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ORCID:  http://orcid.org/0009-0008-7154-5952
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo da estabilidade de fluido de perfuração de base olefínica em diferentes condições de temperatura e tempo de envelhecimento
Alternate title (s): Study of the stability of olefin-based drilling fluid under different temperature and aging time conditions
Author: Souza, Gabriel Reis Simplício
First Advisor: Duarte, Claudio Roberto
First coorientator: Pereira, Marina Seixas
First member of the Committee: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
Second member of the Committee: Arouca, Fabio de Oliveira
Third member of the Committee: Altino, Heitor Otacílio Nogueira
Fourth member of the Committee: Petri Júnior, Irineu
Summary: 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.
Keywords: Envelhecimento térmico estático
Static thermal aging
Fluido de Perfuração Sintético
Synthetic Drilling Fluid
Reologia
Rheology
Emulsão Inversa
Reverse emulsion
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
Subject: Engenharia química
Poços de petróleo - Perfuração
Reologia
Fluxo viscoso
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: 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
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5091
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43110
Date of defense: 12-Jul-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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