Desenvolvimento de pastas leves utilizando microesferas ocas de cerâmica para aplicação em cimentação de poços petrolíferos

dc.contributor.advisorBraga, Renata Martins
dc.contributor.advisor-co1Freitas, Júlio Cézar de Oliveira
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-6232-0945pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4603529162393328pt_BR
dc.contributor.authorLima, João Afonso Néo de Andrade
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0652675511327648pt_BR
dc.contributor.referees1Miranda, Cristiane Richard de
dc.contributor.referees2Santiago, Rodrigo César
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6823966481089536pt_BR
dc.date.accessioned2022-08-02T20:57:22Z
dc.date.available2022-08-02T20:57:22Z
dc.date.issued2022-05-23
dc.description.abstractGeopressures are related to the main problems caused during the drilling of wells, and any damage caused to the formations can compromise their safety and economy. Therefore, alternative solutions are needed to control the pressures exerted during the displacement of cement slurries, such as changing their density. One way to reduce the specific mass of the slurries is to use light aggregates in their composition, and among these, the hollow ceramic microsphere has potential for this application. In addition, hollow ceramic microspheres, as they are by-products of coal burning, have a low cost and are environmentally sustainable. Given the above, the objective of this work was to develop slurry designs with low specific weight, using hollow ceramic (fly ash) and silicate microspheres for application in primary cementing operations of oil wells. The hollow ceramic microspheres were characterized by pycnometer, granulometric analysis, XRD, and XRF to determine their class according to ASTMC618−12A. The slurry designs were formulated with specific masses between 11.5 lb/gal and 12.5 lb/gal. The tests were carried out using the practical recommendations of API RP 10B-2 and PROCELAB. According to the stability tests, sodium silicate had the most significant influence on the cohesion of the particles, with a concentration of 0.3 gpc being the most suitable for systems that contain light aggregates in their composition. The studied systems showed compressive strength results between 3.0 and 13.5 Mpa in 24 hours of curing, satisfactory results for slurries with low specific mass, proving the potential of partial replacement of Portland cement by industrial waste, making its application more sustainable and less expensive.pt_BR
dc.description.resumoAs geopressões estão relacionadas aos principais problemas ocasionados durante a perfuração de poços e, quaisquer danos que sejam causados às formações podem comprometer sua segurança e economicidade. Portanto, são necessárias soluções alternativas para controlar as pressões exercidas durante o deslocamento de pastas de cimento, como alterar sua massa específica. Uma maneira de se reduzir a massa específica das pastas é utilizando agregados leves em sua composição e, dentre estes, a microesfera oca de cerâmica apresenta potencial para essa aplicação. Além disso, as microesfereras ocas de cerâmica, por serem subprodutos da queima do carvão mineral, possuem baixo custo, além de serem ambientalmente sustentáveis. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho consistiu em desenvolver pastas com baixa massa específica, utilizando microesferas ocas de cerâmicas (fly ash) e silicato, para aplicação em operações de cimentação primária de poços petrolíferos. As microesferas ocas de cerâmica foram caracterizadas por ensaios de picnometria, análise granulométrica, DRX, MEV e FRX para determinação da sua classe conforme ASTM-C618−12A. As pastas foram formuladas com massas específicas entre 11,5 e 12,5 lb/gal, visando aplicação em poços com zonas de baixo gradiente de fratura. Os ensaios de caracterização tecnológica seguiram os procedimentos estabelecidos pela API RP 10B-2 e PROCELAB. De acordo com os ensaios de estabilidade, o silicato de sódio apresentou maior influência na coesão das partículas, sendo a concentração de 0,3 gpc a mais adequada para os sistemas que contém agregados leves em sua composição. Os sistemas estudados apresentaram resistência à compressão entre 3,0 e 13,5 Mpa em 24 h de cura, resultados satisfatórios para pastas com baixa massa específica, comprovando a potencialidade da substituição parcial do cimento Portland pelo rejeito industrial, tornando sua aplicação sustentável e de menor custo.pt_BR
dc.description.sponsorshipAgência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP)pt_BR
dc.identifier.citationLIMA, João Afonso Néo de Andrade. Desenvolvimento de pastas leves utilizando microesferas ocas de cerâmica para aplicação em cimentação de poços petrolíferos. 2022. 83f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48994
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectCimentaçãopt_BR
dc.subjectFly ashpt_BR
dc.subjectMicroesferaspt_BR
dc.subjectPastas levespt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleDesenvolvimento de pastas leves utilizando microesferas ocas de cerâmica para aplicação em cimentação de poços petrolíferospt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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