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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-2885-334X
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo da sedimentação de partículas em fluidos de perfuração pelo usa da técnica de atenuação de raios gama
Alternate title (s): Study of particles settling in drilling fluids through the Gamma Ray Attenuation Technique
Author: Fagundes, Flávia Marques
First Advisor: Damasceno, João Jorge Ribeiro
Second Counselor: Arouca, Fábio de Oliveira
First member of the Committee: Lobato, Fran Sérgio
Second member of the Committee: Silveira Neto, Aristeu da
Third member of the Committee: Moreira, Bruno Arantes
Fourth member of the Committee: Calçada, Luís Américo
Summary: O desenvolvimento de técnicas para tornar os processos de perfuração de poços de petróleo mais seguros e produtivos está em constante estudo. Durante a perfuração, encontram-se diferentes tipos de formações rochosas, necessitando de fluidos de diferentes formulações para cada nível perfurado. O fluido, ao ser bombeado para o interior do poço, tem como uma de suas funções fazer o carreamento das partículas geradas pela broca até a superfície, para posterior limpeza e reinjeção de fluido no sistema. Além dessa função, ele deve contribuir para a manutenção dessas partículas em suspensão nas situações de paradas operacionais ou de confinamento de fluido de perfuração. Para tanto, formulam-se suspensões com características reológicas pseudoplásticas e tixotrópicas. No entanto, a sedimentação é inevitável. Diante deste cenário, este trabalho teve como objetivos avaliar a sedimentação em fluidos de diferentes graus de pseudoplasticidade e tixotropia, e também propor equações constitutivas para pressão nos sólidos e o cálculo da permeabilidade. Para tanto, fluidos de diferentes concentrações de viscosificante carboximetil celulose (0,2, 0,4, 0,6, 0,8 e 1,0% m/m) e de adensante hematita (12,7, 16,9, 24,6 e 31%) foram classificados reologicamente e estudados, por meio da Técnica de Atenuação de Raios Gama (TARG), a sedimentação de partículas. Esta técnica, por ser não destrutiva, permitiu o monitoramento indireto da concentração volumétrica de sólidos em longos períodos de experimentos de sedimentação. Assim, verificou-se, tanto pelo comportamento reológico como também pelo monitoramento da sedimentação, que a adição do polímero carboximetil celulose (CMC) ou o adensamento com hematita contribuíram para o processo de manutenção das partículas presentes nos fluidos. Além disso, ratificou-se a hipótese de que a pressão nos sólidos depende somente da concentração de partículas e foi apresentada uma proposta de equacionamento para a permeabilidade do sedimento a partir da equação do movimento e da expressão de velocidade de sedimentação em um conjunto de partícula em fluido não newtoniano, proposta por Laruccia (1990). No cálculo da permeabilidade observou-se que a concentração de CMC pouco influenciou, sendo a acomodação final dos sólidos no sedimento o fator que mais contribuiu para os valores encontrados.
Abstract: The development of techniques to make safer oil well drilling processes is under constant review. During drilling, there are different types of rock formations, requiring fluids of different formulations for each drilled level. The fluid, when pumped into the well, has as one of its functions to carry the particles generated by the drill to the surface, for later cleaning and reinjection of fluid in the system. Besides, it should contribute to the maintenance of suspended particles in situations of operational shutdowns or confinement of drilling fluid. Therefore, suspensions with pseudoplastic and thixotropic rheological characteristics are formulated. However, sedimentation is inevitable. Concerning this scenario, this work had as objectives to evaluate the settling in fluids of different degrees of shear-thinning and thixotropy and also to propose constitutive equations for pressure on solids and the calculation of the permeability. For this purpose, fluids of different concentrations of carboxymethyl cellulose (0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1.0% w/w) and hematite weighting (12.7, 16.9, 24.6 and 31%) were rheologically characterized and the particles settling was studied through the Gamma Ray Attenuation Technique (TARG). This non-destructive technique allowed the indirect monitoring of the volumetric concentration of solids in long periods of sedimentation experiments. Thus, both the rheological behavior and the settling monitoring showed that the carboxymethyl cellulose polymer (CMC) concentration or the hematite addition contributed to the process of maintaining the particles suspended in the fluids. Also, the hypothesis of pressure on solids only depends on the concentration of particles was confirmed; and a proposal of the equation for the sediment permeability was presented based on the equation of motion and the particle settling velocity in non-Newtonian fluid, proposed by Laruccia (1990). Regarding the permeability value, it was noticed that the final accommodation of solid sediment in CMC fluids was the factor that most contributed to the values found.
Keywords: Sedimentação
Permeabilidade
Reologia
Atenuação de raios gama
Fluido de perfuração
Settling
Permeability
Rheology
Gamma ray attenuation
Drilling fluid
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: FAGUNDES, Flávia Marques. Estudo da sedimentação de partículas em fluidos de perfuração pelo uso da técnica de atenuação de raios gama. 2019. 159 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.28
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.28
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26875
Date of defense: 9-Aug-2019
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