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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49778| ORCID: |  http://orcid.org/0009-0009-7871-4875 |
| Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Análise da força gel de fluidos de perfuração contendo microesferas ocas de vidro |
| Alternate title (s): | Gel strength analysis of drilling fluids containing hollow glass microspheres |
| Author: | Aratani, João Vítor Ferreira |
| First Advisor: | Duarte, Claudio Roberto |
| First member of the Committee: | Camargo, Juliana de Carvalho |
| Second member of the Committee: | Souza, Gabriel Reis Simplício de |
| Summary: | 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. |
| Keywords: | 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 |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Quote: | 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. |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49778 |
| Date of defense: | 5-Aug-2026 |
| Appears in Collections: | TCC - Engenharia Química |
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