Comportamento térmico e mecânico de compósitos cimentícios contendo quitosana para aplicação em poços de petróleo sujeitos à injeção de vapor

dc.contributor.advisorMartinelli, Antonio Eduardo
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.authorCosta, Filipe Johnatan Martins Dantas
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.referees1Ferreira, Evans Paiva da Costa
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Freitas, Júlio Cézar de Oliveira
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.contributor.referees3Oliveira, Petrus D'Amorim Santa Cruz
dc.contributor.referees3IDpt_BR
dc.contributor.referees4Souza, Wendell Rossine Medeiros de
dc.contributor.referees4IDpt_BR
dc.date.accessioned2020-03-20T18:07:47Z
dc.date.available2020-03-20T18:07:47Z
dc.date.issued2019-10-15
dc.description.abstractOil wells cementing requires pastes possessing mechanical properties that are capable of supporting crack growth and propagation to ensure casing integrity. Steam injection wells are considered critical due to the high temperature, which can cause changes in the chemical and physical properties of hydrated Portland cement products. Failures in the integrity of the cement sheath increase the risk of negative environmental impacts. Polymers are capable of increasing the interaction between hydrated phases by forming films in cement pastes. Chitosan is a biopolymer and has been studied as an additive for mortars and concretes in the construction industry, acting as a thickener and retarder and capable of reducing pore volume. The aim of this study was to evaluate the thermal and mechanical behavior of chitosan-containing cementitious composites for cementing oil wells subjected to steam injection. Formulations containing up to 5% by weight of chitosan solution were evaluated in fresh and hardened state. The mixtures were cured for 14 days under different conditions. Mechanical compressive and tensile strengths were evaluated by destructive methods. The thermal properties were characterized by heat flow analysis, dilatometry and thermogravimetry. The microstructure was characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Chitosancontaining composites showed improved compressive strength as a result of increasing polymer concentration, being able to absorb up to 50% more energy until fracture compared to a the reference chitosan-free paste. Tensile strength of composites increased after steam injection. Chitosan decreased the dehydration of hydrated calcium silicates, reducing thermal shrinkage and attributing greater thermogravimetric stability to cement pastes. Chitosan showed potential applicability as bio-additive, acting as a dispersed reinforcement in the Portland cement matrix to improve fracture behavior of cement sheaths from steam-injected oil wells.pt_BR
dc.description.resumoA cimentação de poços de petróleo requer pastas que possuam propriedades mecânicas capazes de evitar o surgimento e a propagação de trincas. Poços submetidos à injeção de vapor são considerados críticos devido à elevada temperatura, capaz de causar alterações nas propriedades químicas e físicas dos produtos hidratados de cimento Portland. Falhas na integridade da bainha de cimento aumentam os riscos de impactos ambientais negativos. Os polímeros são capazes de aumentar a interação entre as fases hidratadas, formando filmes em pastas de cimento. A quitosana é um biopolímero e tem sido estudada como aditivo para argamassas e concretos na indústria da construção, atuando como espessante e retardador de pega, capaz de reduzir o volume de poros. O objetivo desse estudo foi avaliar o comportamento térmico e mecânico de compósitos cimentícios contendo quitosana para cimentação de poços de petróleo sujeitos à injeção de vapor. As formulações contendo até 5% em peso de solução de quitosana foram avaliadas no estado fresco e endurecido. As misturas foram curadas por 14 dias sob diferentes condições. As resistências mecânicas à compressão e à tração foram avaliadas por métodos destrutivos. O módulo de elasticidade foi obtido por ultrassom. As propriedades térmicas foram caracterizadas por análise de fluxo de calor, dilatometria e termogravimetria e a microestrutura foi caracterizada por difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Os compósitos contendo quitosana apresentaram resistência à compressão melhorada como resultado do aumento da concentração do biopolímero, sendo capaz de absorver até 50% mais energia até a fratura, em comparação com a pasta de referência sem adição de quitosana. A resistência à tração dos compósitos aumentou depois de submetidos à condição de injeção de vapor. O biopolímero diminuiu a desidratação dos silicatos de cálcio hidratados, diminuindo a retração térmica e atribuindo maior estabilidade termogravimétrica as pastas de cimento. A quitosana apresentou potencial aplicabilidade como bio-aditivo, atuando como reforço disperso na matriz de cimento Portland para melhorar o comportamento à fratura de bainhas de cimento de poços de petróleo sujeitos à injeção de vapor.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationCOSTA, Filipe Johnatan Martins Dantas. Comportamento térmico e mecânico de compósitos cimentícios contendo quitosana para aplicação em poços de petróleo sujeitos à injeção de vapor. 2019. 102f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28606
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectQuitosanapt_BR
dc.subjectCimento Portlandpt_BR
dc.subjectCimentaçãopt_BR
dc.subjectPoço de petróleopt_BR
dc.subjectInjeção de vaporpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.titleComportamento térmico e mecânico de compósitos cimentícios contendo quitosana para aplicação em poços de petróleo sujeitos à injeção de vaporpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Comportamentotermicomecanico_Costa_2019.pdf
Tamanho:
6.16 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Carregando...
Imagem de Miniatura
Baixar