicionada prioritariamente
às menores concentrações de viscosificante organofílico (10,2 a 12 lb/bbl), enquanto a elevação
simultânea dos aditivos na amostra PE10 resultou no maior valor de gel (33,27 lbf/100 ft² para
G10min). Conclui-se que a incorporação das microesferas ocas de vidro permite obter fluidos
leve-sólidos viáveis, cujo controle rigoroso da dosagem de viscosificante garante géis frágeis e
planos, preservando a integridade do poço e mantendo a pressão hidrostática dentro dos limites
de segurança.
Abstract
This study investigated the rheological behavior of gel strength in olefin-based synthetic
drilling fluids modified with hollow glass microspheres (HGMs). The development of low-
density fluids is essential for drilling fragile or depleted formations or those with narrow
operational windows, reducing the risk of rock fracturing, undesired circulation losses, and
formation damage. Gel strength is a critical rheological property that ensures the static
suspension of drilling cuttings and weighting agents during circulation interruption, preventing
solids settlement without generating excessive pressure spikes upon pump restart. Using a
Central Composite Rotatable Design (CCRD) seventeen samples were formulated by varying
the concentrations of lime, hollow glass microspheres (HGS19K46), and organophilic
viscosifier. Tests were performed in triplicate at 30°C on a coaxial cylinder rheometer to
measure gel strength after 10 seconds (G10s) and 10 minutes (G10min), adopting Petrobras'
maximum reference limits of 10 and 15 lbf/100 ft², respectively. Results showed that nine
formulations met the G10s criterion and six satisfied both parameters simultaneously (PE4,
PE6, PE14, PE15, PE16, and PE17). Variable analysis revealed that approval was primarily
conditioned on lower organophilic viscosifier concentrations (10.2 to 12 lb/bbl), whereas the
simultaneous increase of additives in sample PE10 resulted in the highest gel value (33. lbf/100
ft² for G10min). It is concluded that the incorporation of hollow glass microspheres enables the
formulation of viable low-density fluids, in which strict control of viscosifier dosage ensures
fragile, flat gels, preserving wellbore integrity and maintaining hydrostatic pressure within safe
operational limits.
Palavras-chave
Força gel, Gel strength, Fluido de perfuração sintético, Synthetic drilling fluid, Fluidos de baixa densidade, Low-density fluids, Microesferas ocas de vidro, Hollow glass microspheres, Reologia, Rheology
Citação
ARATANI, João Vítor Ferreira. Análise da força gel de fluidos de perfuração contendo microesferas ocas de vidro. 2026. 43 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
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