Fluidos Fraturante
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FluidosFraturante
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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
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/! 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
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0e1nição eAplicação1
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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"
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' 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
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Propriedades2
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eologia e iscosidade
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' 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"
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# $ 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!"
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Filtração
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' 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"
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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"
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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"
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.eleção do *uido
fraturanteB
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?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
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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"
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Tipos de FluidosFraturanteE
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Fluidos baseágua
FluidosMultifásicos
Fluidosóle
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Fluidos 5ase 6gua
Polímeros
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Fluidos 5ase 6gua
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Fluidos 5ase 6gua
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Fluidos "ultif6sicos
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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
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Fluidos K 5ase deTensoativos
# Ce acordo com a re&ião polar ou hidro.lica, os tensoativos p
classicados em)
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Fluidos K 5ase deTensoativos
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"
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Fluidos K 5ase deTensoativos
# 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"
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Fluidos K 5ase deTensoativos
# ' 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"
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Aditivos Iu%micosK
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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%
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Aditivos <u%micos utili+adosem *uido de fraturamentopolim=rico
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
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Aditivos <u%micos utili+adosem *uido de fraturamentopolim=rico
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
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Aditivos <u%micos utili+adosem *uido de fraturamentopolim=rico
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"
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0anos emFormaç?esochosas
>
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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"
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mpactos Am5ientais 0urante aneção e ecuperação da .olução deFraturamentoidr6ulico
:
$p0s o processo de inAeção sob altas presses cerca de
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$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"
$ssim /ue o poço é nali+ado, a bacia é drenada por
caminhes capa+es de transportar res.duos peri&osos, /ue
destinam os l./uidos para estaçes de tratamento ou para
incineradores espec.cos"
No Lrasil, por se tratar de um assunto de interesse p3blico e alto potencial poluidor, a composiç
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No Lrasil, por se tratar de um assunto de interesse p3blico e alto potencial poluidor, a composiç
efuentes dever< ser previamente reportada aos 0r&ãos competentes e às estaçes de destino" Fes
conorme a Fesolução -'N$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"
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5rigado