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Título: Avaliação de compatibilidade entre pasta de cimento e fluido de perfuração não-aquoso utilizados em poços petrolíferos
Autor(es): Soares, Angelo Araújo
Palavras-chave: Pasta de cimento;Fluido de perfuração;Surfactante;Molhabilidade
Data do documento: 29-Dez-2014
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: SOARES, Angelo Araújo. Avaliação de compatibilidade entre pasta de cimento e fluido de perfuração não-aquoso utilizados em poços petrolíferos. 2014. 91f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
Resumo: Compatibility testing between a drilling fluid and a cement slurry is one of the steps before an operation of cementing oil wells. This test allows us to evaluate the main effects that contamination of these two fluids may cause the technological properties of a cement paste. The interactions between cement paste and drilling fluid, because its different chemical compositions, may affect the cement hydration reactions, damaging the cementing operation. Thus, we carried out the study of the compatibility of non-aqueous drilling fluid and a cement slurry additives. The preparation procedures of the non-aqueous drilling fluid, the cement paste and completion of compatibility testing were performed as set out by the oil industry standards. In the compatibility test is evaluated rheological properties, thickening time, stability and compressive strength of cement pastes. We also conducted analyzes of scanning electron microscopy and X-ray diffraction of the mixture obtained by the compatibility test to determine the microstructural changes in cement pastes. The compatibility test showed no visual changes in the properties of the cement paste, as phase separation. However, after the addition of nonaqueous drilling fluid to cement slurry there was an increased amount of plastic viscosity, the yield point and gel strength. Among the major causative factors can include: chemical reaction of the components present in the non-aqueous drilling fluid as the primary emulsifier, wetting agent and paraffin oil, with the chemical constituents of the cement. There was a reduction in the compressive strength of the cement paste after mixing with this drilling fluid. Thickening test showed that the oil wetting agent and high salinity of the non-aqueous fluid have accelerating action of the handle of the cement paste time. The stability of the cement paste is impaired to the extent that there is increased contamination of the cement slurry with the nonaqueous fluid. The X-ray diffraction identified the formation of portlandite and calcium silicate in contaminated samples. The scanning electron microscopy confirmed the development of the identified structures in the X-ray diffraction and also found the presence of wells in the cured cement paste. The latter, formed by the emulsion stability of the drilling fluid in the cement paste, corroborate the reduction of mechanical strength. The oil wetting agent component of the non-aqueous drilling fluid, the modified cement hydration processes, mainly affecting the setting time.
metadata.dc.description.resumo: O teste de compatibilidade entre um fluido de perfuração e uma pasta de cimento é uma das etapas que antecedem uma operação de cimentação de poços de petróleo. Este teste permite avaliar os principais efeitos que uma contaminação destes dois fluidos pode ocasionar as propriedades tecnológicas de uma pasta de cimento. As interações entre uma pasta de cimento e um fluido de perfuração, devido suas diferentes composições químicas, podem comprometer as reações de hidratação do cimento, prejudicando a operação de cimentação. Desta forma, realizou-se o estudo da compatibilidade de um fluido de perfuração não-aquoso e uma pasta de cimento aditivada. Os procedimentos de preparação do fluido de perfuração não-aquoso, da pasta de cimento e de realização do teste de compatibilidade foram realizados conforme estabelecido por normas da indústria do petróleo. Neste teste de compatibilidade avaliou-se as propriedades reológicas, o tempo de espessamento, a estabilidade e a resistência à compressão das pastas de cimento. Realizou-se também análises de microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X das misturas obtidas pelo teste de compatibilidade para se determinar as modificações microestruturais nas pastas de cimento. O teste de compatibilidade não apresentou mudanças visuais nas propriedades da pasta de cimento, como a separação de fases. Entretanto, após a adição de fluido de perfuração não-aquoso à pasta de cimento houve um aumento do valor da viscosidade plástica, do limite de escoamento e da força gel. Dentre os principais fatores causadores pode-se citar: a reação química dos componentes presentes no fluido de perfuração não-aquoso, como o emulsificante primário, o agente óleo molhante e a parafina, com os constituintes químicos do cimento. Houve uma redução da resistência mecânica à compressão da pasta de cimento após a mistura com este fluido de perfuração. O teste de espessamento demonstrou que o agente óleo molhante e a alta salinidade do fluido nãoaquoso possuem ação aceleradora do tempo de pega da pasta de cimento. A estabilidade da pasta de cimento é prejudicada à medida que ocorre o aumento da contaminação da pasta de cimento com o fluido não-aquoso. A difração de raios X identificou a formação da portlandita e silicato de cálcio nas amostras contaminadas. A microscopia eletrônica de varredura confirmou o desenvolvimento das estruturas identificadas na difração de raios X e constatou também a presença de microcavidades na pasta de cimento curada. Estas últimas, formadas pela estabilização da emulsão do fluido de perfuração na pasta de cimento, corroboram com à redução da resistência mecânica. O agente óleo molhante, componente do fluido de perfuração não-aquoso, modificou os processos de hidratação do cimento, afetando principalmente o tempo de pega
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/19670
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