Fluido de perfuração: argilas expansivas, as grandes vilãs

    O exemplo acima insere-se no rol dos pro°blemas resultantes da sondagem de argilas expansivas. A questão é tão problemática que podemos apontar com absoluta segurança que as argilas expansivas são responsáveis pelas principais dificuldades enfrentadas em perfurações rotativas. Neste artigo analisaremos os porquês, quem são e como funcionam os antídotos, ou seja, os inibidores químicos da ação indesejável destas argilas tidas como hidratáveis por sua capacidade em absorver água.

    Porque as argilas se expandem - Os argilo-minerais dividem-se em vários grupos. Possuem configuração de placas que alternam camadas de sílica e alumina. As diferentes proporções entre sílica e alumina definem os variados tipos de argila.

    O Grupo que tem propriedades em absorver água é o das Esmectitas. As do tipo montmorilonita possuem grande quantidade de cargas elétricas disponíveis para reagir com água. As montmorilonitas quando secas empilham-se como um maço de folhas sulfite. Quando hidratadas têm as interfaces invadidas pela água que dilata os espaços entre as folhas, dispersando-as em forma de massa plástica (hidratação parcial) ou solução em gel (hidratação total). Tal fenômeno provoca a expansão do volume inicial podendo chegar a mais de uma dezena de vezes.

    Problemas na perfuração - Durante a sondagem as camadas argilosas inicialmente secas recebem água do fluido de perfuração pelas paredes do furo e começam a inchar. Como as esmectitas correspondem a 25-30% dos argilo-minerais, esta expansão é desigual. No caso dos folhelhos, o próprio acamamento laminar incha em algumas superfícies e em outras não. Como as primeiras empurram as segundas, ali na região de envoltório do furo ocorrem os desmoronamentos. Quando as montmorilonitas são maioria em alguns trechos do perfil, aumentam os enceramentos de broca e o diâmetro da perfuração pode estreitar. Neste processo, o peso das rochas sobrejacentes atua na deformação plástica da camada argilosa, reduzindo gradualmente o diâmetro até a base desta. A prisão da coluna de perfuração ocorre exatamente neste ponto.

    Os recortes argilosos também são triturados e dispersos até atingirem tamanho coloidal incorporando-se ao fluido. A contaminação gerada descaracteriza os padrões do fluido, deixando-o excessivamente pesado e viscoso. O teor de sólidos elevado contribui para um reboco espesso e permeável, que vai gerar taxas de filtrado altíssimas. O efeito resultante são danos reversíveis e irreversíveis ao aqüífero, podendo reduzir a produtividade.

    Estes problemas podem ser corrigidos com relativa facilidade através da aplicação de Inibidores de Argilas Expansivas no fluido de perfuração. Os fluidos a base de polímeros designados de baixo teor de sólidos podem receber adições de produtos químicos inibidores junto aos viscosificantes já utilizados regularmente. Esta possibilidade já não existe nas lamas bentoníticas que é composta pela própria montmorilonita industrializada. Os polímeros viscosificantes mais utilizados são os CMC AV (carbaximetilcelulose de alta viscosidade) e PHPA (poliacrilamidas de alto peso molecular). Estes podem ser aditivados com inibidores que evitarão a hidratação das argilas, seus conseqüentes enceramentos de broca e incorporações ao fluido.

    Funcionamento dos inibidores - Qualquer substância que neutralize as cargas das argilas pode ser chamada de inibidor. Porém os diferentes materiais tem aptidões diversas - sais de potássio e polieletrólitos sintéticos são excelentes para tornar um fluido inibidor, já dispersantes químicos, como os polifosfatos, são mais indicados para a etapa de desenvolvimento (limpeza) do poço tubular. Os sais de potássio são produtos químicos especialmente formulados para liberar K no momento da neutralização da montmorilonita, que são seletivas por este cátion. O K entra nos espaços entre as placas e como tem diâmetro iônico grande acaba tamponando como um plugue a entrada de água para hidratar. Desta forma, argila e formação se estabilizam na forma seca não criando dificuldades a perfuração. O aspecto da argila expansiva cortada pela broca e depois inibida e encapsulada pelo fluido, ao sair pela boca do poço, é semelhante a recortes de arenitos mais consolidados, isto é, pequenos grumos de característica totalmente inerte, como se vê na foto.

    O esquema abaixo demonstra o momento da captura da argila hidratada em suspensão no fluido com a liberação da água retida. Observe que sem a presença do inibidor, a argila se incorporaria ao fluido de perfuração de forma definitiva, elevando o peso específico, taxas de reboco e filtrado, provocando sérios danos ao aqüífero.

Vantagens do uso de inibidores

As vantagens resultantes dos uso de inibidores são enormes, dentre elas:

1. Grande redução nos enceramentos de broca e ferramental
2. Pesos e viscosidades controlados
3. Diâmetros calibrados
4. Avanço de perfuração pelo menos 3 vezes maior em formações argilosas
5. Estabilização de furos em folhelhos com redução de desmoronamentos
6. Grande elevação do nível de segurança da perfuração
7. Grande redução de danos ao aqüífero
8. Completação fácil e segura

Geól. Eugênio Pereira é diretor técnico da SYSTEM MUD PRODUTOS QUÍMICOS LTDA.
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