Influência dos constituintes do LC³ em pastas para cimentação de poços de petróleo

dc.contributor.advisorNóbrega, Ana Cecilia Vieira da
dc.contributor.advisor-co1Freitas, Júlio Cézar de Oliveira
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0003-1118-1911
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3109732203611868
dc.contributor.authorSantos, Lilian Alaide Souzapt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5070958575939550
dc.contributor.referees1Moraes, Edgar Perinpt_BR
dc.contributor.referees2Santiago, Rodrigo César
dc.contributor.referees3Braga, Glauco Soarespt_BR
dc.date.accessioned2025-05-28T23:53:21Z
dc.date.available2025-05-28T23:53:21Z
dc.date.issued2024-05-31
dc.description.abstractThe use of blends with lower clinker content in their composition (Limestone Calcined Clay Cement – LC³) has gained prominence in recent years, primarily due to the significant CO2 emissions associated with clinker production in the cement industry. Therefore, developing blends with reduced clinker content, like Portland cement and utilizing abundant and naturally available materials, is innovative as it becomes both environmentally and economically viable. This study developed slurries intended for oil well cementing, using LC³ blends with varying cement percentages. The influence of LC³ components, namely Portland Class G cement, metakaolin, dolomitic limestone filler, and alpha gypsum, was evaluated via Response Surface Methodology for slurries with a specific gravity of 14.2 lb/gal (1.66 g/cm³). Additionally, the impact of LC³ slurry materials on essential oil well cementing properties (rheological parameters and compressive strength at 8 hours, 24 hours, and 7 days of curing) were studied. After a detailed analysis of these properties, along with a literature review, an optimized and promising LC³ slurry was developed. However, its high plastic viscosity and final gel strength require corrective additives. The optimized LC³ blend (55% Portland Class G cement, 23% metakaolin, 16% dolomitic limestone filler, and 6% gypsum) produced an LC³ slurry with consistencies of 23 Bc and 20 Bc at 27 °C and 52 °C, respectively, and a setting time of 5 hours. The porosity of this slurry at 24 hours of curing was 55.0525% of its volume, significantly reducing at 7 and 28 days to 9.0511% and 3.3306%, respectively. The permeability of the slurry at 24 hours of curing was 7.4106 mD, decreasing to 0.0051 mD and 0.0026 mD at 7 and 28 days, respectively. Uniaxial compressive strength tests performed on 11 LC³ slurries, derived from the experimental design, demonstrated their satisfactory and promising nature. The lowest compressive strengths for these slurries were 7.79 MPa and 17.04 MPa, while the highest were 10.68 MPa and 23.68 MPa, at 24 hours and 7 days, respectively. These results confirm that LC³ slurry can potentially be applicable for oil well cementing in the future.
dc.description.resumoA utilização de blendas (misturas) com menores teores de clínquer em sua composição (Limestone Calcined Clay Cement – LC³) têm ganhado destaque nos últimos anos, principalmente por haver significativa emissão de CO2 na produção do clínquer na indústria cimenteira. Diante disso, é de caráter inovador o desenvolvimento de blendas que contenham reduzidos percentuais de clínquer, com características semelhantes ao cimento Portland e que utilizem materiais abundantes e disponíveis na natureza, pois dessa maneira, tornam-se viáveis ambientalmente e economicamente. Foi desenvolvido neste trabalho pastas destinadas à cimentação de poços de petróleo, utilizando-se blendas LC³ com percentuais de cimento, e avaliou-se a influência dos componentes do LC3 , quais sejam cimento Portland classe G, metacaulim, filer calcário dolomítico e gesso alfa, via Metodologia de Superfície de Resposta para pastas com massa específica 14,2 lb/gal (1,66 g/cm³). Além do mais, realizou-se o estudo da interferência dos materiais das pastas LC³ sobre as propriedades que são essenciais na cimentação de poços de petróleo (parâmetros reológicos e resistência à compressão a 8 horas, 24 horas e 7 dias de cura). Após uma análise detalhada dessas propriedades, juntamente com uma revisão bibliográfica, foi possível desenvolver uma pasta LC³ otimizada e promissora. Contudo, sua elevada viscosidade plástica e gel final demandam aditivação corretiva. A blenda LC³ otimizada (55% de cimento Portland Classe – G, 23% de metacaulim, 16% de fíler calcário dolomítico e 6% gesso) proporcionou uma pasta LC³ com consistências de 23 Bc e 20 Bc, nas reologias a 27 °C e 52 °C, respectivamente, e um tempo de pega de 5 horas. A porosidade da referida pasta às 24 horas de cura foi de 55,0525% do seu volume, reduzindo substancialmente nas idades 7 e 28 dias, respectivamente, a 9,0511% e 3,3306%. A permeabilidade da pasta com 24 horas de cura apresentou-se com 7,4106 mD, e nas idades de 7 e 28 dias atingiram 0,0051 mD e 0,0026 mD, respectivamente. Os ensaios de resistência à compressão simples realizados para as 11 pastas LC³, advindas do planejamento experimental, demonstraram o quão satisfatórias e promissoras elas são. As menores resistências encontradas paras essas pastas foram 7,79 MPa e 17,04 MPa, e as resistências maiores foram 10,68 MPa e 23,68 MPa, para as idades de 24 horas e 7 dias, respectivamente. Esses resultados confirmam que é possível a pasta LC³ futuramente ser aplicável na cimentação de poços de petróleo.
dc.identifier.citationSANTOS, Lilian Alaide Souza. Influência dos constituintes do LC³ em pastas para cimentação de poços de petróleo. Orientadora: Dra. Ana Cecília Vieira de Nóbrega. 2024. 98f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63732
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBRpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTALpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectMisturas secas
dc.subjectMaterial silicoso
dc.subjectPoço petrolífero
dc.subjectLigantes ternários
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
dc.titleInfluência dos constituintes do LC³ em pastas para cimentação de poços de petróleo
dc.typemasterThesispt_BR

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