Desenvolvimento de sistemas à base de sulfato de cálcio para aplicação em poços de petróleo

dc.contributor.advisorFreitas, Júlio Cézar de Oliveira
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2357217530716519pt_BR
dc.contributor.authorPereira, Dennys Salvino Sérgio
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4352453763974107pt_BR
dc.contributor.referees1Costa, Bruno Leonardo de Sena
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8841158786789727pt_BR
dc.contributor.referees2Rodrigues, Marcos Allyson Felipe
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5453593230706116pt_BR
dc.contributor.referees3Souza, Miguel Ângelo Fonseca de
dc.contributor.referees3IDpt_BR
dc.contributor.referees4Santiago, Rodrigo César
dc.contributor.referees4IDpt_BR
dc.contributor.referees4Latteshttp://lattes.cnpq.br/6823966481089536pt_BR
dc.date.accessioned2021-02-12T18:05:38Z
dc.date.available2021-02-12T18:05:38Z
dc.date.issued2019-12-12
dc.description.abstractThe Portland Cement (PC) production is directly linked to different environmental impacts. Those impacts are associated with different extraction phases going from the raw material stage to the clinquerization stage, having the emission of large volumes of CO2 and very high energy utilized. The search to alternative cement materials may have similar technological properties and with less aggression to the environment, has become the target of several segments to Portland Cement industry. Calcium sulfate hemi-hydrate (HH) is a binder with reduced environmental impacts linked to both its production and use, presented as a less aggressive material to the environment. Calcium sulfate systems can be used both in their pure form and can have their properties improved upon partial replacement by Portland cement and other materials can also be used as an agent of pozzolanic activity, as a Rice Husk Ash (RHA). This paper is aimed to develop and analyze systems based on pure calcium sulfate and with the addition of Portland Cement and Rice Husk Ash (RHA), as an alternative to the formulations used in cementation of wells shallow of Petroleum. For the development of this study, slurrys with water/gypsum factors (FAGs) between 0.5-0.6 were prepared, being submitted to different cures ages (24 hours, 7 and 28 days) and temperatures (27, 38 and 60ºC). The slurrys were aditived using a handle retarder (sodium tetraborate) and superplasticizer (polycarboxylate), in order to obtain the technological properties required for application in the petroleum industry. These formulations were evaluated through tests of compressive strength, rheological parameters and permeability, besides the use of thermal characterization techniques (TG / DTG), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM-EDS) HH and its formulations with CCA and CP. The results showed that the system based on pure calcium sulfate type HH-α and HH-β with 30% substitution for CCA and cement, present satisfactory results of compressive strength, with higher values, compared to the PC formulation traditionally used in cementing operations. The systems showed technological properties applicable to operations for wells with low depth (500-800 m) and/or initial stages of deeper wells with softer conditions of temperature and pressure. In addition, there is the matrix cost factor, in which HH is usually 60-70% cheaper than the CP currently used.pt_BR
dc.description.resumoA produção de cimento Portland está diretamente associada a diferentes impactos ambientais, relacionados desde as fases de extração da matéria prima até a fase de clinquerização, tais como a emissão de grandes volumes de CO2 e o elevado gasto energético. A busca por materiais alternativos ao cimento, que possam apresentar propriedades tecnológicas semelhantes e com uma menor agressão ao meio ambiente, se tornou alvo de vários seguimentos da indústria que fazem uso do cimento Portland. O sulfato de cálcio hemihidratado (HH) é um aglomerante com reduzidos impactos ambientais atrelados tanto a sua produção quanto a sua utilização, se mostrando como um material menos agressivo ao meio ambiente se comparado ao cimento. Os sistemas de sulfato de cálcio podem ser utilizados tanto em sua forma pura, como podem ter suas propriedades melhoradas com a substituição parcial pelo cimento Portland e por outros materiais como a cinza da casca do arroz, como um agente de atividade pozolânica. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e analisar sistemas à base de sulfato de cálcio puro e com a adição da cinza da casca do arroz (CCA) e do cimento Portland (CP), como alternativa as formulações utilizadas em diferentes cenários de cimentação de poços rasos de petróleo. Para o desenvolvimento deste estudo foram preparadas pastas com fatores água/gesso (FAGs) entre 0,5-0,6, sendo as mesmas submetidas a diferentes idades de curas (24 horas, 7 e 28 dias) e temperaturas (27, 38 e 60oC). As pastas foram aditivadas, utilizando retardador de pega (tetraborato de sódio) e superplastificante (policarboxilato), visando a obtenção das propriedades tecnológicas requeridas para aplicação na indústria de petróleo. Tais formulações foram avaliadas através de ensaios de resistência à compressão, parâmetros reológicos e permeabilidade, além do uso de técnicas de caracterização térmica (TG/DTG), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV – EDS) para o HH puro e suas formulações com CCA e CP. Os resultados obtidos mostraram que o sistema à base de sulfato de cálcio puro tipo HH-α e do HH-β com substituição de 30% por CCA e cimento, apresentam resultados de resistência compressiva bastante satisfatórios, com valores superiores frente a formulação de CP, tradicionalmente utilizada nas operações de cimentação. Os sistemas apresentaram propriedades tecnológicas aplicáveis em operações para poços com baixa profundidade (500-800 m) e/ou fases iniciais de poços mais profundos com condições mais brandas de temperatura e pressão. Somando a isso se tem o fator custo da matriz, em que o HH costuma ser em média 60-70% mais barato que o CP utilizado atualmente.pt_BR
dc.identifier.citationPEREIRA, Dennys Salvino Sérgio. Desenvolvimento de sistemas à base de sulfato de cálcio para aplicação em poços de petróleo. 2019. 83f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31519
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 QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectSulfato de cálciopt_BR
dc.subjectCimento Portlandpt_BR
dc.subjectCinza da casca do arrozpt_BR
dc.subjectPoço de petróleopt_BR
dc.subjectCimentação de poçospt_BR
dc.titleDesenvolvimento de sistemas à base de sulfato de cálcio para aplicação em poços de petróleopt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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