Fluidos Fraturante

8/16/2019 Fluidos Fraturante

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FluidosFraturante



Universidade Federal de Campina Grande-UFCG

Centro de Ciência e Tecnologia

Unidade Acadêmica de Engenharia de ProduçãoCompletação de Poços

Prof! "i#arla $a%a

&e'ncio Pereira (eves

)oão Pedro Eu*au+ino $arreiro

,eda da .ilva Clementino



/! 0e1nição e aplicação

2! Propriedades

3! .eleção do *uido fraturante

4! Fluidos a 5ase 6gua

7! Fluidos a 5ase 8leo

9! Fluidos multif6sicos

:! Fluidos a 5ase de tensoativo;! Aditivos <u%micos utili+ados em *uido

polim=rico

>! 0anos em formaç?es rochosas

/@! mpactos Am5ientais durante a neçã

do *uido fraturante!

Bndice



0e1nição eAplicação1



Fraturamentoidr6ulico

Nesta técnica, um fuido viscoso é

bombeado para o undo do poço a uma

pressão sucientemente elevada, visando

à criação de uma ratura de alta

condutividade na ormação de interesse

(Grothe, 2!"

# Fluidos fraturanteD

# $ditivos%

# $&entes de sustentação"



' luido de raturamento ideal deve)

# ormar reboco nas aces da ratura%

# *er capa+ de transportar o a&ente de sustentação na ratura%

# -ausar m.nimo dano à condutividade da ratura%

# $presentar a m.nima perda de fuido"

# *er compat.vel com a ormação rochosa e fuida%

# *er ormulada usando aditivos /u.micos /ue são aprovados pelas normas ambientais

Fluido de Fraturamento



Propriedades2



eologia e iscosidade



' l./uido pode apresentar propriedades de s0lido e o s0lido pode apresentar propriedades de l./ui

tenses aplicadas, do tempo e da re/uncia utili+ada, devendo sua classicação ao seu comportam

# Flu%dos de Potência

$ maior parte dos fuidos utili+ados na ind3stria do petr0leo não e4ibe comportamento Ne5

reol0&ico mais adotado para esses fuidos é o modelo de Potência" 6ois, a viscosidade do fuido d

da ta4a de deormação e pode ser denida como a relação entre a tensão e a ta4a de cisalhamento

# Efeito da temperatura no comportamento reol8gico

'utro par7metro /ue infuencia o comportamento reol0&ico de um fuido é a temperatura" $

altamente sens.vel à variação da temperatura"



# $ viscosidade deve ser bai4a

na coluna do poço para

redu+ir a perda de car&a e

deve ser alta durante a

propa&ação e echamento da

ratura para evitar a

decantação do a&ente de

sustentação" $p0s o

echamento da ratura a

viscosidade deve ser redu+ida

rapidamente para acilitar a

limpe+a do poço (8conomides

e Nolte, 19:9!"



Filtração



' en;meno da perda de fuido por ltração durante a propa&ação de

uma atura assume um papel importante uma ve+ /ue est< diretamente

relacionado à ecincia volumétrica do tratamento"

6ela teoria da ltração, se&undo -arter (19=>!, duas ases distintas

ocorrem durante o processo de ltração do fuido de raturamento)

# ?ma ase inicial /ue antecede a ormação do reboco (spurt loss!, na

/ual podem ocorrer ta4as elevadas de ltração" Nesta ase ocorre

apenas a invasão do ltrado na ormação, deslocando e comprimindo

os fuidos e4istentes"

# Na se&unda ase sucede a ormação e a consolidação do reboco sobre

a super.cie do meio ltrante" ' crescimento do reboco est<

diretamente associado à velocidade de ltração" Nesta ase, o fu4o de

fuido da ratura para a ormação é controlado pela resistncia do

reboco"



Condutividade e <ue5rade gel

# 6ara otimi+ar a produtividade, as raturas

criadas devem apresentar alta condutividade e

bai4o potencial de dano à ormação devido ao

ltrado (Gupta et al., 2!"

# $lém do fuido de raturamento apresentar

viscosidade suciente para manter em

suspensão e transportar o a&ente de

sustentação até a ratura, ele deve /uebrar@se (a

bai4a viscosidade! ap0s o término do

raturamento"



A e1ciência do Fluido

$ ecincia de fuido é a porcenta&em de l./uido /ue ainda est< na ratur

ponto no tempo, /uando comparado com o volume total inAetado no mesmo p

Na maior parte dos reservat0rios de bai4a permeabilidade a perda de eci

fuido é controlada pela permeabilidade da ormação" 8m ormaçes de alta p

aditivos para controle de ltrado é muitas ve+es adicionado ao fuido pa

ecincia do fuido"



.eleção do *uido

fraturanteB



?ma seleção ade/uada do fuido de ratura re/uer)

# $valiação dos obAetivos da operação%

# -ompreensão do impacto da perda de fuido na sua e4ecução%

# Canos para a ace da ratura%

# Canos na condutividade para um conAunto de condiçes presente em particular"

's pontos chave para responder são)

s Aditivos para

controle deperda de *uidopoderia causarpro5lemas comferramentas defundo de poçoH

Como o danoafetaria a face da

fraturaprovocada pela

invasão de *uidoin*uenciando na

produtividadep8s-

fraturamentoHIue t=cnicas

podem limitar ouimpedir tais

danosD

A perd

pc

ind

Iue outros fatorespodem afetar a

seleção do *uidoH Aa permea5ilidadedo reservat8rioH A

<ualidade doreservat8rioH .er6<ue o comprimento

do intervalo egeometria da

fratura deseadoH.er6 <ue a

proJimidade com oscontatos de 6gua

ou de g6sH



Tipos de Fluido

$o lon&o do tempo oram desenvolvidos v<rios

tipos de fuidos de raturamento para se

ade/uarem aos dierentes reservat0rios de

petr0leo e4istentes" 's tipos de fuidos de

raturamento incluem)

# luidos base <&ua%

# luidos base 0leo%

# luidos multi<sicos e

# luidos a base de tensoativo"



Tipos de FluidosFraturanteE



Fluidos baseágua

FluidosMultifásicos

Fluidosóle



Fluidos 5ase 6gua

Polímeros



Fluidos 5ase 6gua



Fluidos "ultif6sicos



Fluidos K 5ase deTensoativos

Tensoativos são moléculas cuAa estrutura /u.micacontém &rupos com anidades distintas e interli&ados,ou seAa, uma cabeça polar ou hidro.lica li&ada a umacauda apolar ou hidro0bica" 6ossuem propriedades,dentre as /uais, destacam@se)

# -apacidade de ormar bolhas e espumas na

super.cie de um l./uido%

# *e 4ar nas super.cies ou interaces l./uido@l./uido, l./uido@&<s e s0lido@l./uido, promovendo aredução si&nicativa da tensão supercial ouinteracial"

FiguraL Fees/uem<tica d

tens




# Ce acordo com a re&ião polar ou hidro.lica, os tensoativos p

classicados em)




Tensoativos anfóteros

# 6ossuem em sua estrutura tanto

o radical <cido como o radical

b<sico%# uando em solução a/uosa,

e4ibe caracter.sticas ani;nicasou cati;nicas, dependendo dascondiçes de pH da solução"

# 's mais comuns são as beta.nas

e os osolip.deos"

Tensoativos não-

# *ão constitu.dos por subst

moléculas, em solução a/

ioni+am%

# $ solubilidade deve@se à psuas moléculas, de &uncionais /ue possanidade pela <&ua%

# 84emplos mais comun

nonilenol eto4ilado, os <l

eto4ilados e oro ileno licol eto4ilado"




# oram desenvolvidos com o obAetivos de substituir os fuidos a base de pol.meros"

base de tensoativo apresentam a vanta&em de não dei4ar res.duos insol3veis n

a&ente de sustentação ou na pr0pria rocha reservat0rio" 8 também não h< necessida

de al&uns aditivos utili+ados, especicamente, para fuidos poliméricos, tais como) aA

pH, ativadores de reticulação, estabili+adores de &el para alta temperatura, bact

/uebradores de &el também não são necess<rios, pois o &el a base de tensoativ

/uando em contato com o 0leo eIou <&ua da ormação"




# ' primeiro fuido desenvolvido oi eito utili+ando@se um tensoativo cati;nico

consistia de um sal de am;nio /uatern<rio, derivado de <cidos &ra4os de cadeia

este é e4posto a hidrocarbonetos ou <&ua, ocorre a /uebra do fuido, o /ue disp

/uebradores convencionais"

# Cependendo da temperatura, a concentração de tensoativo varia de ,=

concentraçes para bai4as temperaturas!" $presentando e4celente controle d

condutividade no pacote de a&ente de sustentação é maior /ue 9J da ori&inal

onde fuidos convencionais ornecem valores de condutividade de E a =J"

# 8m fuidos a base de tensoativo ani;nico, pode@se vericar /ue em ensaios de

/ue a pr0pria viscosidade do ltrado é /ue controla a perda de fuido, devido a

de reboco s0lido pelo sistema" $ viscosidade do ltrado também depende da

testemunho, como 0leos residuais nos poros"



Aditivos Iu%micosK



Aditivos <u%micos utili+adosem *uido de fraturamentopolim=rico

Civersos tipos de aditivos podem ser adicionados

aos fuidos com dierentes obAetivos" 's mais

utili+ados são)

# $Austadores de pHI$tivadores de reticulação%

# Lactericidas%

# 8stabili+adores de &el para alta temperatura%

# uebradores de &el%

# Fedutores de ltrado%

# Mensoativos%

# 8stabili+adores de ar&ilas%




Ajustadores de pH/Ativadores dereticulação

# 's aAustadores de pH são adicionados ao fuido para manter o

pH no n.vel deseAado%

# 6ara a &oma &uar e o H6G, o pH deve encontrar@se bai4o para

se dispersarem, e neutro ou alto para se hidratarem%

# 's aAustadores de pH mais usados são <cidos acético, c.trico,

0rmico e um<rico ou bicarbonato de s0dio, carbonato de s0dio

e 04ido de ma&nésio"

# 's ativadores de reticulação aAustam o pH na ai4a de

ocorrncia da reticulação do 6ol.mero%

# ' mais utili+ado é solução de hidr04ido de s0dio"

Bactericida

# *ão adicionados ao fuido

a de&radação do pol

contaminação da ormaç

-om a de&radação do pol.

perde a viscosidade%

# 's mais usados são o &

aminas /uatern<rias e isot




Estabilizadores degel para altateperatura

# *ão adicionados ao fuido

para evitar a de&radaçãodo pol.mero em

temperaturas acima de

9B-%

# 's mais usados são

metanol ou etanol na

concentração de =J a 1J

!uebradores de gel

# ' &el é considerado /uebrado

/uando apresenta viscosidade

aparente inerior a 1K m6aOs a

1> sP" 8m ormaçes comtemperaturas superiores a

1>- não é necess<rio o

# uso de /uebradores de &el%

# *ão usados trs tipos de

/uebradores) en+imas (ala

amilase!, o4idantes (persulatos!

"edutor#ltrado

# *ão adicio

para evitar

propa&açãhaAa perda

# 's mais

s.lica@four

0leo

concentraç




Tensoativos

' tensoativo adicionado ao &el tem v<rias unçes, como)

# 6revenir a ormação de emulsão, no caso de fuidos não emulsionados%

# ormar emulsão, no caso de fuidos de raturamento emulsionados, para isto utili+a@se um tensestabili+e a emulsão%

# 8vitar a ormação de espumas, no caso de fuidos /ue não seAam espumas, para isto utili+a@se tenso

aumentem a tensão interacial do meio%

# 8stabili+ar as bolhas de fuidos /ue seAam espumas%

# Qmpedir a prolieração de bactérias%

# Qmpedir a mi&ração de ar&ilas%

# Fedu+ir a tensão interacial entre o 0leo e a <&ua para acilitar a limpe+a do poço"



0anos emFormaç?esochosas

>



Cevido à presença em meio poroso de emulses,

precipitados, ar&ilas ou outros nos, fuido com alta

viscosidade ou res.duos insol3veis, os fuidos de

raturamento podem causar danos à ormação e também à

condutividade da ratura"

' dano causado por fuidos a/uosos viscosos resulta de dois

mecanismos)

1! res.duos insol3veis contidos inicialmente no fuido de

raturamento ou /ue oram ormados durante ade&radação do fuido eIou

2! alta concentração de pol.mero na ace da ratura devido

a perda de fuido para a ormação"



mpactos Am5ientais 0urante aneção e ecuperação da .olução deFraturamentoidr6ulico

:

$p0s o processo de inAeção sob altas presses cerca de



$p0s o processo de inAeção sob altas presses, cerca de

=@KJ do volume total da solução é recuperada" '

subsolo retém o restante" $ solução recuperada é

arma+enada, de orma tempor<ria, em bacias escavadas

em super.cie" $l&uns estados dos 8"?"$" apresentam

re&ulamentaçes técnicas espec.cas de orma /ue osriscos de acidentes com e4trava+amentos e inltraçes

seAam minimi+ados, no entanto a passa&em dos efuentes

pelas +onas de ac3mulo é apenas uma parte do processo

de &erenciamento"

$s bacias de contenção tempor<rias dos efuentes

l./uidos, observadas nos campos de raturamento

hidr<ulico, possuem alta vulnerabilidade para va+amentos

por e4trava+amentos, em especial nos per.odos chuvosos"

$ssim /ue o poço é nali+ado, a bacia é drenada por

caminhes capa+es de transportar res.duos peri&osos, /ue

destinam os l./uidos para estaçes de tratamento ou para

incineradores espec.cos"

No Lrasil, por se tratar de um assunto de interesse p3blico e alto potencial poluidor, a composiç



No Lrasil, por se tratar de um assunto de interesse p3blico e alto potencial poluidor, a composiç

efuentes dever< ser previamente reportada aos 0r&ãos competentes e às estaçes de destino" Fes

conorme a Fesolução -'N$S$ E2I29, a <rea do poço de e4tração, especialmente, da bacia

tempor<rio de efuentes, passa a ser considerada como Trea *uspeita de -ontaminação, demand

estudos uturos, tais como $valiação $mbiental -onrmat0ria, $valiação $mbiental Cetalhada, $valia

outros"



5rigado

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