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Título: Avaliação da influência de cinza da casca de arroz em cimentos para poços de petróleo submetidos à injeção de vapor
Autor(es): Santiago, Rodrigo Cesar
Palavras-chave: Cimento;Cinza da casca de arroz;Injeção de vapor;Retrogressão.
Data do documento: 28-Abr-2014
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: SANTIAGO, Rodrigo Cesar. Avaliação da Influência de Cinza da Casca de Arroz em Cimentos para Poços de Petróleo Submetidos à Injeção de Vapor. 2014. 100f. Tese (Doutorado Em Ciência E Engenharia De Materiais) - Centro De Ciências Exatas E Da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
Resumo: Reservoirs that present highly viscous oils require methods to aid in their recovery to the surface. The elev ated oil viscosity hinders its flow through porous media and conventional recovery methods have not obtained significant efficiency. As such, the injection of steam into the reservoir through an injection well has been the most widely used method of therma l recovery, for it allows elevated volumes of recovery due to the viscosity reduction of the oil, facilitating the oil’s mobility within the rock formation and consequently into the production well where it will be exploited. On the other hand, the injecti on of vapor not only affects the fluids found in the rock pores, but the entire structure that composes the well where it is injected due to the high temperatures used in the process. This temperature increment is conducted to the cement, found in the annu lus, responsible for the isolation of the well and the well casing. Temperatures above 110 ̊C create new fazes rich in calcium in the cement matrix, resulting in the reduction of its permeability and the consequential phenomenon of mechanical resistance ret rogression. These alterations generate faults in the cement, reducing the well’s hydraulic isolation, creating insecurity in the operations in which the well will be submitted as well as the reduction of its economic life span. As a way of reducing this re trograde effect, this study has the objective of evaluating the incorporation of rice husk ash as a mineral additive substitute of silica flour , commercially utilized as a source of silica to reduce the CaO/SiO 2 ratio in the cement pastes submitted to high temperatures in thermal recovery. Cement pastes were formulated containing 20 and 30% levels of ash, apart from the basic paste (water + cement) and a reference paste (water + cement + 40% silica flour) for comparison purposes. The tests were executed th rough compression resistance tests, X - Ray diffraction (XRD) techniques, thermogravimetry (TG), scanning electron microscopy (SEM) and chemical anal ysis BY X - ray fluorescence (EDS) on the pastes submitted to cure at low temperatures (45 ̊C) for 28 days following a cure at 280 ̊C and a pressure of 2,000 PSI for 3 days, simulating vapor injection. The results obtained show that the paste containing 30% r ice shell ash is satisfactory, obtaining mechanical resistance desired and equivalent to that of the paste containing 40% silica flour, since the products obtained were hydrated with low CaO/SiO 2 ratio, like the Tobermorita and Xonotlita fases, proving its applicability in well subject to vapor injection.
metadata.dc.description.resumo: Reservatórios que apresentam óleos muito viscosos necessitam de métodos que auxiliem a recuperação dos mesmos até a superfície. A elevada viscosidade do óleo dificulta o seu fluxo no meio poroso e métodos convencionais de recuperação não têm obtido eficiência significativa. Com isto, a injeção de vapor no reservatório, através de um poço injetor, tem sido o método térmico de recuperação de óleo mais utilizado, por permitir elevados fatores de recuperação, pois reduz a viscosidade do óleo, facilitando sua mobilidade pela rocha e consequente entrada no poço produtor por onde será elevado. Em contrapartida, a injeção do vapor afeta não só os fluidos contidos nos poros das rochas, mas também toda a estrutura que compõe o poço por onde é injetado, devido à alta temperatura empregada no processo. Este incremento de temperatura é sentido pelo cimento responsável pelo isolamento da parede do poço e revestimento metálico alocado no mesmo, devido esta alta temperatura atuar na formação de novas fases ricas em cálcio, ocasionando redução de sua permeabilidade e consequente fenômeno da retrogressão de sua resistência mecânica. Estas alterações geram falhas no cimento, reduzindo o isolamento hidráulico do poço, propiciando a haver insegurança nas operações que o poço venha a ser submetido, bem como redução de sua vida econômica. Como forma de reduzir o efeito da retrogressão, este trabalho teve como objetivo avaliar a incorporação de cinza da casca de arroz como aditivo mineral substituinte da sílica four, comercialmente utilizada, como fonte de sílica para reduzir a razão CaO/SiO2 das pastas de cimento submetidas a altas temperaturas na recuperação térmica. Foram formuladas pastas de cimento apresentando teores de cinza de 20 e 30 %, além de uma pasta padrão (água + cimento) e uma pasta referência (água + cimento + sílica flour) como efeito comparativo. As avaliações foram realizadas através de ensaios de resistência à compressão, técnica de difração de raios-X (DRX), termogravimetria (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise química por fluorescência de raios-X (EDS) nas pastas submetidas à cura a baixa temperatura (45 °C) por 28 dias seguido de cura a 280 °C e uma pressão de 2.000 PSI por 3 dias, simulando injeção de vapor. Os resultados obtidos mostraram que a pasta contendo 30 % de cinza da casca de arroz foram satisfatórios, obtendo resistência mecânica desejável e equivalente à resistência mecânica da pasta contendo 40 % de sílica flour, devido a terem sido obtidos produtos de hidratação com baixa relação Ca/Si, como as fases Tobermorita e Xonotlita, para a aplicação em poços sujeitos à injeção de vapor.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/19247
Aparece nas coleções:PPGCEM - Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais

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