Publicação: Estudo da estabilidade de fluido de perfuração de base olefínica em diferentes condições de temperatura e tempo de envelhecimento
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
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Coorientador
Pereira, Marina Seixas
Resumo
Um aspecto crucial no processo de perfuração é o uso do fluido de perfuração, que desempenha
funções essenciais para a execução eficaz desse processo. Em determinadas circunstâncias, o
fluido pode permanecer estático sob diversas condições de temperatura, pressão e tempo, como
durante manutenções, armazenamento e condições de confinamento. No entanto, essas
condições podem comprometer suas propriedades fundamentais. Avaliar o impacto dessas
diferentes condições nas propriedades do fluido é crucial para garantir a segurança e eficiência
das operações de perfuração. Este trabalho teve como objetivo realizar testes de envelhecimento
acelerado em um fluido de base olefínica, formulado como emulsão inversa, para avaliar suas
alterações em altas temperaturas (até 150 °C) e períodos prolongados de envelhecimento (até
168 horas). Para isso, foi desenvolvido um equipamento específico para executar esses testes,
incluindo um misturador de baixa rotação e um aparato de aquisição de imagens, que
contribuíram para o estudo. As análises realizadas abrangeram reologia, densidade, estabilidade
e volume de filtrado do fluido após o envelhecimento. Os resultados indicaram que o
equipamento desenvolvido permitiu a condução satisfatória dos testes de envelhecimento. Foi
observado que o aumento da temperatura e do tempo de envelhecimento impactaram
significativamente as propriedades reológicas, reduzindo a tensão limite de escoamento e o
índice da lei de potência, enquanto o índice de consistência e a viscosidade aparente
aumentaram consideravelmente, sendo a temperatura o fator mais influente em todos os casos.
Além disso, condições como 150 °C por 96 horas e 142,7 °C por 45 e 147 horas foram
suficientes para causar a quebra da emulsão. A quebra da emulsão pode estar associada à
degradação térmica dos emulsificantes. O aparato de aquisição de imagens conseguiu, de forma
satisfatória, indicar que o envelhecimento acelerado contribui para a separação da olefina da
emulsão mais rapidamente do que quando não envelhecido. A temperatura e o tempo também
influenciaram o volume de filtrado, com a temperatura reduzindo e o tempo aumentando esse
volume. Concluiu-se ainda que a mistura pós-envelhecimento impacta significativamente nas
análises, destacando a importância da homogeneização a baixas rotações e baixo cisalhamento
para a caracterização da estabilidade da emulsão. Por fim, os resultados demonstraram que
certas condições podem levar à necessidade de substituição ou adequação desse fluido em casos
reais de perfuração.
Abstract
A crucial aspect of the drilling process is the use of drilling fluid, which performs essential
functions for the effective execution of this process. Under certain circumstances, the fluid may
remain static under various conditions of temperature, pressure, and time, such as during
maintenance, storage, and confinement conditions. However, these conditions can compromise
its fundamental properties. Evaluating the impact of these different conditions on the fluid's
properties is crucial to ensuring the safety and efficiency of drilling operations. This study
aimed to conduct accelerated aging tests on an olefin-based fluid, formulated as an inverse
emulsion, to evaluate its changes at high temperatures (up to 150 °C) and prolonged aging
periods (up to 168 hours). For this purpose, specific equipment was developed to carry out these
tests, including a low-speed mixer and an image acquisition device, which contributed to the
study. The analyses covered rheology, density, stability, and filtrate volume of the fluid after
aging. The results indicated that the developed equipment allowed for satisfactory aging tests.
It was observed that the increase in temperature and aging time significantly impacted the
rheological properties, reducing the yield stress and the power law index, while the consistency
index and apparent viscosity increased considerably, with temperature being the most
influential factor in all cases. Additionally, conditions such as 150 °C for 96 hours and 142.7
°C for 45 and 147 hours were sufficient to cause emulsion breakdown. The emulsion breakdown
may be associated with the thermal degradation of the emulsifiers. The image acquisition device
was able, in a satisfactory manner, to indicate that accelerated aging contributes to the
separation of olefin from the emulsion more quickly than when not aged. Temperature and time
also influenced the filtrate volume, with temperature reducing and time increasing this volume.
It was also concluded that post-aging mixing significantly impacts the analyses, highlighting
the importance of homogenization at low rotations and low shear for characterizing the
emulsion's stability. Finally, the results demonstrated that certain conditions might lead to the
need for replacement or adjustment of this fluid in real drilling cases.
Palavras-chave
Envelhecimento térmico estático, Static thermal aging, Fluido de Perfuração Sintético, Synthetic Drilling Fluid, Reologia, Rheology, Emulsão Inversa, Reverse emulsion
Citação
SOUZA, Gabriel Reis Simplício de. Estudo da estabilidade de fluido de perfuração de base olefínica em diferentes condições de temperatura e tempo de envelhecimento. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5091
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