Desenvolvimento de fluido aquoso com bentonita antimicrobiana par perfuração de poços de petróleo

Abstract

Dentre as dificuldades encontradas durante a exploração do petróleo, a presença de micro-organismos nos reservatórios e na água existente dentro dos poços tornou-se um desafio a ser superado. A degradação do óleo e a corrosão de dutos por biofilmes secretados são uns dos problemas causados por espécies de bactérias como a Pseudomonas aeruginosa, por exemplo. Desempenhando funções importantes como resfriamento e lubrificação da broca de perfuração, transporte deresíduos, entre outras, os fluidos de perfuração para poços de petróleo são composições frequentemente líquidas, preparadas preferencialmente com água e argila bentonítica sódica. Esse tipo de argila também é preferido no desenvolvimento de bentonitas antimicrobianas, onde os íons sódio são substituídos por íons de metais pesados, capazes de inibir o crescimento e/ou provocar a morte de micro-organismos através do chamado efeito oligodinâmico. O processo de substituição, conhecido como troca iônica, é viável economicamente e de fácil execução. Visando a união dessas duas possíveis aplicações de bentonitas sódicas, o presente trabalho propõe a dopagem deste material com íons cobre, resultando em uma argila com propriedades antimicrobianas para posterior aplicação em fluidos de perfuração. Neste estudo submeteu-se a bentonita ao processo de troca iônica em meio aquoso contendo Cu(NO3)2.3H2O. A caracterização da argila “in natura” e dopada deu-se mediante ao uso das técnicas de análise química, absorção atômica, difração de raios-X e capacidade de inchamento. Avaliou-se também a capacidade de troca catiônica da bentonita “in natura”, a atividade antimicrobiana da argila dopada e do fluido com ela preparado (ensaio de concentração inibitória mínima), pH das suspensões argila / água e as propriedades reológicas das mesmas. Fizeram-se necessárias, para verificar a presença de nitratos, a análise térmica diferencial e análise do nitrogênio total da argila bentonítica dopada. O processo de troca iônica, além da substituição de íons Na+ por íons Cu2+, provocou a ativação alcalina da argila Volclay e a adsorção de sódio e cobre a sua superfície. O material dopado apresentou resíduo de nitrato de cobre (II) e perda de fração argilosa. As alterações provocadas pela dopagem reduziram a capacidade de inchamento da bentonita dopada em relação à “in natura”. O ensaio de concentração inibitória mínima comprovou a propriedade antimicrobiana da bentonita contendo cobre e do fluido preparado com ela. Por conta da presença de íons Cu2+ em sua estrutura e da liberação de parte deles quando a argila dopada é colocada em água, o pH do fluido antimicrobiano foi inferior ao do formulado com a argila Volclay. Não foi possível avaliar adequadamente as propriedades reológicas da suspensão argilosa, mas percebeu-se que sua viscosidade foi extremamente baixa. Um fluido de perfuração preparado com a bentonita antimicrobiana pode ser uma alternativa eficiente na redução de danos causados por micro-organismos durante a exploração do petróleo, porém suas propriedades precisam ser melhor estudadas e adaptadas à norma da Petrobras, que regulamenta essas suspensões.