Caracterização de argilas bentoníticas para aplicação em fluidos de perfuração de poços de petróleo

Abstract

A argila bentonítica é o segundo mais importante constituinte de fluidos de perfuração de poços de petróleo, pois suas características intrínsecas oferecem as propriedades reológicas necessárias para um bom desempenho da operação de perfuração. A caracterização destas argilas para aplicação em fluidos é importante para que sejam garantidas as funções da lama no momento da perfuração. Algumas das características da bentonita devem estar de acordo com especificações, como o percentual de resíduo em peneira de abertura de 75μm, teor de umidade, e propriedades reológicas, para poderem ser aplicadas em fluidos de perfuração. Neste trabalho foram estudadas três argilas, a primeira oriunda dos EUA, a segunda extraída na Argentina e a última proveniente da África do Sul. Foram realizadas análises por difração de raios X, análises químicas por fluorescência de raios X, calorimetria exploratória diferencial (DSC), determinou-se a distribuição de tamanho de partícula por difração a laser, potencial de troca iônica, resíduo em peneira de abertura 75m, e a capacidade de inchamento das argilas. O conjunto de ensaios realizados, principalmente a análise cristalográfica por DRX, mostraram que a Argila C havia passado por processos químicos que a descaracterizaram como argila, já que esta não apresentou nenhuma fase cristalina. Por consequência, esta argila não apresentou as propriedades necessárias para ser aplicada em fluidos de perfuração. As Argilas A e B apresentaram teor de umidade e resíduo compatível com o especificado em norma. As análises químicas realizadas com ambas as amostras apontaram um percentual de Na2O superior ao de CaO, indicando-as como bentonitas sódicas. Esta afirmação foi enfatizada pelas análises de DSC/TG, que mostraram apenas um pico de perda de água absorvida e adsorvida, o que corrobora para a presença de montmorilonita sódica. O ensaio de DRX identificou as fases esmectita, quartzo, feldspato e ilita, para ambas as amostras. Os espectros de FTIR indicaram a presença de ligações de Si-O-Al presentes em tetraedros e octaedros da estrutura cristalina das argilas, além de estiramentos de moléculas de água ligadas às lamelas. Também foram observadas bandas referentes às ligações Si-O, evidenciando a presença de quartzo. Observou-se a mesma capacidade de troca de íons de sódio para ambas as amostras, porém maior troca de íons de Ca2+ para a argila B. O pH do fluido preparado com a Argila A foi superior ao observado para a Argila B, o que possivelmente indica a presença de mais cátions adsorvidos. Apesar de apresentar maior CTC, o inchamento da Argila B (9,0ml/2g) foi inferior ao exibido pela amostra A (23,0ml/2g), o que evidenciou os resultados obtidos com a determinação de pH, indicando a maior presença de cátions adsorvidos que tem por consequência maior inchamento osmótico. O menor tamanho de partícula e consequente maior área superficial apresentado pela argila A, também explica sua maior capacidade de inchamento.