Navegando por Autor "Silva, Ítalo Batista da"
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Artigo Dilatometric behavior and crystallographic characterization of Portlandpolyurethane composites for oilwell high-temperature cementing applications(Elsevier, 2018-10) Martinelli, Antonio Eduardo; Silva, Ítalo Batista da; Souza, Wendell Rossine Medeiros de; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; Rodrigues, Marcos Alysson FelipeIn order to improve the behavior of Portland-based oilwell sheath to high-temperature applications and the corresponding thermal gradients, polymeric admixtures can be added. Steam injection, for instance, raises the cement sheath-steel casing interface temperature to ∼300 °C which can be deleterious to the mechanical stability and zonal isolation provided by the cement sheath as a result of cracking of the cement. Polyurethane can be added to the cement to improve its plastic behavior and reduce the thermal expansion mismatch between casing and sheath. However, the use polymeric admixtures, especially as aqueous dispersion, can affect the kinetics of the hydration reactions and, as a consequence, the crystallographic composition and coefficient of thermal expansion of the material. Therefore, the present study aimed at evaluating the effects of the addition of different concentrations of polyurethane on the thermomechanical properties of Portland cement pastes cured at 300 °C from 14 to 90 days. Formulations containing 1 gpc (0.052 kg), 2 gpc (0.102 kg) and 3 gpc (0.153 kg) of polyurethane, respectively named PU1, PU2 and PU3 were prepared according to the American Petroleum Institute guidelines. A standard PU-free slurry was also prepared. X-ray diffraction and dry dilatometric tests were carried out. The results revealed that the curing time does affect the kinetics of hydration of Portlandpolyurethane composites, retarding the formation of high-temperature stable phases, i.e., tobermorite and xonotlite. Moreover, longer curing times were necessary to reveal the improved expansion of the composites with respect to the standard sample. The addition of polyurethane can be pointed as an approach to high-temperature oilwell cement applications, since it reduces the thermal mismatch between cement sheath and steel casing for and retards but do not prevent the formation of xonotliteTese Efeito da adição de Poliuretana (PU) nas propriedades termomecânicas de pastas de Cimento Portland sujeitas a altas temperaturas(2018-07-27) Silva, Ítalo Batista da; Martinelli, Antonio Eduardo; ; ; Leal, Antônio Farias; ; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; ; Souza, Wendell Rossine Medeiros de;Com o intuito de adaptar o cimento Portland para poço a condições de alta temperatura e gradientes térmicos, a aplicação de aditivos de natureza polimérica pode ser uma forma de melhorar seu comportamento termomecânico. O vapor que é normalmente injetado no processo de ciclagem témica fica em torno de 300°C, o que pode danificar a bainha de cimento naturalmente frágil, seja durante injeção ou resfriamento, como resultado da incompatibilidade de expansão térmica entre a bainha de cimento e o revestimento de aço. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da adição de diferentes concentrações de poliuretana (PU) nas propriedades termomecânicas de pastas de cimento submetidas a temperaturas de até 300°C e pressão de 3kpsi (20,7 MPa). Foram preparadas formulações aditivadas com 1 gpc (0,052 kg), 2 gpc (0,102 kg) and 3 gpc (0,153 kg) de poliuretana, denominadas respectivamente de PU1, PU2 e PU3. Também foi preparada uma pasta padrão (sem PU). As pastas foram curadas por 14 dias , 28 dias e 90 dias, sendo que durante os últimos três dias de cada uma das curas as amostras passaram pelas condições de ciclagem térmica na temperatura de até 300 ºC e pressão de 3 kpsi. As propriedades mecânicas das pastas curadas foram analisadas por resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, frequência de ressonância para o cálculo do coeficiente de Poisson e ensaio ultrassônico para o cálculo do módulo de elasticidade. As propriedades térmicas foram investigadas através do coeficiente de expansão térmica linear (CET) no ensaio de dilatometria e também por meio do analisador das propriedades térmicas no estudo da capacidade térmica, condutividade térmica e do calor específico nas pastas em todos os tempo de cura. Realizou-se também análise termogravimétrica (TG) para monitorar a variação de massa nas mesmas condições temperatura e taxa de aquecimento da dilatometria. As amostras foram caraterizadas, ainda, por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV - FEG). Os resultados de resistência à compressão e de resistência à tração demonstraram leve redução de valores com adição de poliuretana e com 90 dias de cura o padão de comportamento das composições foi similar ao com 14 e 28 dias. Com 28 dias de cura, as amostras apresentaram bom comportamento elástico, evidenciado pelos valores do módulo de elasticidade e do coeficiente de Poisson, 16,5 GPa e 0,22 (a pasta de referência obteve 17,6 GPa de módulo elástico e Poisson de 0,20). Após 28 e 90 dias, as amostras apresentaram somente elevados picos de xonotlite, fase que confere maior estabilidade ao cimento de acordo com dados da literatura. A presença de poliuretana também afetou o coeficiente de expansão térmica dos materiais no ensaio de dilatometria, uma vez que sua presença diminui a cinética de hidratação das amostras. Dessa forma, os resultados mostraram que as propriedades termomecânicas das formulações aditivadas com PU foram satisfatórios comparados com a pasta padrão, principalmente com 28 e 90 dias de cura, apresentando melhor estabilidade na caracterização cristalográfica e morfológica, no estudo da resistência à compressão e à tração, no comportamento plástico (elástico) e dilatométrico, pois diminuíram a incompatibilidade térmica entre a bainha de cimento e o revestimento de aço. Além disso, reduz o comportamento frágil do cimento, contribuindo de maneira geral para o comportamento termomecânico do material da bainha submetido a altas temperaturas e gradientes.