Desenvolvimento de sistemas à base de sulfato de cálcio para aplicação em poços de petróleo

• Autor(a) principal: Pereira, Dennys Salvino Sérgio
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31519
• topic: Sulfato de cálcio; Cimento Portland; Cinza da casca do arroz; Poço de petróleo; Cimentação de poços

A produção de cimento Portland está diretamente associada a diferentes impactos ambientais, relacionados desde as fases de extração da matéria prima até a fase de clinquerização, tais como a emissão de grandes volumes de CO2 e o elevado gasto energético. A busca por materiais alternativos ao cimento, que possam apresentar propriedades tecnológicas semelhantes e com uma menor agressão ao meio ambiente, se tornou alvo de vários seguimentos da indústria que fazem uso do cimento Portland. O sulfato de cálcio hemihidratado (HH) é um aglomerante com reduzidos impactos ambientais atrelados tanto a sua produção quanto a sua utilização, se mostrando como um material menos agressivo ao meio ambiente se comparado ao cimento. Os sistemas de sulfato de cálcio podem ser utilizados tanto em sua forma pura, como podem ter suas propriedades melhoradas com a substituição parcial pelo cimento Portland e por outros materiais como a cinza da casca do arroz, como um agente de atividade pozolânica. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e analisar sistemas à base de sulfato de cálcio puro e com a adição da cinza da casca do arroz (CCA) e do cimento Portland (CP), como alternativa as formulações utilizadas em diferentes cenários de cimentação de poços rasos de petróleo. Para o desenvolvimento deste estudo foram preparadas pastas com fatores água/gesso (FAGs) entre 0,5-0,6, sendo as mesmas submetidas a diferentes idades de curas (24 horas, 7 e 28 dias) e temperaturas (27, 38 e 60oC). As pastas foram aditivadas, utilizando retardador de pega (tetraborato de sódio) e superplastificante (policarboxilato), visando a obtenção das propriedades tecnológicas requeridas para aplicação na indústria de petróleo. Tais formulações foram avaliadas através de ensaios de resistência à compressão, parâmetros reológicos e permeabilidade, além do uso de técnicas de caracterização térmica (TG/DTG), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV – EDS) para o HH puro e suas formulações com CCA e CP. Os resultados obtidos mostraram que o sistema à base de sulfato de cálcio puro tipo HH-α e do HH-β com substituição de 30% por CCA e cimento, apresentam resultados de resistência compressiva bastante satisfatórios, com valores superiores frente a formulação de CP, tradicionalmente utilizada nas operações de cimentação. Os sistemas apresentaram propriedades tecnológicas aplicáveis em operações para poços com baixa profundidade (500-800 m) e/ou fases iniciais de poços mais profundos com condições mais brandas de temperatura e pressão. Somando a isso se tem o fator custo da matriz, em que o HH costuma ser em média 60-70% mais barato que o CP utilizado atualmente.