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Ambientes difíceis em operações de perfuração subterrânea levaram à pesquisa e desenvolvimento de fluidos de perfuração, que são necessários para realizar as seguintes tarefas principais durante o processo de perfuração: suspensão, controle de pressão, estabilidade da formação, flutuabilidade, lubrificação, e refrigeração.
Os fluidos de perfuração que fluem pela coluna de perfuração ou para cima do poço às vezes param de se mover. Existem duas razões possíveis para isso: ou ocorreu um mau funcionamento ou a coluna de perfuração foi levantada para fora do poço ao trocar a broca. Quando a perfuração para, os cortes de perfuração suspensos no fluido de perfuração químico assentam no fundo do poço, causando bloqueios. O fluido de perfuração é projetado com uma característica fascinante que pode resolver este problema. A viscosidade do fluido de perfuração aumenta à medida que a taxa de fluxo do fluido de perfuração diminui. Depois que o fluido de perfuração para de fluir, ele forma um gel viscoso que suspende os cortes de rocha nele, impedindo-os de afundar no fundo do poço. Quando o fluido de perfuração começa a fluir novamente, ele se torna mais fino e retorna à sua forma líquida anterior.
Muitas pessoas viram óleo sendo expelido no ar de plataformas de perfuração e trabalhadores do petróleo torcendo por isso. Na realidade, essas explosões são raras e não vale a pena comemorar, porque o objetivo da perfuração é extrair óleo controlando a taxa de fluxo. A lama é projetada para neutralizar a pressão natural dos fluidos nas formações para evitar tais acidentes. A pressão deve ser adequadamente equilibrada, com a pressão dos produtos químicos de perfuração contra a parede do poço suficiente para neutralizar a pressão exercida pelas formações e pelo óleo ou gás, mas não muito alto para causar danos ao poço. Se o peso do fluido de perfuração for muito grande, pode causar fraturas de rocha e perda de fluido de perfuração no solo. A pressão do líquido varia com a sua concentração. A adição de agentes de ponderação ao fluido de perfuração pode aumentar sua concentração e, portanto, aumentar sua pressão contra a parede do poço. A concentração do líquido pode ser ajustada para atender aos requisitos ambientais na perfuração.
O processo de perfuração é dividido em duas etapas: o primeiro estágio é a perfuração através de formações não oleosas, com o objetivo de perfurar rapidamente formações sem óleo e alcançar as formações contendo óleo, ou seja, Reservatórios. Neste momento, o foco é manter a estabilidade das formações expostas no poço, evitando a perda de fluido de perfuração. Se a pressão do fluido de perfuração for mantida mais alta do que a pressão do fluido de poro de formação, haverá uma tendência natural para o fluido de perfuração penetrar nas rochas permeáveis das formações. Adicionar aditivos especiais ao fluido de perfuração pode impedir que isso aconteça.
Os produtos químicos de perfuração em fluidos de perfuração podem interagir com as rochas circundantes de outras maneiras. Por exemplo, se as rochas tiverem alto teor de sal, a água dissolverá o sal, tornando a parede do poço instável. Neste caso, os fluidos de perfuração à base de petróleo seriam mais eficazes. Formações com alto teor de argila também são facilmente lavadas pela água. Neste caso, fluidos de perfuração inibitivos são usados para manter a estabilidade do poço e evitar o aumento ou erosão do poço. À medida que a perfuração avança, o poço é protegido com revestimento de aço e reforçado com cimento, o que garante a estabilidade do poço e fornece um caminho para a superfície para o óleo extraído após atingir o reservatório. Depois de chegar ao reservatório, a composição do fluido de perfuração deve ser alterada para evitar o bloqueio dos poros da rocha. Manter os poros da rocha desbloqueados permite que o óleo flua suavemente para o poço e depois para a superfície.
Um poço de petróleo pode ser profundo, atingindo milhares de pés ou quilômetros. Uma coluna de perfuração de aço tão longa pode pesar centenas de toneladas. Ao imergir a coluna de perfuração no fluido de perfuração, a flutuabilidade é gerada, reduzindo o peso da coluna de perfuração e diminuindo a pressão sobre a máquina de perfuração.
Quando o metal perfura as rochas, o calor é gerado devido ao atrito. Os fluidos de perfuração podem lubrificar e resfriar a broca, permitindo uma perfuração suave e prolongando a vida útil da broca. A lubrificação pode ser particularmente importante para poços de alcance estendido ou horizontais, pois o atrito entre a coluna de perfuração, a broca e as superfícies de rocha deve ser reduzido ao mínimo nessas áreas.
