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ORCID:  http://orcid.org/0009-0002-4899-2822
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Um estudo preliminar sobre o envelhecimento de fluidos de perfuração de poços de petróleo
Alternate title (s): A preliminary study on the aging of petroleum well drilling fluids
Author: Ferreira, Emerson Oliveira
First Advisor: Arouca, Fabio de Oliveira
Second Counselor: Fagundes, Flavia Marques
First member of the Committee: Damasceno, João Jorge Ribeiro
Second member of the Committee: Lobato, Fran Sergio
Third member of the Committee: Reis, Angelica da Silva
Summary: Os fluidos de perfuração desempenham papel essencial na indústria do petróleo, sendo responsáveis pelo controle de pressão, estabilidade do poço e transporte de cascalhos. Durante operações, esses fluidos podem permanecer estagnados sob condições térmicas elevadas, o que pode alterar suas propriedades e comprometer seu desempenho. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do envelhecimento acelerado na sedimentação de sólidos e no comportamento reológico de fluidos de perfuração à base de água, bem como investigar a influência do envelhecimento térmico no comportamento da goma xantana de forma isolada. Para isso, foram utilizados fluidos fornecidos pela Petrobras, submetidos a envelhecimentos a 65 °C por 0, 16, 32 e 48 horas. A sedimentação foi monitorada por meio da Técnica de Atenuação de Raios Gama (TARG), enquanto os parâmetros físico-químicos foram submetidos à análise estatística ANOVA one-way (α = 0,05). Paralelamente, soluções de goma xantana nas concentrações de 0,2% e 0,4% (m/m) foram envelhecidas em diferentes temperaturas para análise isolada do polímero. Os resultados mostraram que a densidade do fluido BRCARB10 apresentou variação estatisticamente significativa durante o envelhecimento (p = 0,00833), com redução entre 0h e 32h e posterior aumento entre 32h e 48h, embora os valores iniciais e finais não tenham diferido estatisticamente. Os parâmetros de concentração de sólidos, volume de filtrado e teor de sal mantiveram-se estáveis, evidenciando a robustez composicional do sistema. As análises reológicas indicaram aumento do índice de consistência e redução do índice de comportamento após 48 horas para o fluido de perfuração, sugerindo rearranjos estruturais que favorecem a suspensão de sólidos, confirmados pela ausência de sedimentação significativa por até 150 dias. Os ensaios de sedimentação revelaram elevada estabilidade gravitacional, sem formação de gradientes de concentração ao longo da coluna por longos períodos. O estudo da goma xantana evidenciou degradação térmica progressiva, especialmente em temperaturas mais elevadas, caracterizada pela redução do índice de consistência, aumento do índice de comportamento e diminuição da capacidade de reestruturação do sistema. Dessa forma, o trabalho pôde contribuir para observar que o envelhecimento térmico moderado afeta principalmente o comportamento reológico dos fluidos, sem comprometer sua estabilidade de sedimentação, destacando a importância das interações entre componentes na manutenção do desempenho operacional.
Abstract: Drilling fluids play an essential role in the petroleum industry, being responsible for pressure control, wellbore stability, and cuttings transport. During operations, these fluids may remain stagnant under elevated thermal conditions, which can alter their properties and compromise their performance. In this context, the present study aimed to evaluate the effect of accelerated aging on solids sedimentation and the rheological behavior of water-based drilling fluids, as well as to investigate the influence of thermal aging on the behavior of xanthan gum in isolation. For this purpose, fluids supplied by Petrobras (BRCARB10) were used and subjected to aging at 65 °C for 0, 16, 32, and 48 hours. Sedimentation was monitored using the Gamma-Ray Attenuation Technique (TARG), while physicochemical parameters were subjected to one-way ANOVA statistical analysis (α = 0.05). Concurrently, xanthan gum solutions at concentrations of 0.2% and 0.4% (w/w) were aged at different temperatures for isolated polymer analysis. The results showed that the density of fluid BRCARB10 exhibited a statistically significant variation during aging (p = 0.00833), with a reduction between 0h and 32h and a subsequent increase between 32h and 48h, although initial and final values did not differ statistically. Solids concentration, filtrate volume, and salt content parameters remained stable, evidencing the compositional robustness of the system. Rheological analyses indicated an increase in the consistency index and a decrease in the flow behavior index after 48 hours for the drilling fluid, suggesting structural rearrangements that favor solids suspension, confirmed by the absence of significant sedimentation for up to 150 days. Sedimentation tests revealed high gravitational stability, with no concentration gradients forming along the column over long periods. The xanthan gum study evidenced progressive thermal degradation, especially at higher temperatures, characterized by a reduction in the consistency index, an increase in the flow behavior index, and a decrease in the system's restructuring capacity. Thus, this work contributed to observing that moderate thermal aging primarily affects the rheological behavior of the fluids without compromising their sedimentation stability, highlighting the importance of component interactions in maintaining operational performance.
Keywords: fluidos de perfuração
envelhecimento térmico
goma xantana
sedimentação
atenuação de raios gama
reologia
drilling fluids
thermal aging
xanthan gum
sedimentation
gamma-ray attenuation
rheology
Engenharia química
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
Subject: Engenharia química
Petróleo
Poços de petróleo - Perfuração
Reologia
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: FERREIRA, Emerson Oliveira. Um estudo preliminar sobre o envelhecimento de fluidos de perfuração de poços de petróleo. 2026. 115 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.11044.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.11044
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50346
Date of defense: 29-May-2026
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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