Análise da Carbonatação em Geopolímeros para aplicação em poços de Petróleo

dc.contributor.advisorChiavone Filho, Osvaldo
dc.contributor.advisor-co1Freitas, Júlio Cézar de Oliveira
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1324-9705
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2357217530716519
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2621516646153655
dc.contributor.authorFernandes, Laura Eloy
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4345358182018794
dc.contributor.referees1Chiavone Filho, Osvaldo
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2621516646153655
dc.contributor.referees2Freitas, Júlio Cézar de Oliveira
dc.contributor.referees2IDhttps://orcid.org/0000-0003-1324-9705
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2357217530716519
dc.contributor.referees3Batista, Willame Gomes da Silva
dc.contributor.referees3IDhttps://orcid.org/0000-0003-1293-7688
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0592299905652957
dc.date.accessioned2025-07-17T12:58:53Z
dc.date.available2025-07-17T12:58:53Z
dc.date.issued2025-06-25
dc.description.abstractGeopolymers have been widely studied as a promising alternative to Portland cement for well cementing applications in the oil and gas industry. Their synthesis does not involve calcination processes, resulting in a significant reduction in associated CO₂ emissions, making them a more environmentally sustainable option. It is worth noting that Portland cement production is responsible for approximately 7% of global anthropogenic carbon dioxide emissions. In addition to the lower environmental impact, geopolymers exhibit superior physico-chemical properties in several aspects, including higher compressive strength, lower permeability, greater compatibility with drilling fluids, and enhanced resistance to acidic environments, such as those containing carbon dioxide (CO₂) and hydrogen sulfide (H₂S), commonly found in deep geological formations. However, within the context of oil well cementing, carbonation is one of the main degradation mechanisms affecting cementitious materials, potentially compromising the structural integrity and long-term durability of the cement sheath. Considering this issue, the present study conducted an in-depth literature review on the behavior of geopolymers under the carbonation process. It was concluded that geopolymer paste formulations with higher calcium content (such as calcium hydroxide) achieve lower carbonation depth due to the formation of calcium silicate hydrate (C–S–H) gel, which is the main component responsible for the mechanical strength of cementitious materials. Furthermore, it was found that the use of calcium in the composition ensures a higher pH, providing buffering against the carbon dioxide responsible for carbonation, and consequently promoting greater CO₂ neutralization within the paste. Therefore, geopolymeric cementitious paste formulations incorporating ground granulated blast furnace slag and calcium hydroxide play a promising role in enhancing the carbonation resistance of geopolymers.
dc.description.resumoOs geopolímeros têm sido amplamente estudados como uma alternativa promissora ao cimento Portland para aplicações na cimentação de poços de petróleo. Sua síntese não envolve processos de calcinação, o que resulta em uma significativa redução nas emissões de CO₂ associadas, posicionando-os como uma opção ambientalmente mais sustentável. Além disso, a produção de cimento Portland é responsável por aproximadamente 7% das emissões globais de dióxido de carbono de origem antropogênica. Além do menor impacto ambiental, os geopolímeros apresentam propriedades físico-químicas superiores em diversos aspectos, incluindo maior resistência à compressão, menor permeabilidade, maior compatibilidade com fluidos de perfuração e elevada resistência a ambientes ácidos, como aqueles contendo dióxido de carbono (CO₂) e sulfeto de hidrogênio (H₂S), comuns em formações geológicas profundas. Entretanto, no contexto da cimentação de poços petrolíferos, a carbonatação representa um dos principais mecanismos de degradação dos materiais cimentícios, podendo comprometer a integridade estrutural e a durabilidade da bainha de cimento ao longo do tempo. Considerando essa problemática, o presente trabalho realizou uma análise bibliográfica aprofundada sobre o comportamento dos geopolímeros frente ao processo de carbonatação, concluindo que as formulações de pastas geopoliméricas com maior conteúdo de cálcio (como hidróxido de cálcio) em sua composição obtêm menor profundidade de carbonatação devido a formação do gel silicato de cálcio hidratado, principal constituinte responsável pela resistência mecânica do material cimentício. Além disso, constatou-se que a utilização de cálcio na composição garante um pH mais alto, havendo o tamponamento do dióxido de carbono responsável pela carbonatação, e consequentemente, uma maior neutralização do CO₂ na pasta. Dessa forma, formulações de pastas cimentícias geopoliméricas com escória de alto forno e hidróxido de cálcio têm um papel promissor no aumento da resistência a carbonatação do geopolímero.
dc.identifier.citationFERNANDES, Laura Eloy. Análise da Carbonatação em Geopolímeros para aplicação em poços de Petróleo. Orientador: Osvaldo Chiavone Filho. 2025. 46. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/64467
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBrazil
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia Química
dc.publisher.initialsUFRN
dc.publisher.programEngenharia Química
dc.subjectGeopolímero
dc.subjectCimentação
dc.subjectCarbonatação
dc.subjectSustentabilidade
dc.subject.cnpqENGENHARIAS
dc.titleAnálise da Carbonatação em Geopolímeros para aplicação em poços de Petróleo
dc.title.alternativeAnalysis of Carbonation in Geopolymers for Application in Oil Wells
dc.typebachelorThesis

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