Resumo Os cátions lítio (Li+), sódio (Na+) e potássio (K+) encontram-se em primeiro lugar no plano de seletividade para a obtenção de bentonitas monocatiônicas a partir das policatiônicas, influenciando de forma específica o comportamento reológico dos fluidos de perfuração base água. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência do Li+, Na+ e K+ na reologia de bentonitas do estado da Paraíba, Brasil, para uso em fluidos de perfuração à base de água. Os novos depósitos de bentonitas brasileiras foram comparados com base nas suas características químicas, físicas, mineralógicas, propriedades reológicas e de filtração. As amostras de bentonitas foram caracterizadas por meio da composição química através do método clássico, capacidade de troca de cátions, análise granulométrica por difração a laser, difração de raios X e análises térmicas. A reologia das dispersões foi estudada e determinadas as viscosidades aparente, viscosidade plástica e limite de escoamento com base nas normas da API e Petrobras, além dos estudos de inchamento em água e filtrado. Os resultados mostraram uma melhora significativa nas propriedades reológicas e de filtração das dispersões após a aditivação com os carbonatos de lítio e de sódio, nessa ordem, havendo presença de tixotropia nas curvas de fluxo das dispersões de argilas estudadas.

Abstract The lithium (Li+), sodium (Na+) and potassium (K+) cations are first in the plane of selectivity for obtaining monocationic bentonites from the polycationics, specifically influencing the rheological behavior of water based drilling fluids. The aim of this work was to study the influence of Li+, Na+ and K+ in the bentonite rheology of Paraíba State, Brazil, for use in waterborne drilling fluids. The new deposits of Brazilian bentonites were compared based on their chemical, physical, mineralogical characteristics, rheological and filtration properties. The bentonite samples were characterized by the chemical composition through the classical method, cation exchange capacity, particle size analysis by laser diffraction, X-ray diffraction and thermal analysis. The rheology of the dispersions was studied and the apparent viscosities, plastic viscosity and flow limit were determined based on API and Petrobras standards, in addition to studies of water swelling and filtration. The results showed a significant improvement in the rheological and filtration properties of the dispersions after the additivation with the lithium and sodium carbonates, in that order, with thixotropy being present in the flow curves of the studied clay dispersions.

Resumo Este trabalho investigou a influência do armazenamento de argilas esmectíticas naturais e industrializadas nas suas propriedades reológicas, tendo em vista que a reação de dupla troca que ocorre após o tratamento das argilas policatiônicas com o Na2CO3 é reversível. Os fenômenos envolvidos nesta reação ainda não são totalmente conhecidos e estudos anteriores mostram melhoras em algumas propriedades. As propriedades reológicas foram determinadas em argilas sódicas em 1995 e policatiônicas aditivadas com carbonato de sódio (Na2CO3) em 2015. A caracterização física, química e mineralógica das amostras foi realizada através das seguintes técnicas: análise granulométrica por difração a laser, composição química por fluorescência de raios X, difração de raios X e análises térmicas (DTA e TG). A reologia das dispersões foi determinada através da viscosidade aparente, viscosidade plástica e volume do filtrado, onde posteriormente foram consideradas normas da indústria do petróleo apenas como parâmetro de referência. Os resultados mostraram que as condições de armazenamento, umidade e tamanho de partículas das amostras trouxeram melhoras nas suas propriedades reológicas no decorrer dos anos, indicando a não reversibilidade da reação de troca de cátions, o que é importante na sua validade após fabricação.

Abstract This work investigates the storage influence of natural and industrial smectite clays in their rheological properties, since the salt metathesis reaction that occurs following treatment of polycationic clays with Na2CO3 is reversible. The phenomena involved in this reaction are not yet fully known and previous studies show improvement in some properties. The rheological properties were determined in sodium-clays in 1995 and polycationic clays added with sodium carbonate (Na2CO3) in 2015. Physical, chemical and mineralogical characterizations of the samples were performed using the following techniques: particle size analysis by laser diffraction, chemical composition by X-ray fluorescence, X-ray diffraction and thermal analysis (DTA and TGA). The rheology of dispersions was determined by the apparent viscosity, plastic viscosity and filtrate volume, which were later considered the oil industry standards only as a benchmark. The results showed that the storage conditions, humidity and particle size of the samples resulted in improvements in their rheological properties over the years, indicating the non-reversibility of the reaction of cation exchange, which is important in their validity after manufacturing.