Análise experimental de tampões de fraturamento dissolúveis
Os tampões de fraturamento compostos tradicionais são confiáveis, mas seu custo de instalação antes da produção de petróleo e gás pode ser muito alto. A extensão do comprimento de perfuração da seção horizontal também limita a faixa de operação segura da tubulação flexível. Os tampões de fraturamento dissolúveis são projetados para se dissolverem no fluido do poço após a fraturação, eliminando a necessidade de fresagem ou trituração. Imagine a seguinte situação: os tampões de fraturamento dissolúveis são enviados aos operadores. Tudo corre bem durante o bombeamento, assentamento e fraturação, mas, no final das contas, o tampão não se dissolve, o que se torna um pesadelo para o fornecedor.
Primeiramente, vamos analisar o que faz com que os tampões de fraturamento dissolúveis se dissolvam. Geralmente, são compostos por materiais dissolúveis (metais dissolúveis ou ácido poliglicólico, principalmente materiais à base de alumínio-magnésio) e elastômeros dissolúveis. Na presença de uma solução eletrolítica no fluido do poço, o metal solúvel sofre corrosão por meio de uma reação eletroquímica conhecida como reação galvânica, cuja taxa é afetada pela concentração de cloreto, temperatura, área de superfície em contato com o fluido e fatores como a concentração do cátodo. A Figura 2 mostra que o agente de sustentação/areia tem um forte efeito na taxa de dissolução dos tampões de fraturamento dissolúveis. Por exemplo, o agente de sustentação na formação subjacente pode migrar da fratura para o poço, formando uma espécie de saco de areia no tampão de fraturamento.
Considerando essas circunstâncias, qualquer um dos fatores acima pode ser usado para controlar a taxa de dissolução do tampão de fraturamento em condições estáticas. É fundamental coletar informações críticas do operador para simular o ambiente de fundo de poço e garantir a mínima dissolução do tampão antes da conclusão do fraturamento. A dissolução se inicia à medida que as temperaturas no fundo do poço se recuperam. No entanto, o ambiente de fundo de poço e as condições operacionais de campo são dinâmicos.
Quando o tampão de fraturamento é bombeado para abrir a fratura, uma grande quantidade de fluido com temperatura semelhante à da superfície é injetada no poço. A Figura 1 mostra que, quando o tampão de fraturamento entra no poço, a temperatura no fundo do poço cai significativamente. Assim que o tampão de fraturamento atinge a posição predeterminada, o canhão de perfuração é acionado, o poço é elevado e, em seguida, o equipamento é conectado para o fraturamento. Durante esse período, as temperaturas no fundo do poço começam a se recuperar. Se o fraturamento for atrasado, é recomendável bombear fluido adicional com temperatura semelhante à da superfície para o fundo do poço para resfriá-lo e diminuir a taxa de dissolução do tampão de fraturamento. Quando o fraturamento começar, a temperatura no fundo do poço cairá novamente e, após a conclusão do fraturamento, a temperatura no fundo do poço se recuperará lentamente.
Como os tampões de fraturamento dissolúveis são projetados para se dissolverem durante a fase de reaquecimento, e o tempo necessário para a dissolução completa do tampão depende da sua temperatura, é preciso reconhecer que a temperatura no fundo do poço retornará a um ponto em que a taxa de dissolução do tampão será acelerada. No entanto, a taxa de recuperação da temperatura da formação é afetada por fatores como o deslocamento da bomba, o volume total de fluido injetado na fratura e o tamanho da fratura.
Essas variáveis provavelmente serão diferentes para cada formação tratada e podem causar variações na recuperação da temperatura; em outras palavras, não há como ter 100% de certeza de quando a temperatura no fundo do poço retornará à temperatura necessária para dissolver o tampão de fraturamento. O mesmo se aplica à concentração de íons cloreto no fluido de retorno do poço. Devido às mudanças dinâmicas descritas acima, a concentração de íons cloreto no fluido do poço é muito menor do que o esperado, diminuindo assim a taxa de dissolução do tampão de fraturamento.
Existem outros fatores além da temperatura e da concentração de cloreto. Imagine se o tampão de fraturamento estiver firmemente no lugar, coberto pelo fluido do poço (exceto pela porção da parede do poço que está em contato com o revestimento). Os ingredientes do tampão de fraturamento devem ser cuidadosamente escolhidos com base na temperatura e na concentração de cloreto deste poço, que está se recuperando do efeito de resfriamento durante o fraturamento após o tratamento. Então, por que o tampão de fraturamento não se dissolveu? O que mais no poço poderia interferir no processo de dissolução? A resposta provavelmente é o agente de sustentação/areia.
Após a conclusão do tratamento, o poço é fechado. Quando a fratura se fecha, a tensão de fechamento pode causar a migração ou o extravasamento do agente de sustentação pelo poço, sem mencionar o cenário que ocorre durante a fraturação por peneiramento, e as operadoras chinesas normalmente invertem o poço na tentativa de restabelecer boas taxas de bombeamento. Durante o refluxo, o agente de sustentação em formações inferiores provavelmente escapará das fraturas e migrará para o interior do poço. Sacos de areia se formam no tampão de fraturamento, isolando-o do fluido do poço.
Pode-se pensar que os agentes de sustentação são permeáveis, como a areia de uma praia. Se você enfiar a mão na areia e retirá-la, verá que está molhada. Mesmo que o tampão de fraturamento esteja completamente coberto com agente de sustentação, ele ainda estará em contato com o fluido do poço, o que é uma desvantagem, pois, embora o tampão não esteja completamente isolado do fluido, a taxa de dissolução será afetada.
