[pt] A perfuração de poços de petróleo, principalmente em ambientes offshore, é
uma operação que demanda um custo muito elevado, portanto a minimização de
problemas e danos ao reservatório produtor é muito importante. O projeto de um
fluido de perfuração que garanta a mínima invasão na rocha reservatório é um tópico
fundamental, como consequência a indústria petrolífera tem investido em estudos
com o intuito de evitar que este problema ocorra. Sendo assim, nesse trabalho
estudou-se o escoamento de fluidos em um meio poroso ideal, a célula de Hele-Shaw.
Para realizar esse trabalho foram utilizados dois fluidos não newtonianos: uma
solução aquosa de um polímero flexível, a poliacrilamida; e uma solução aquosa de
um polímero rígido, a goma xantana. Esses fluidos não newtonianos representaram
o fluido de perfuração, já o papel do petróleo presente na rocha reservatório foi
desempenhado pelo óleo mineral. A partir desse experimento é possível observar a
instabilidade de Saffman-Taylor ou viscous fingers, que é um fenômeno observado
quando um fluido de menor viscosidade desloca outro de maior viscosidade. Esse
fenômeno é muito importante em diversas aplicações, tais como: invasão de fluido
de perfuração em meios porosos (caso que será estudado), recuperação secundária e
terciária de petróleo, fraturamento hidráulico, processamento de polímeros,
hidrologia e filtração. O experimento consiste em analisar a evolução da interface
entre os dois fluidos através de uma câmera filmadora. A partir das imagens é
determinada qualitativamente a eficiência do deslocamento. Com o conjunto de
imagens é possível observar também em quais parâmetros dinâmicos e reológicos
ocorre a transição fingers (interface instável) para plug (interface estável), e viceversa.
Também foram realizados testes reológicos nos quais foi possível conhecer o
comportamento dos fluidos não newtonianos utilizados. Com base nos dados
coletados observou-se que tanto para a poliacrilamida quanto para a goma xantana a
transição ocorre a uma taxa de cisalhamento adimensional próxima de 3. / [en] The drilling of oil wells, particularly in offshore environments, is an operation
which demands a high cost, thus, the minimization of problems and damage to the
producing reservoir is very important. The design of a drilling fluid that ensures
minimum invasion into the reservoir rock is a major topic, consequently the oil
industry has invested in research in order to prevent this problem from occurring.
Therefore, this research studied the displacement of fluids in an ideal porous medium,
a Hele-Shaw cell. To accomplish this task, the following two non-Newtonian fluids
were used: an aqueous solution of a flexible polymer, polyacrylamide; and the other
an aqueous solution of a rigid polymer, xanthan gum. Such non-Newtonian fluids
represent the drilling fluid, while the function of oil present in the reservoir rock was
represented by mineral oil. From this experiment it is possible to observe the
Saffman-Taylor instability or viscous fingers, which is a phenomenon observed when
a low viscosity fluid displaces a higher viscosity fluid. This phenomenon is very
important in many applications, such as drilling fluid invasion in porous media,
secondary and tertiary oil recovery, hydraulic fracturing, polymer processing,
hydrology and filtration. The experiment consists in analyzing the evolution of the
interface between two fluids through a digital camera, and determining the
displacement efficiency qualitatively from the imagens. With the set of images is
possible to observe in which dynamic and rheological parameters the transition from
fingers (unstable interface) to plug (stable interface) occurs, and vice versa. Also,
rheological tests were performed in which it was possible to know the behavior of
non-Newtonian fluids used in the study. From the data collected it was observed that
both the polyacrylamide and for xanthan gum transition occurs near the
dimensionless shear rate of 3.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:26868 |
| Date | 14 July 2016 |
| Creators | PATRICIA EMIDIO DE AZEVEDO |
| Contributors | PAULO ROBERTO DE SOUZA MENDES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
Page generated in 0.0022 seconds