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Title: Influência da adição de cinza do bagaço de cana calcinada em sistemas de pastas para cimentação de poços petrolíferos
Authors: Galvão, Lornna Lylian de Araujo
Keywords: Cimentação de poços. Cimento Portland. Cinza de biomassa da cana-de-açúcar. Atividade pozolânica;Well cementing. Portland cement. Sugarcane biomass bagasse ash. Pozzolanic activity
Issue Date: 31-Jan-2014
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: GALVÃO, Lornna Lylian de Araujo. Influência da adição de cinza do bagaço de cana calcinada em sistemas de pastas para cimentação de poços petrolíferos. 2014. 120 f. Dissertação (Mestrado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
Portuguese Abstract: A operação de cimentação é uma das etapas mais importantes no processo de perfuração de poços de petróleo e tem a função primordial de promover a vedação hidráulica entre as diversas zonas permeáveis atravessadas pelo poço. No entanto, vários problemas podem ocorrer com a bainha de cimento, seja durante a cimentação primária ou no decorrer do período produtivo do poço. Cimentos de baixa resistência podem causar trincas na bainha de cimento e comprometer a integridade mecânica do anular, resultando em contaminação de lençóis freáticos e zonas produtoras. Várias pesquisas comprovam que cinzas de biomassa, em particular, as geradas pela indústria sucroalcooleira apresentam atividade pozolânica e podem ser adicionadas na composição das pastas cimentantes em diversas aplicações, proporcionando benefícios nas propriedades mecânicas, no rendimento e na durabilidade do cimento. Dada a importância de um aditivo de baixo custo e que aumenta as propriedades mecânicas em uma operação de cimentação de poços, este trabalho objetivou potencializar o uso da cinza de biomassa da cana-de-açúcar (CBCC) como material pozolânico, avaliar os mecanismos de atuação desta nas propriedades de pastas de cimento e aplicar este material em sistemas de pastas destinadas à cimentação de um poço com 800 m de profundidade e gradiente geotérmico de 1,7 °F/100 pés, tanto para as operações de cimentação primária quanto corretiva (squeeze). Para isso, foram realizados métodos de beneficiamento da cinza através dos processos de moagem, peneiramento e requeima (calcinação) e, em seguida, a caracterização por fluorescência de raios-X, DRX, TG/DTG, superfície específica, granulometria a laser e massa específica. Além disso, a atividade pozolânica da cinza, adicionada ao cimento nas concentrações de 0% (pasta padrão), 20% e 40% BWOC, foi avaliada pelo índice da atividade pozolânica com a cal e com o cimento Portland. A avaliação da atividade pozolânica através das análises de DRX, TG/DTG e resistência à compressão comprovaram a reatividade do material e indicaram que a adição de 20% de cinza na composição das pastas produz melhorias em até 34% das propriedades mecânicas da pasta endurecida. As propriedades das pastas avaliadas através dos ensaios de propriedades reológicas, perda de filtrado, água livre, estabilidade, tempo de espessamento e resistência à compressão (UCA) mostraram-se satisfatórias e indicaram a viabilidade da utilização da cinza na composição das pastas de cimento para poços de petróleo
Abstract: Cementing operation is one of the most important stages in the oil well drilling processes and has main function to form hydraulic seal between the various permeable zones traversed by the well. However, several problems may occur with the cement sheath, either during primary cementing or during the well production period. Cements low resistance can cause fissures in the cement sheath and compromise the mechanical integrity of the annular, resulting in contamination of groundwater and producing zones. Several researches show that biomass ash, in particular, those generated by the sugarcane industry have pozzolanic activity and can be added in the composition of the cementing slurries in diverse applications, providing improvements in mechanical properties, revenue and cement durability. Due to the importance of a low cost additive that increases the mechanical properties in a well cementing operations, this study aimed to potentiate the use of sugarcane bagasse ash as pozzolanic material, evaluate the mechanisms of action of this one on cement pastes properties and apply this material in systems slurries aimed to cementing a well with 800 m depth and geothermal gradient of 1.7 °F/100 ft, as much primary cementing operations as squeeze. To do this, the ash beneficiation methods were realized through the processes of grinding, sifting and reburning (calcination) and then characterization by X-ray fluorescence, XRD, TG / DTG, specific surface area, particle size distribution by laser diffraction and mass specific. Moreover, the ash pozzolanic activity added to the cement at concentrations of 0%, 20% and 40% BWOC was evaluated by pozzolanic activity index with lime and with Portland cement. The evaluation of the pozzolanic activity by XRD, TG / DTG and compressive strength confirmed the ash reactivity and indicated that the addition of 20% in the composition of cement slurries produces improvement 34% in the mechanical properties of the slurry cured. Cement slurries properties evaluated by rheological measurements, fluid loss, free fluid, slurry sedimentation, thickening time and sonic strength (UCA) were satisfactory and showed the viability of using the sugarcane ash in cement slurries composition for well cementing
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/13000
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