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Título: Avaliação da degradação de pastas de cimento aditivadas com sílica, em ambientes de alta concentração de dióxido de carbono
Autor(es): Ventura, Rafael Augusto
Palavras-chave: Cimento;Poços de petróleo;Sílica flour;Dióxido de carbono;Carbonatação
Data do documento: 27-Jul-2015
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: VENTURA, Rafael Augusto. Avaliação da degradação de pastas de cimento aditivadas com sílica, em ambientes de alta concentração de dióxido de carbono. 2015. 54f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015.
Resumo: In oil well cementation casing is very important because in addition to ensuring the safety of the well so that it does not collapse, it also promotes the isolation of the rock formations so that there is communication between the adjacente fluids. Thus, it is important that the cement matrix has structural and chemical stability. Carbon dioxide has been an agent that this stability is compromised. In particular oil fields, it can be found in large quantities and in ideal conditions for carbonation and subsequent degradation of the cement matrix, in order to compromise the hydraulic seal between the formations, and may also form preferential paths of fluid to exit the formation the annular space of the oil well. The silica flour has been used frequently in wells that are subjected to high temperatures, be the case in very deep or those which are injected steam as an alternative for enhanced recovery of heavy oil reservoirs. Based on the above, this study aims to evaluate the influence of environments rich in CO2 in the chemical stability of the cement matrix containing silica flour. Pastes containing silica flour and cured for 30 days under temperature of 65°C and pressure of 3000psi (20,7MPa) were prepared. After curing, some of the samples were analyzed chemically and part subjected to CO2 atmosphere in an autoclave for 30 and 60 days and analyzed after this carbonation process. The samples were characterized by Xray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy by Fourier transform (FTIR) and thermogravimetry (TG). The cement pastes cured for 60 days showed the greater carbonated area. The samples cured in saturated CO2 environment suffered greater carbonation compared to samples cured in supercritical environment, which is directly related to CO2 concentration in the environment. Infrared spectra showed characteristic bands of carbonation products cement matrix, with stretch carbonate group at a wavelength of 875cm-1, which is characteristic of calcite. The images obtained by SEM it can be observed the presence of crystal of aragonite (CaCO3). The effect of carbonation in oil wells can greatly affect the microstructure of the cement matrix may compromise the hydraulic seal the well.
metadata.dc.description.resumo: Em um poço de petróleo, a cimentação dos revestimentos tem grande importância, pois ela garante a segurança do poço, para que este não colapse, como também promove o isolamento das formações rochosas para que não ocorra comunicação entre os fluidos adjacentes. Desta forma, é importante que a matriz de cimento possua estabilidade estrutural e química. O dióxido de carbono tem sido um agente que tem comprometido essa estabilidade, pois em determinados campos petrolíferos, ele pode ser encontrado em grandes quantidades e em condições ideais para a carbonatação e posterior degradação da matriz de cimento, de forma a comprometer o selo hidráulico entre as formações, podendo também formar caminhos preferenciais de saída de fluidos da formação para o espaço anular do poço de petróleo. A sílica flour tem sido utilizada com grande frequência em poços que estão sujeitos a altas temperaturas, sejam os de elevadas profundidades ou no caso daqueles onde são injetados vapor como alternativa para recuperação avançada em reservatórios de óleo pesado. Com base no exposto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência de ambientes ricos em CO2 na estabilidade química da matriz do cimento contendo sílica flour. Foram preparadas pastas contendo sílica flour e curadas por 30 dias sob temperatura de 65ºC e 3000psi de pressão. Após a cura, parte das amostras foram analisadas quimicamente e outra parte submetida à atmosfera de CO2 em uma autoclave, por 30 e 60 dias, e posteriormente analisadas após este processo de carbonatação. As amostras foram caracterizadas por difração de raios x (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e termogravimetria (TG). As pastas cimentícias curadas por 60 dias foram as que apresentaram uma maior área carbonatada. As amostras curadas em ambiente de CO2 saturado sofreram uma maior carbonatação em relação as amostras curadas em ambiente supercrítico, o que está diretamente relacionado à concentração de CO2 do meio. Os espectros de infravermelho apresentaram bandas características dos produtos de carbonatação da matriz do cimento, com estiramento do grupo carbonato no comprimento de onda de 875cm-1, que é característico da calcita. Nas imagens obtidas por MEV pode-se observar a presença de cristais de aragonita (CaCO3). O efeito da carbonatação em poços petrolíferos pode afetar consideravelmente a microestrutura da matriz de cimento podendo comprometer o selo hidráulico do poço.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/20437
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