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Título: Otimização de géis de microemulsão como fluido de remediação a perda de circulação
Título(s) alternativo(s): Optimization of microemulsion gels as a remediation fluid for lost circulation
Autor(es): Ribeiro, Laís Sibaldo
Palavras-chave: Tensoativos;Microemulsão;Perda de circulação;Fibra de coco;LCM;Modelagem;Filtração;Gelificação in situ
Data do documento: 17-Jan-2019
Referência: RIBEIRO, Laís Sibaldo. Otimização de géis de microemulsão como fluido de remediação a perda de circulação. 2019. 170f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Abstract: Lost circulation is a serious and costly problem for the oil industry and it may happen during a drilling in permeable formations, natural fractions or caves. To heal this lost, gel systems combined with Lost Control Materials (LCM) is used, this combination is called completion fluids. However, sometimes these fluids are not effective, and there is a need for new technologies to solve this problem. Approximately 85% of the gross weight of the coconut consists of the husks, which is accumulated in dumps or in the road margins, then its hernessing becomes necessary. This work aimed to develop a new generation of completion fluid using surfactant-based gels and coconut fibers in different granulometries, treated with microemulsions, to prevent losses in carbonates, water-wettable microfractures and to study the interactions between fiber-microemulsion, gel-rock, fiber-rock and analyze the capacity of remediate the lost and in situ gelling ability. For the tests with the surfactant-based gels, two anionic surfactants were tested one of them was soap base, used in the systems,1 (S1) and 2 (S2) and the other one was saponified castor oil - SCO, which generated the third system, S3. Two microemulsion systems were tested for the treatment of coconut fiber, one with cationic surfactant (CTAB) with three types of micelles (direct micelle (MD), bicontinuous (MB) and reverse (MR)), another with anionic surfactant (soap base) at the point of bi-continuous micelle (SB). These fibers was analyzed through the TG-DTA, SEM, XRD, FRX and contact angle analyzes. The completion fluids were characterized by rheology, weight and filtration. A lost circulation apparatus was developed and used with the formulation that presented the best performance, and an in situ gelling test was performed. The best completion fluid was S2 with fibbers mesh sizes # 35, # 100 and # 200 because presented a pseudoplastic behavior, with high viscosities (≈ 2000 cP) and tensions (≈ 70 Pa), characteristic of in situ gelling completion fluid, low filtrate volumes below 10 mL, and a rapid formation of filtercake (15 minutes). In the loss simulator apparatus, the S2 with granulometric fibers # 35, # 100 and # 200, treated with the SB, was able to reduce the permeability by 50% with the minimum mass (50 g) of the studied fluid. The fibers treated with the SB, presented affinity for the developed gel and allowed the gel spread on the surface of the pores of the rock, and presented the chemical affinity for the surface, facilitating the process of deposition and sealing the fractures. For this reason, fibers treated by SB were chosen as the LCM of the new product. In situ gelation test showed that at 70 ℃ the gelling happen in 40 seconds, excellent result, making operation quick, efficient and less costly, with less probe time support.
Resumo: Perda de circulação é um problema sério e oneroso para a indústria de petróleo e pode ocorrer durante a perfuração em formações permeáveis, fraturas naturais ou cavernas. Para remediar tais perdas, normalmente são utilizados sistemas de géis combinados com Materiais de Combate a Perdas (LCM), que são denominados tampões. Entretanto, os tampões de perda comerciais nem sempre são efetivos, e existe a necessidade do desenvolvimento de novas tecnologias para solucionar este problema. Aproximadamente 85% do peso bruto do coco é constituído pelas cascas, que são acumuladas em lixões ou ás margens de estradas, então o seu aproveitamento torna-se uma necessidade. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma nova formulação de tampão utilizando géis de microemulsão e fibras de coco em diferentes granulometrias, tratadas com microemulsões, para remediar perdas de circulação em carbonatos microfraturados molháveis à água e estudar a interação fibra-microemulsão, gel-rocha, fibrarocha, a capacidade de remediar a perda e a capacidade de gelificação in situ. Para a formulação dos géis de microemulsão foram testados dois tensoativos aniônicos; o sabão base, que gerou os sistemas 1 (S1) e o 2 (S2) e o óleo de mamona saponificado – OMS, que gerou o Sistema 3 (S3). Foram testados dois sistemas de microemulsão para o tratamento da fibra de coco, um com tensoativo catiônico (CTAB) nas três conformações micelares (micela direta (MD), bicontínua (MB), e inversa (MI)), outro com tensoativo aniônico (sabão base) no ponto de micela bicontínua e foram caracterizados através das análises de TG-DTA, MEV, DRX, FRX e ângulo de contato. Os tampões desenvolvidos foram caracterizados através de análise reológica, densidade e filtração. Foi construído e utilizado um equipamento simulador de perda de circulação e, com a formulação que apresentou a melhor performance, foi realizado um teste de gelificação in situ. O melhor sistema foi o S2 (12% de sabão base, 6% de etanol, 23% de óleo de pinho, 59% de água, 0,85% de goma guar) com fibras de granulometrias #35, #100 e #200, pois apresentou comportamento pseudoplástico, com viscosidades (≈ 2000 cP) e tensões (≈ 70 Pa) elevadas, característicos de tampões de perda para gelificação in situ, volumes de filtrado abaixo de 10 mL, e rápida formação do tampão (15 minutos). No simulador de perda, o tampão S2 com fibras de granulometrias #35, #100 e #200, tratadas com o ponto SB, conseguiu reduzir a permeabilidade em 52% com a massa mínima (50 g) de fluido estudado. As fibras tratadas com o ponto SB, apresentaram afinidade pelo gel desenvolvido e possibilitaram o espalhamento do gel sobre a superfície dos poros da rocha, mostrando afinidade química pela superfície, facilitando o processo de deposição e tamponamento das fraturas, por isso as fibras com esse tratamento foram escolhidas como LCM do novo produto. O teste de gelificação in situ mostrou que à 70 ℃ a gelificação ocorreu em 40 segundos, resultado excelente, tornando a operação rápida, eficaz e menos onerosa, por exigir menos tempo de sonda.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26776
Aparece nas coleções:PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química

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