Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barros, Marcus Vinicius Cavalcanti
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/12801
Resumo: The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ³), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 °C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m³) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downhole
id UFRN_d6e26936ec83c75b3cc3dd33127542f2
oai_identifier_str oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/12801
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Barros, Marcus Vinicius Cavalcantihttp://lattes.cnpq.br/4318328786821027http://lattes.cnpq.br/3318871716111536Martinelli, Antônio Eduardohttp://lattes.cnpq.br/0022988322449627Freitas, Júlio Cezar de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/2357217530716519Pinto, Erica Natasche de Medeiros Gurgelhttp://lattes.cnpq.br/6531020251306710Melo, Dulce Maria de Araújo2014-12-17T14:07:09Z2014-01-152014-12-17T14:07:09Z2013-02-18BARROS, Marcus Vinicius Cavalcanti. Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação. 2013. 65 f. Dissertação (Mestrado em Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/12801The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ³), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 °C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m³) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downholeA engenharia de materiais abrange processos e produtos envolvendo várias áreas da engenharia, permitindo que sejam preparados materiais que atendam a várias necessidades de novos produtos. Neste caso, este trabalho tem por objetivo estudar um sistema de pasta composto por cimento e geopolímeros, que possa contribuir para a resolução de um problema de engenharia que envolve diretamente a exploração de poços de petróleo sujeitos à perda de circulação. Para corrigi-la, já foi proposto na literatura o uso de materiais granulares, fibrosos, redução da densidade do fluido de perfuração ou pasta de cimento e até mesmo sistemas mistos de fluidos misturados na superfície ou no fundo do poço. Neste trabalho, foi proposto o desenvolvimento de um sistema misto de pastas, sendo o primeiro à base de cimento Portland e o segundo à base de geopolímero. A pasta à base de cimento, foi formulada com baixa massa específica e aditivos extendedores, 12,0 lb/gal (1,438 g/cm³), apresentando grande caráter tixotrópico. Essa pasta foi aditivada com nanossílica, em concentrações de 0,5; 1,0 e 1,5 gpc (66,88; 133,76 e 200,64 L/m3) e CaCl2, em concentrações de 0,5; 1,0 e 1,5 %. A segunda pasta se constitui à base de geopolímero, sendo formulada a partir das razões molares de 3,5 (nSiO2/nAl2O3); 0,27 (nK2O/nSiO2); 1,07 (nK2O/nAl2O3) e 13,99 (nH2O/nK2O). E por fim, foi realizada a mistura desses dois sistemas, visando sua aplicação para correção de perda de circulação. Para caracterizar os precursores foram utilizadas as técnicas de DRX, FRX, FTIR e titulação. Foram realizados os ensaios de caracterização baseados na API RP10B para ambas as pastas puras. Ensaios de resistência à compressão foram realizados após a cura por 24 horas, 7 e 28 dias à 58 ºC, para os sistemas de pasta de cimento e geopolímero, separadamente. A partir das misturas, foi realizado o ensaio de misturabilidade e caracterizações microestruturais (DRX, TG e MEV). Os resultados mostraram que a nanossílica, quando combinada ao CaCl2 modificou as propriedades reológicas da pasta de cimento e a partir da concentração de 1,5 gpc (200,64 L/m³) foi possível se obter sistemas estáveis. A mistura dos sistemas ocasionou uma modificação da microestrutura do material, através do favorecimento da reação de geopolimerização em detrimento da hidratação da fase C3S, com isso, a produção das fases Portlandita e C-S-H foram prejudicadas. Através dos ensaios de misturabilidade, devido ao reduzido tempo de pega das misturas, pode-se concluir que o sistema misturado, pode ser aplicado para tamponar zonas de perda de circulação quando misturado no fundo do poçoapplication/pdfporUniversidade Federal do Rio Grande do NortePrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de MateriaisUFRNBRProcessamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a partPastas de cimento leves. Geopolímero. Sistemas de cimento Portland e geopolímero. Perda de circulação. Poços petrolíferosLightweight cement slurries. Geopolymer. Opc-geopolymer systems. Lost circulation. Oil wellsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICADesenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALDesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdfapplication/pdf2643130https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/1/DesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf5d46e76949be4c4eb0ad9dfdafb24bcbMD51TEXTMarcus VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf.txtMarcus VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf.txtExtracted texttext/plain134175https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/6/Marcus%20VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf.txt5ebe74e464189b89406bac8538defa9dMD56DesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf.txtDesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf.txtExtracted texttext/plain134175https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/8/DesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf.txt5ebe74e464189b89406bac8538defa9dMD58THUMBNAILMarcus VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf.jpgMarcus VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg2881https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/7/Marcus%20VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf.jpg3670870e26475052bda9bc46ea5cdd76MD57DesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf.jpgDesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg2881https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/9/DesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf.jpg3670870e26475052bda9bc46ea5cdd76MD59123456789/128012019-01-29 18:48:19.746oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/12801Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2019-01-29T21:48:19Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.por.fl_str_mv Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação
title Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação
spellingShingle Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação
Barros, Marcus Vinicius Cavalcanti
Pastas de cimento leves. Geopolímero. Sistemas de cimento Portland e geopolímero. Perda de circulação. Poços petrolíferos
Lightweight cement slurries. Geopolymer. Opc-geopolymer systems. Lost circulation. Oil wells
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação
title_full Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação
title_fullStr Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação
title_full_unstemmed Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação
title_sort Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação
author Barros, Marcus Vinicius Cavalcanti
author_facet Barros, Marcus Vinicius Cavalcanti
author_role author
dc.contributor.authorID.por.fl_str_mv
dc.contributor.authorLattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/4318328786821027
dc.contributor.advisorID.por.fl_str_mv
dc.contributor.advisorLattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3318871716111536
dc.contributor.referees1.pt_BR.fl_str_mv Martinelli, Antônio Eduardo
dc.contributor.referees1ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees1Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0022988322449627
dc.contributor.referees2.pt_BR.fl_str_mv Freitas, Júlio Cezar de Oliveira
dc.contributor.referees2ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees2Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2357217530716519
dc.contributor.referees3.pt_BR.fl_str_mv Pinto, Erica Natasche de Medeiros Gurgel
dc.contributor.referees3ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees3Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6531020251306710
dc.contributor.author.fl_str_mv Barros, Marcus Vinicius Cavalcanti
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Melo, Dulce Maria de Araújo
contributor_str_mv Melo, Dulce Maria de Araújo
dc.subject.por.fl_str_mv Pastas de cimento leves. Geopolímero. Sistemas de cimento Portland e geopolímero. Perda de circulação. Poços petrolíferos
topic Pastas de cimento leves. Geopolímero. Sistemas de cimento Portland e geopolímero. Perda de circulação. Poços petrolíferos
Lightweight cement slurries. Geopolymer. Opc-geopolymer systems. Lost circulation. Oil wells
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Lightweight cement slurries. Geopolymer. Opc-geopolymer systems. Lost circulation. Oil wells
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ³), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 °C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m³) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downhole
publishDate 2013
dc.date.issued.fl_str_mv 2013-02-18
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2014-12-17T14:07:09Z
dc.date.available.fl_str_mv 2014-01-15
2014-12-17T14:07:09Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv BARROS, Marcus Vinicius Cavalcanti. Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação. 2013. 65 f. Dissertação (Mestrado em Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/12801
identifier_str_mv BARROS, Marcus Vinicius Cavalcanti. Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação. 2013. 65 f. Dissertação (Mestrado em Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013.
url https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/12801
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFRN
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/1/DesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/6/Marcus%20VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf.txt
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/8/DesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf.txt
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/7/Marcus%20VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf.jpg
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/12801/9/DesenvolvimentoSistemaMisto_Barros_2013.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 5d46e76949be4c4eb0ad9dfdafb24bcb
5ebe74e464189b89406bac8538defa9d
5ebe74e464189b89406bac8538defa9d
3670870e26475052bda9bc46ea5cdd76
3670870e26475052bda9bc46ea5cdd76
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802117820094349312