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Jan 07, 2024

O papel da pressão de desequilíbrio na alteração induzida pela lama no sistema de poros da rocha de arenito

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 8367 (2022) Citar este artigo 1319 Acessos 1 Citações Detalhes das métricas A pressão de desequilíbrio é um parâmetro muito crítico nas operações de perfuração. Tem um

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 8367 (2022) Citar este artigo

1319 Acessos

1 Citações

Detalhes das métricas

A pressão de desequilíbrio é um parâmetro muito crítico nas operações de perfuração. Tem um grande impacto nos danos à formação, dependendo de outros parâmetros de fundo de poço, como temperatura, tempo, tipo e composição da lama e conteúdo mineralógico da rocha. O objetivo deste estudo é determinar o grau do impacto do excesso de pressão na interação lama-rocha e os efeitos resultantes no sistema de poros da rocha. Esta pesquisa apresenta um estudo experimental para a interação de um arenito Berea Buff e uma base aquosa de barita sob diferentes pressões de desequilíbrio (300, 700 e 1000 psi) sob a mesma temperatura e tempo de interação. Os experimentos envolveram o uso de microscópio eletrônico de varredura e medições de relaxamento por ressonância magnética nuclear para monitorar mudanças no sistema de poros das amostras de rocha. Uma célula de filtração modificada foi usada para acomodar as amostras de rocha e lama em diferentes pressões de desequilíbrio. Os resultados obtidos mostraram que as propriedades de filtração, as características do fluxo da rocha (permeabilidade da rocha, raio da garganta dos poros e tipo de escala do sistema de poros) são afetadas pelo aumento da pressão de desequilíbrio. As propriedades de filtração aumentaram em termos de espessura da torta de lama e volume de filtrado em 111% e 36%, respectivamente, quando a pressão de desequilíbrio foi aumentada de 300 para 1000 psi. A porosidade total da rocha apresentou uma diminuição de 21,6% (interação pré-lama) para 17,6, 15,2 e 14,2% sob 300, 700 e 1000 psi, respectivamente. A permeabilidade da rocha diminuiu 75% sob pressão de desequilíbrio de 1000 psi, enquanto o raio da garganta dos poros diminuiu 45%. Porém, o tipo de poro da rocha permanece na mesma escala (Macro) após interação com a lama. A análise estatística mostrou que a porosidade e a permeabilidade da rocha diminuíram com o aumento da pressão de desequilíbrio através de uma relação polinomial com um alto coeficiente de determinação de 0,99. A análise do sistema de poros internos pelo microscópio eletrônico de varredura mostrou que o dano à formação é atribuído principalmente às precipitações de sólidos de lama à medida que a pressão de desequilíbrio aumenta.

A operação de perfuração é uma fase muito crítica e dispendiosa no desenvolvimento de campos para a produção de petróleo. O projeto do fluido de perfuração e os programas de operação de perfuração exigem um estudo profundo da interação lama-rocha, a fim de alcançar um desempenho de perfuração seguro e eficiente. A interação lama-rocha afeta muito a estabilidade do poço. Como resultado, muitos problemas de perfuração podem ser encontrados como resultado do projeto não apropriado da lama, levando a perdas econômicas em termos de custo do equipamento de fundo de poço, tempo não produtivo para a operação de perfuração e operações corretivas para tais problemas1,2 .

O fluido de perfuração representa o coração da operação de perfuração, pois fornece muitas funções para a operação de perfuração, como equilibrar a pressão de formação para manter o poço sob controle, expulsar os cascalhos perfurados para a superfície, de modo a manter o poço limpo, lubrificar e resfriar a coluna de perfuração durante a operação de perfuração e aumentar a estabilidade do furo de poço formando torta de filtro na parede das formações perfuradas 3,4,5. A composição dos fluidos de perfuração é projetada cuidadosamente para fornecer propriedades reológicas eficientes para atingir as funções necessárias durante a operação de perfuração e, ao mesmo tempo, proteger a formação perfurada contra danos. Portanto, muitas pesquisas foram realizadas para fornecer novos materiais como aditivos para a lama atender a tal finalidade4,6. Os danos nas formações são um problema crítico na indústria petrolífera e muitos estudos foram realizados para fornecer análises profundas e soluções técnicas para o problema7.

As formações perfuradas são expostas ao sistema de lama de perfuração durante a operação de perfuração do poço, o que pode causar alterações severas nas características da rocha em termos de porosidade, permeabilidade, propriedades de fluxo de fluido, topografia interna da rocha, sistema de poros, propriedades elásticas e resistência da rocha8,9 ,10. Trabalhos experimentais mostraram que todas essas alterações são atribuídas à composição mineralógica da rocha e à atividade química da lama, principalmente do fluido filtrado que invade a rocha perfurada durante a operação de perfuração do poço11,12,13.