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Formulação de fluidos de perfuração sintético leves empregando esferas ocas de vidro

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Coorientador

Pereira, Marina Seixas

Resumo

O Brasil é um dos principais produtores de petróleo e gás da América Latina, com vastas reservas e uma infraestrutura bem desenvolvida. O avanço da exploração offshore em águas cada vez mais profundas exige o desenvolvimento de fluidos de perfuração com propriedades aprimoradas. Esses fluidos devem ser capazes de equilibrar o diferencial de pressão entre a coluna hidrostática da água do mar e a formação geológica, minimizando o impacto ambiental. Com o esgotamento gradual dos reservatórios em profundidades de lâmina d’agua rasas e médias, a perfuração em águas ultraprofundas tornouse crucial para a continuidade da produção. No entanto, essas operações exigem fluidos de alto desempenho que possam suportar altas pressões e temperaturas, além de formações geológicas complexas. Nesse contexto, microesferas ocas de vidro (MEVs) estão sendo estudadas como aditivos promissores para fluidos de perfuração, possibilitando a viabilidade de poços com faixas de pressão mais exigentes. Devido à sua incompressibilidade, essas microesferas permitem uma redução na densidade do fluido sem comprometer suas propriedades reológicas essenciais. Neste estudo, um planejamento composto central (CCD) foi conduzido para avaliar a influência de variáveis-chave — como a concentração de HGM, a concentração de agente viscosificante e a relação óleo água (%O/A) — nas propriedades de um fluido de perfuração sintético. As propriedades estudadas incluíram L600, L300, L200, L100, L6, L3, perda de fluido e densidade. O mecanismo de filtração de um fluido ultraleve, com viscosidade de 6,2 ppg e 100% olefínico, contendo HGMs, também foi investigado. Os resultados demonstraram a viabilidade da aplicação de HGMs, destacando seu potencial para a formulação de fluidos de perfuração em ambientes geologicamente complexos.

Abstract

Brazil is a leading oil and gas producer in Latin America, with vast reserves and a welldeveloped infrastructure. The advancement of offshore exploration in increasingly deep waters necessitates the development of drilling fluids with enhanced properties. These fluids must be capable of balancing the pressure differential between the hydrostatic column of seawater and the geological formation while minimizing environmental impact. With the gradual depletion of reservoirs at shallow and medium depths, drilling in ultradeep water has become crucial for continued production. However, these operations demand high-performance fluids that can withstand high pressures and temperatures, in addition to complex geological formations. In this context, hollow glass microspheres (HGMs) are being studied as promising additives for drilling fluids, enabling the viability of wells with narrow pressure windows. Due to their incompressibility, these microspheres allow for a reduction in fluid density without compromising their essential rheological properties. In this study, a Central Composite Design (CCD) was conducted to evaluate the influence of key variables—such as HGM concentration, viscosifier concentration, and oil-to-water ratio (%O/W)—on the properties of synthetic drilling fluid. The properties studied included L600, L300, L200, L100, L6, L3, fluid loss, and density. The filtration mechanism of an ultra lightweight, 6.2 ppg, 100% olefinic fluid containing HGMs was also investigated. The results demonstrated the viability of applying HGMs, highlighting their potential for formulating drilling fluids in geologically complex environments.

Palavras-chave

Janela operacional de pressão, Drilling window, Lâmina d'água profunda, Deepwater, Formação de reboco, Filter cake formation, Base não aquosa, Non-aqueous base, Janela operacional, Operating Window, Hidrodinâmica de poços, Wellbore hydrodynamics

Citação

GONZAGA, Ednan Raffael. Formulação de fluidos de perfuração sintético leves empregando esferas ocas de vidro. 2026. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.138.

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