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Título: Pastas de cimento para aplicação em poços de petróleo com zonas fraturadas
Título(s) alternativo(s): Cement slurries for application in oil wells located in fractured zones
Autor(es): Araújo Filho, Romero Gomes da Silva
Palavras-chave: ANOVA;Cimento;Cimentação;Pastas leves;Vermiculita;Perda de fluido;Controle de perda
Data do documento: 23-Mar-2018
Referência: ARAÚJO FILHO, Romero Gomes da Silva. Pastas de cimento para aplicação em poços de petróleo com zonas fraturadas. 2018. 111f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: Hydrocarbon deposits made up of oil and natural gas occur naturally throughout the world. Such deposits are normally contained within rocks called "reservoir rocks", usually sandstones or carbonates. These deposits exist in varying conditions of pressure, temperature and depth, from a few hundred to thousands of meters deep. During the drilling of the oil well, to reach the reservoir rocks, it is common to find areas with high permeability or naturally fractured zones, where there is the possibility that some or all of the cement or the drilling fluid used is lost, that is: penetrate the formation where the drilling and/or cementing is occurring. Such events are known in the industry as "fluid loss" and may cause several undesirable effects, among them, loss of control of the well during drilling/completion or failures in the cementation, which may even lead to loss of the well or serious accidents. Commercially, there are alternatives for the development of cement slurries with fluid loss control for the formation. However, most of these solutions have high costs and low guarantee of efficiency. Due to the reduction in the operating margins of the oil industry and the reduction of the oil price, there is a need for increasingly optimized processes, reducing costs and potential for failure. In this work, a set of statistical plans was carried out to determine the best cement paste that could be developed with materials used for fluid loss control and, among these materials, how they would behave in the loss of fluid. The studied pulp was developed with vermiculite, calcium chloride and nanosilica, studying the action of vermiculite as a reducing agent of the system. In addition to these, polystyrene sponge was also added to the slurry to act as a fluid loss controller. It was possible to obtain stable compositions with high water/cement ratio, suitable rheological properties and low densities, which were set at 12.5 lb/gal and excellent fluid loss control. Stability tests on settling showed that the pastes were stable under the proposed conditions, and the compressive strength tests showed values of the order of 10 MPa. The action of the foam contributed with the reduction of up to 97.5% of the loss of fluid to the formation, compared to other non-foamed pastes. Thus, it has been demonstrated that the foam is an agent of great utility in controlling the loss of fluid for formation.
Resumo: Depósitos de hidrocarbonetos compostos de petróleo e gás natural ocorrem naturalmente em todo o mundo. Tais depósitos estão normalmente contidos dentro de rochas denominadas "rochas reservatório", em geral arenitos ou carbonatos. Esses depósitos existem em variadas condições de pressão, temperatura e profundidade, desde poucas centenas até milhares de metros. Durante o processo de perfuração do poço de petróleo, para atingir as rochas reservatório, é comum encontrar zonas com alta permeabilidade ou naturalmente fraturadas, onde existe a possibilidade de parte ou da totalidade do cimento ou do fluido de perfuração utilizado ser perdido, isso é: invadir a formação que está sendo perfurada e/ou cimentada sem retorno. Tais eventos, conhecidos na indústria como “perda de circulação” podem causar vários efeitos indesejáveis, dentre eles, perda de controle do poço durante a perfuração/completação ou falhas na cimentação, podendo ocasionar inclusive a perda do poço ou graves acidentes. Comercialmente, existem alternativas para o desenvolvimento de sistemas de pastas de cimento com controle de perda de fluido para a formação. Entretanto, a maior parte dessas soluções apresentam alto custo e baixa garantia de eficiência. Devido à redução nas margens operacionais da indústria de petróleo e à redução do preço do barril de petróleo, busca-se cada vez mais otimizar esses processos, reduzindo custos e possibilidades de falhas. Nesse trabalho foi realizado um conjunto de planejamentos estatísticos para determinar, conjuntamente, qual a melhor pasta de cimento que poderia ser desenvolvida com os materiais utilizados para controle de perda e, dentre esses materiais, como esses se comportariam na perda de fluido. A pasta estudada foi desenvolvida com vermiculita, cloreto de cálcio e nanossílica, estudando-se a ação da vermiculita como agente redutor de densidade do sistema. Além desses, foi também adicionada esponja de poliestireno à pasta para atuar como controlador de perda de circulação. Foi possível obter composições estáveis, com alta razão água/cimento, propriedades reológicas adequadas e baixas densidades, que foram fixadas em 12,5 lb/gal e ótimo controle de perda de circulação. Ensaios de estabilidade à decantação mostraram que as pastas foram estáveis nas condições propostas, e os ensaios de resistência à compressão mostraram valores da ordem de 10 MPa. A ação da espuma contribuiu com a diminuição de até 97,5% da perda de fluido para a formação, comparado com outras pastas sem espuma. Dessa forma, ficou demonstrado que a espuma é um agente de grande utilidade no controle da perda de fluido para formação.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26777
Aparece nas coleções:PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química

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