Melhor desempenho de redutores de atrito de água doce em água reciclada para aplicações em campos petrolíferos

O fraturamento hidráulico é um processo empregado na indústria de petróleo e gás para extrair hidrocarbonetos de formações que, de outra forma, seriam pouco econômicas devido à sua baixa permeabilidade. Durante este processo, o fluido de fraturamento é bombeado para a formação através de um poço a altas pressões. Isso causa a fratura da formação, resultando em vias de alta permeabilidade para que hidrocarbonetos fluam para o poço.

Um componente-chave do fluido de fraturamento é um polímero carregado de alto peso molecular, redutor de atrito (FR), que permite que os operadores bombeiem fluido de fraturamento a altas taxas, mantendo baixas as pressões de tratamento da superfície. O fraturamento hidráulico requer milhões de galões de água por poço, colocando uma pressão considerável sobre os recursos de água doce. Uma solução potencial para esse problema é reutilizar a água que é produzida juntamente com os hidrocarbonetos para formular o fluido de fraturamento. Essa água, denominada água reciclada ou produzida, contém uma grande quantidade de sais dissolvidos que prejudicam o desempenho do FR.

Os fabricantes de FR desenvolveram FRs tolerantes a sal, mas eles são significativamente mais caros do que os FRs de água doce comuns. A Stepan Oilfield Solutions desenvolveu uma solução inovadora para abordar esse desafio de formulação. O PETROSTEP® FRB-5 melhora o desempenho de FRs de água doce para que possam funcionar de forma ideal em água com alto teor de salina. Esses tensoativos reduzem o custo operacional do cliente ao permitir o uso de água reciclada e melhoram a sustentabilidade da operação de fraturamento, reduzindo a pressão sobre os recursos de água doce.

Testes laboratoriais rigorosos demonstraram a eficácia dessas formulações tensoativas com uma ampla gama de FRs aniônicos e catiônicos em salmouras, algumas com sólidos dissolvidos totais (Total Dissolved Solids, TDS) de mais de 250.000 mg/L. 

Um FR de água doce foi usado em seis estágios de fraturamento de água doce em um poço na Bacia Permiana. Dois estágios foram concluídos apenas com o FR, enquanto quatro estágios incluíram PETROSTEP FRB-5 a uma concentração média de aproximadamente 5% da carga de FR. A água da mistura continha 90.000 mg/L de TDS. As concentrações dos outros componentes do fluido de fraturamento, um inibidor de incrustação e biocida, foram mantidas constantes em todo o processo. A pressão de tratamento de superfície foi mantida constante em aproximadamente 8.000 psi para facilitar a comparação entre os estágios.

Nas etapas que empregaram PETROSTEP FRB-5, o operador foi capaz de aumentar suas taxas de bomba em 25%, enquanto exigiu quase 50% menos FR para alcançar a mesma pressão de tratamento de superfície, resultando na redução significativa do custo operacional e em economia de tempo devido a durações de estágio mais curtas (Figura 1).

Figura 1: Taxas médias de bomba alcançadas com o uso de uma água doce FR com e sem PETROSTEP FRB-5, em um poço na Bacia Permiana. O PETROSTEP® FRB-5 resultou em taxas de bomba 25% maiores com carga de FR 50% menor. 

Outro teste de campo na Bacia Permiana avaliou o desempenho de um FR de água doce barato com PETROSTEP FRB-5 em comparação com um FR tolerante à salmoura mais caro. O estudo incluiu 31 estágios de fraturamento no mesmo poço. Seis estágios foram concluídos usando FR tolerante à salmoura, enquanto 25 estágios empregaram um FR de água doce com aproximadamente 5% de PETROSTEP FRB-5 (em relação ao volume de FR). A água da mistura continha 110.000 mg/L de TDS. As concentrações dos outros componentes do fluido de fraturamento foram mantidas constantes entre os estágios.

Os dois sistemas de fluidos foram realizados comparativamente quando analisados ao longo de todo o estudo (Figura 2), embora houvesse variações nas pressões de tratamento e taxas de bomba entre estágios e poços. Além disso, as cargas médias de FR nos dois sistemas de fluido eram quase idênticas. Esses resultados permitiram que o operador reduzisse o custo substituindo seu FR caro tolerante à salmoura por um FR de água doce barato, reforçado por uma pequena quantidade de PETROSTEP FRB-5. 

Figura 2: Gráfico de dispersão de taxas médias de bomba e pressões de tratamento de superfície de 31 estágios em um poço na Bacia Permiana. O desempenho do FR de água doce com PETROSTEP FRB-5 foi indistinguível do FR tolerante à salmoura.

As formulações de tensoativos PETROSTEP FRB-5 da Stepan Oilfield Solutions melhoram o desempenho de FRs à base de emulsão em salmouras. Elas permitem que os operadores formulem seus fluidos de fraturamento em águas recicladas e produzidas, resultando em custos mais baixos e operações mais sustentáveis. O PETROSTEP FRB-5 melhora o desempenho de FRs de água doce de baixo custo para corresponder a FRs tolerantes a salmoura mais caros. Também ajudam o operador a otimizar a dosagem de FR, o que minimiza a gravidade do dano de formação do fluido de fraturamento.

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