Navegando por Autor "Paiva, Maria das Dores Macedo"
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Tese Otimização e análise mecânica de pastas geopoliméricas para uso em poços sujeitos à injeção cíclica de vapor(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2008-10-28) Paiva, Maria das Dores Macedo; Melo, Dulce Maria de Araújo; Martinelli, Antônio Eduardo; ; http://lattes.cnpq.br/0022988322449627; Toledo Filho, Romildo Dias; ; http://lattes.cnpq.br/5126010316659979; ; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; ; http://lattes.cnpq.br/5126010316659979; Melo, Marcus Antônio de Freitas; ; http://lattes.cnpq.br/5840621182000517; Marinho, érika Pinto; ; http://lattes.cnpq.br/1192938961586608Poços sujeitos à injeção cíclica de vapor apresentam importantes desafios para desenvolvimento de pastas de cimentação, devido principalmente aos esforços de tração causados pelos gradientes térmicos durante a sua vida útil. Falhas em cimentações que empregaram pastas convencionais de elevada resistência à compressão levaram ao emprego de pastas mais flexíveis e/ou dúcteis, com destaque para as pastas de cimento Portland com adição de látex. Recentes pesquisas têm apresentado pastas geopoliméricas como alternativa. Estas pastas cimentantes são baseadas na ativação alcalina de aluminosilicatos amorfos como o metacaulim ou a cinza volante e possuem propriedades vantajosas como alta resistência à compressão, rápido endurecimento e estabilidade térmica. Encontram-se na literatura formulações geopoliméricas básicas que atendem às especificações da indústria de petróleo, incluindo reologia, resistência à compressão e tempo de espessamento. Neste trabalho, desenvolveu-se novas formulações geopoliméricas à base de metacaulim, silicato de potássio, hidróxido de potássio, microssílica e fibra mineral, utilizando o estado da arte em composição química, modelagem de misturas e aditivação para otimizar as propriedades relevantes para a cimentação de poços. Partindo de razões molares consideradas ideais na literatura (SiO2/Al2O3 = 3,8 e K2O/Al2O3 = 1,0), realizou-se um estudo de misturas secas baseado no modelo do empacotamento compressível, obtendo-se um volume ótimo de 6% para o material sólido adicional. Este material (microssílica e fibra mineral) serve tanto como fonte de sílica adicional (no caso da microssílica) quanto reforço mecânico, principalmente no caso da fibra mineral, a qual incrementou a resistência à tração. Realizou-se o primeiro estudo mecânico triaxial desta classe de pastas. Para efeito de comparação, também foi realizado um estudo mecânico de pastas convencionais à base de látex. Apesar de diferenças no modo de ruptura (frágil no caso dos geopolímeros, dúctil no caso das pastas com látex), a superior resistência compressiva uniaxial (37 MPa para a pasta geopolimérica P5 versus 18 MPa para a pasta convencional P2), comportamento triaxial similar (ângulo de atrito 21° para P5 e P2) e menor rigidez (na região elástica 5,1 GPa para P5 versus 6,8 GPa para P2) das pastas geopoliméricas permitiu uma capacidade de absorção de energia (155 kJ/m3 para P5 versus 208 kJ/m3 para P2) comparável entre as duas, sendo que os geopolímeros atuam no regime elástico, sem a microfissuração presente nas pastas com látex. Assim, os geopolímeros estudados neste trabalho devem ser dimensionados para aplicações no regime elástico para evitar fraturas frágeis. Finalmente, a resistência à tração do geopolímero é originalmente pobre (1,3 MPa para a pasta geopolimérica P3) devido à sua estrutura frágil. Entretanto, após a aditivação desse sistema com fibra mineral, a resistência à tração do mesmo tornou-se equivalente (2,3 MPa para P5 e 2,1 MPa para P2) à das pastas com látex. A viabilidade técnica das formulações convencionais e geopoliméricas foi avaliada durante toda a vida útil do poço, incluindo os esforços devidos à injeção cíclica de vapor. Esta análise foi feita utilizando um software de simulação à base de elementos finitos. Verificou-se que as pastas convencionais são viáveis até a temperatura de 204°C (400°F) e as geopoliméricas acima de 260°C (500°F)