Aditivos para fluido de perfuração: tipos, funções e como melhoram a perfuração

Aditivos de fluido de perfuração são os produtos químicos e materiais misturados ao fluido de perfuração para lhe conferir as propriedades de que o poço precisa. Os principais grupos são adensantes, viscosificantes, agentes de controle de perda de filtrado (filtração), afinantes e dispersantes, inibidores de folhelho, lubrificantes, materiais de combate à perda de circulação, controle de pH e alcalinidade e produtos químicos especiais, como biocidas, antiespumantes e sequestrantes.

A Sentai, fabricante chinesa de éteres de celulose e de amido, produz o grupo dos polímeros: celulose polianiônica (PAC), CMC para perfuração e carboximetilamido (CMS) para controle de perda de filtrado e viscosidade.

O que o fluido de perfuração precisa fazer

O fluido de perfuração, ou lama, é bombeado pelo interior da coluna de perfuração, sai pela broca e retorna pelo espaço anular até a superfície. Nesse percurso, ele precisa cumprir várias funções ao mesmo tempo:

• Equilibrar a pressão da formação com sua pressão hidrostática, para que óleo, gás e água permaneçam na rocha.
• Carrear os cascalhos perfurados até a superfície e mantê-los em suspensão quando as bombas param.
• Resfriar e lubrificar a broca e a coluna de perfuração.
• Formar um reboco fino e de baixa permeabilidade nas formações permeáveis e limitar o filtrado que penetra nelas.
• Manter o poço estável, sobretudo em folhelhos reativos.
• Transmitir potência hidráulica à broca e permitir a perfilagem e a avaliação das formações.

Os fluidos base água usam água doce, água do mar ou salmoura como fase contínua. Os fluidos base óleo e base sintética usam uma base de óleo ou sintética com salmoura emulsionada. A maioria dos aditivos abaixo é usada em fluidos base água, que é onde atuam os polímeros de celulose e de amido.

Os principais tipos de aditivos de fluido de perfuração

Onde PAC, CMC e CMS se encaixam

Os éteres de celulose e de amido são os polímeros mais usados nos fluidos base água. Dissolvem-se em água, têm carga negativa e são produzidos a partir de celulose e amido renováveis. A celulose polianiônica (PAC) é uma carboximetilcelulose com grau de substituição mais alto e mais uniforme, o que lhe confere maior tolerância a sal e dureza. A CMC técnica para perfuração cumpre as mesmas funções a um custo menor em água doce. O carboximetilamido (CMS) é um éter de amido de menor custo, usado principalmente no controle de perda de filtrado.

O tratamento típico em campo com PAC e CMC é de cerca de 1–6 kg/m³, aproximadamente 0.35–2.1 lb/bbl; defina a concentração final por ensaios piloto no seu fluido. Polímeros celulósicos são normalmente usados até cerca de 120–150 °C de temperatura de fundo de poço e derivados de amido até cerca de 120 °C, conforme o tempo de exposição, o pH e o oxigênio. Poços mais quentes normalmente exigem polímeros sintéticos de controle de filtrado para alta temperatura.

• PAC-LV vs PAC-HV vs CMC técnica em fluidos de perfuração
• CMC vs CMS: custo e desempenho
• Graus de PAC e CMC para perfuração
• Graus de carboximetilamido (CMS)

Como os aditivos de fluido de perfuração melhoram a eficiência da perfuração

• Limpeza do poço: os viscosificantes mantêm os cascalhos em movimento e em suspensão, de modo que a broca perfura rocha nova em vez de remoer cascalhos, e o risco de empacotamento diminui.
• Controle de filtração: um reboco fino e liso, formado com PAC, CMC ou amido, reduz o torque e o arraste e diminui o risco de prisão diferencial, um dos tipos de prisão de coluna mais caros.
• Estabilidade do poço: os inibidores de folhelho limitam o inchamento e o desmoronamento, o que significa menos pontos de restrição, arrombamentos e manobras de repasse.
• Menor atrito: os lubrificantes reduzem o torque e o arraste, o que é mais importante em poços desviados e horizontais.
• Controle reológico: os afinantes mantêm a viscosidade e a força gel baixas o suficiente para limitar a pressão de bombeio e a densidade equivalente de circulação (ECD).
• Prevenção de perdas: os materiais de combate à perda de circulação vedam fraturas e zonas permeáveis, economizando fluido e tempo de sonda.

A maior parte desses ganhos vem de manter o fluido dentro das propriedades de projeto à medida que sólidos, sais e temperatura mudam durante a perfuração. Análises de rotina do fluido e ensaios piloto com cada novo lote de aditivo importam tanto quanto a escolha do aditivo.

Aditivos de fluido de perfuração ambientalmente mais seguros

Onde as regras de descarte são rigorosas, as operadoras preferem fluidos base água e aditivos de baixa toxicidade e boa biodegradabilidade. Polímeros derivados de celulose e amido naturais, junto com a goma xantana, são amplamente usados nesses sistemas. Outras escolhas comuns são a inibição à base de potássio em vez de fluido base óleo, lignossulfonatos e lignitos isentos de cromo e lubrificantes à base de ésteres ou de óleos vegetais no lugar de óleo mineral.

No Atlântico Nordeste, a Comissão OSPAR mantém uma lista PLONOR de substâncias consideradas de risco baixo ou nulo para o meio ambiente quando descartadas no mar; a goma xantana é um exemplo. As listas e aprovações variam conforme a região; por isso, consulte a lista vigente e os requisitos do seu órgão regulador para cada produto antes do descarte. Entre os desenvolvimentos mais recentes estão polímeros sintéticos que mantêm o controle de filtração acima de 150 °C, aditivos selantes para folhelhos microfraturados e lubrificantes e inibidores biodegradáveis.

Como a Sentai pode ajudar

A Sentai fabrica a parte polimérica da lista de aditivos: PAC-LV, PAC-HV, LV-CMC e HV-CMC técnicas, as CMC de alta viscosidade CMC-5000 a CMC-7000 e carboximetilamido de uma linha dedicada de 5 000 t/ano. Informe seu sistema de fluido, salinidade, dureza e temperatura de fundo de poço, e a equipe de aplicações sugerirá graus e dosagens iniciais para seus ensaios piloto. Há amostras grátis de 100–300 g disponíveis, e os graus industriais são enviados a partir de um pedido mínimo de 1 t, com COA para cada lote.