Avaliação experimental do processo estático de formação de reboco particulado em filtro prensa API
Lost circulation is a problem detected in oil drilling operations, being characterized by the invasion of the drilling fluid in permeable formations. This problem, despite the additional costs it generates, may damage productive formations and, when uncorrected, reduce the well pressure, inducing ki...
| Autor principal: | Fritoli, Giovani de Souza |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2019
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3782 |
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riut-1-37822019-02-07T05:00:51Z Avaliação experimental do processo estático de formação de reboco particulado em filtro prensa API Fritoli, Giovani de Souza Junqueira, Silvio Luiz de Mello http://lattes.cnpq.br/2213804390733564 Junqueira, Silvio Luiz de Mello Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro Moreno, Rosângela Barros Zanoni Lopes Materiais de construção Revestimentos Filtros e filtração Polímeros - Aditivos Carbonato de cálcio Engenharia mecânica Building materials Coatings Filters and filtration Polymers - Additives Calcium carbonate Mechanical engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA Engenharia Mecânica Lost circulation is a problem detected in oil drilling operations, being characterized by the invasion of the drilling fluid in permeable formations. This problem, despite the additional costs it generates, may damage productive formations and, when uncorrected, reduce the well pressure, inducing kick occurrence. One of the corrective measures is to add lost circulation materials (LCM) to the drilling fluid with the objective of building a filter cake at the porous surface and therefore reduce the volume loss. In this work, particulate deposition on porous formations is experimentally analyzed to study the filter cake formation in oil drilling operations. The goal is to evaluate the influence of polymer additive (type and concentration), LCM’s (granulometry and concentration) e porous filter at filter cake formation. The experiments are conducted at an API filter press at pressures of 100 psi. Three polymers are utilized: xanthan gum (GX), carbopol (CBP) and carboxymethylcellulose (CMC) at concentrations of 1 and 2 lb/bbl to formulate non newtonian fluids and four particulate materials to constitute the filter cake (LCM’s), being two granulometries (2-44 e 44-106 μm) of calcium carbonate (CaCO3), one of glass spheres (180-300 μm) and one of plastic particles (250-420 μm). The polymer/particulate mixture is applied over three filter elements. An experimental procedure for the correct operation of the apparatus is developed and consists in pressurizing a mixture sample against a filter paper and measure the collected volume at the end (filtrate), filter cake thickness and mass wet and after drying The filtrate flow curve is obtained and compared to the reference formulations. Filtrate volume reduction is favored by the increase in polymer concentration, CMC being the most effective polymer at lost circulation mitigation, and LCM concentration and by the use of the smaller calcium carbonate. Filtrates present non newtonian behavior, however filtrate viscosity is lower than the reference fluids. This difference is detected more significantly for calcium carbonate as LCM. A perda de circulação é um problema detectado em operações de poços de petróleo e é caracterizada pela invasão de fluido de perfuração em formações permeáveis. Este problema, além de gerar custos adicionais à perfuração, pode provocar dano à formações produtoras e, quando não corrigido, reduzir a pressão no interior do poço, induzindo a ocorrência de kicks. Uma das alternativas de combate à perda de circulação é a adição de material para perda de circulação (LCM) ao fluido de perfuração de maneira que um reboco se deposite na superfície porosa e reduza o volume de fluido perdido. No presente trabalho, a deposição de material particulado em substratos porosos é analisada experimentalmente com o objetivo de estudar o processo de formação de reboco em operações de perfuração de poços de petróleo. Tem-se o objetivo de avaliar a influência de aditivos poliméricos (natureza e concentração), das partículas (granulometria e concentração) e do elemento filtrante na formação da torta de filtração. Os experimentos são realizados em um filtro prensa do tipo API à pressões de 100 psi. São utilizados três polímeros: goma xantana (GX), carbopol (CBP) e carboximetilcelulose (CMC) em concentrações de 1 e 2 lb/bbl para formular fluidos não newtonianos e quatro materiais particulados para constituição do reboco (LCM’s), sendo duas granulometrias (2-44 e 44-106 μm) de carbonato de cálcio (CaCO3), uma de microesferas de vidro (180-300 μm) e uma de particulado plástico (250-420 μm). A mistura polímeros/partículas é aplicada sobre três elementos filtrantes. Um procedimento operacional para a correta operação do aparato é desenvolvido e consiste em pressurizar uma amostra da mistura contra um filtro de papel e mensurar o volume coletado ao final do processo (filtrado), a espessura e a massa do reboco úmido e após secagem. Não obstante, a curva de escoamento dos filtrado é obtida e comparada com as formulações de referência. A redução do volume de filtrado é favorecida pelo aumento da concentração de polímero, sendo o aditivo CMC o mais eficiente no combate à perda de circulação, e pelo aumento da concentração de LCM, assim como pela utilização do particulado de carbonato de cálcio com menor granulometria. Os filtrados apresentam característica não newtoniana, contudo os valores de viscosidade determinados são inferiores aos obtidos para as formulações de referência. Tal fenômeno é detectado de maneira mais significativa quando o carbonato de cálcio é utilizado. 2019-02-06T11:54:02Z 2019-02-06T11:54:02Z 2018-12-03 masterThesis FRITOLI, Giovani de Souza. Avaliação experimental do processo estático de formação de reboco particulado em filtro prensa API. 2018. 160 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3782 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Materiais de construção Revestimentos Filtros e filtração Polímeros - Aditivos Carbonato de cálcio Engenharia mecânica Building materials Coatings Filters and filtration Polymers - Additives Calcium carbonate Mechanical engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA Engenharia Mecânica |
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Materiais de construção Revestimentos Filtros e filtração Polímeros - Aditivos Carbonato de cálcio Engenharia mecânica Building materials Coatings Filters and filtration Polymers - Additives Calcium carbonate Mechanical engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA Engenharia Mecânica Fritoli, Giovani de Souza Avaliação experimental do processo estático de formação de reboco particulado em filtro prensa API |
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Lost circulation is a problem detected in oil drilling operations, being characterized by the invasion of the drilling fluid in permeable formations. This problem, despite the additional costs it generates, may damage productive formations and, when uncorrected, reduce the well pressure, inducing kick occurrence. One of the corrective measures is to add lost circulation materials (LCM) to the drilling fluid with the objective of building a filter cake at the porous surface and therefore reduce the volume loss. In this work, particulate deposition on porous formations is experimentally analyzed to study the filter cake formation in oil drilling operations. The goal is to evaluate the influence of polymer additive (type and concentration), LCM’s (granulometry and concentration) e porous filter at filter cake formation. The experiments are conducted at an API filter press at pressures of 100 psi. Three polymers are utilized: xanthan gum (GX), carbopol (CBP) and carboxymethylcellulose (CMC) at concentrations of 1 and 2 lb/bbl to formulate non newtonian fluids and four particulate materials to constitute the filter cake (LCM’s), being two granulometries (2-44 e 44-106 μm) of calcium carbonate (CaCO3), one of glass spheres (180-300 μm) and one of plastic particles (250-420 μm). The polymer/particulate mixture is applied over three filter elements. An experimental procedure for the correct operation of the apparatus is developed and consists in pressurizing a mixture sample against a filter paper and measure the collected volume at the end (filtrate), filter cake thickness and mass wet and after drying The filtrate flow curve is obtained and compared to the reference formulations. Filtrate volume reduction is favored by the increase in polymer concentration, CMC being the most effective polymer at lost circulation mitigation, and LCM concentration and by the use of the smaller calcium carbonate. Filtrates present non newtonian behavior, however filtrate viscosity is lower than the reference fluids. This difference is detected more significantly for calcium carbonate as LCM. |
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2019 |
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FRITOLI, Giovani de Souza. Avaliação experimental do processo estático de formação de reboco particulado em filtro prensa API. 2018. 160 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018. |
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