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Avaliação dos efeitos da adição de nanossílicas em pó e coloidal em pastas de cimento Portland

Dantas, Márcio Henrique de Oliveira 28 August 2013 (has links)
Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-04T18:53:23Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Márcio Henrique de Oliveira Dantas.pdf: 2579053 bytes, checksum: 23bae20fa10429ef7f6345e0627ecf67 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T18:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Márcio Henrique de Oliveira Dantas.pdf: 2579053 bytes, checksum: 23bae20fa10429ef7f6345e0627ecf67 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-28 / Nos últimos anos, o uso de nanopartículas em materiais cimentícios tem recebido atenção especial com o propósito de fabricar materiais com novas funcionalidades, além das vantagens ambientais e econômicas. Entre as nanopartículas de uso comum em materiais cimentícios está a nanossílica, no entanto, há controvérsias na literatura científica vigente no que diz respeito às condições de mistura, à formulação, ao seu percentual de substituição ao cimento, aos seus respectivos efeitos nas propriedades das pastas de cimento Portland e, ainda, à sua dispersão na matriz cimentícia. Nesse cenário, este trabalho teve como objetivo verificar os efeitos da adição da nanossílica, em pó (NSP) e no estado coloidal (NSC), em substituição parcial ao cimento, sobre algumas propriedades da pasta de cimento Portland, no estado fresco e endurecido. O grau de hidratação e auxílio na identificação de novas fases hidratadas formadas nas pastas também foi avaliado pela perda de massa em ataque ácido. As NSP e NSC foram adicionadas ao sistema em percentuais de 0,25%, 0,50% e 1,0% em substituição à massa de cimento. As alterações da pasta no estado fresco com a utilização da NSP e NSC foram avaliadas através da viscosidade cinemática (ASTM D1200, 2010) e tempo de pega (ABNT NM 65, 2003). Já as alterações no estado endurecido foram avaliadas através da resistência à compressão (ASTM C109/ C109M, 2012) e perda de massa. Foi observado aumento da viscosidade cinemática com o aumento do percentual das nanossílicas, sendo mais acentuado com a nanossílica coloidal, em especial na formulação contendo 1,0%. De forma geral, os tempos de pega inicial e final diminuíram com o acréscimo de nanossílica, provavelmente proporcionado pelo aumento da reatividade das reações de hidratação, devido a nanossílica possuir uma alta área superficial. Devido às altas dispersões dos resultados, não foi possível concluir se houve algum aumento significativo da resistência à compressão nas misturas contendo ambas as nanossílicas, em relação à amostra de referência. Também não foram observadas diferenças significativas nesse parâmetro em função das duas formas de nanossílica avaliadas. Apesar de ter havido aceleração das reações de hidratação, os resultados do ataque ácido teve comportamento inverso ao esperado: maior perda de massa das amostras contendo ambas as formas de nanossílica. Provavelmente, isto pode ser explicado pelo aumento dos poros das amostras contendo nanossílica, o que facilitou a difusão do ataque ácido apara o interior das amostras, e pelo fato da nanossílica poder formar mais Portlandita, fase prioritária mais susceptível ao ataque ácido.
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Estudo de pastas de cimento Portland com adições de cinzas de carvão mineral para uso na cimentação de poços de petróleo / Study of Portland cement pastes with additions of ashes of coal for use in oil well cementing

Cirino, Miguel Adriano Gonçalves 21 October 2016 (has links)
CIRINO, M. A. G. Estudo de pastas de cimento Portland com adições de cinzas de carvão mineral para uso na cimentação de poços de petróleo. 2016. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-05-05T10:35:32Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-16T17:19:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T17:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) Previous issue date: 2016-10-21 / Among the Portland cements used for the cementing of oil wells in Brazil, the CPP Class G and the Special Class CPP stand out. These have more factory control, logistical and production costs than ordinary cements. The formulated pastes, with cements for civil construction, do not meet the normative requirements of the Brazilian Institute for regulamentation NBR 9831/2006, especially regarding the compressive strength. In order to improve the compressive strength properties of the pulps, it is necessary to modify its microstructure. For this purpose, it is possible to make use of mineral additives, such as the ash from mineral coal combustion, which in the state of Ceará is abundant as a residue from the Pecém thermoelectric plants, becoming an environmental liability and an economic problem for companies. The aim of this research is to study the feasibility of using CPII F 32 and CP V cements, with lower production and distribution costs than cements for oil wells, with partial replacement of cements by two types of mineral coal ashes CV1 (gray ash) and CV2 (light gray), in the proportions of 0% (paste without additions), 5% and 10% by mass of the cement, for application in well cementing with pulps formulated with density of 14.5 lb / gal (1.737 g / cm 3). In order to evaluate the formulated pastes, mineral cements and ashes were characterized in terms of chemical, physical and microstructural aspects, as well as formulated pastes for physic-chemical requirements and technological API tests (consistometry, free water content, (NBR 9831 (2006) and API SPEC 10A (2002)), In addition to evaluate the evolution of the compressive strength at the ages of 24 hours, 7 days and 28 days at the curing temperature of 38 ° C. It is concluded that the formulated pastes presented good results in terms of free water content, consistometry and compressive strength with 8 hours of curing, besides developing good compressive strength at 28 days, with results close to or higher than the pastes formulated with the cements Portland CPP grade G and Special Grade CPP, at a pulp density of 14.5 lb / gal, when compared to similar searches. The results allow the feasibility of the use of pulps formulated for application in shallow oil wells, especially for the CPV10CV2 pulp, with better results for API technological tests / Dentre os cimentos Portland utilizados para a cimentação de poços de petróleo no Brasil, destacam-se o CPP Classe G e o CPP Classe Especial. Os quais possuem maior controle fabril, custos logísticos e de produção do que os cimentos comuns. As pastas formuladas, com cimentos para construção civil, não atendem aos requisitos normativos da NBR 9831/2006, sobretudo quanto à resistência à compressão. Para se melhorar as propriedades de resistência à compressão das pastas se faz necessário modificar sua microestrutura, para tal, pode-se fazer uso de adições minerais, como as cinzas da combustão de carvão mineral que no estado de Ceará encontra-se em abundância como resíduo industrial proveniente das termelétricas do Pecém, tornando-se um passivo ambiental e um problema econômico para as empresas. Assim, esta pesquisa tem como objetivo o estudo da viabilidade de utilização dos cimentos CPII F 32 e CP V, com menor custo de produção e distribuição do que os cimentos para poços de petróleo, com substituição parcial dos cimentos por dois tipos de cinzas de carvão mineral, CV1 (cinza de fundo) e CV2 (cinza leve), nas proporções de 0% (pastas sem adições), 5% e 10% em massa do cimento, para aplicação em cimentação de poços de petróleo com pastas formuladas com densidade de 14,5 lb/gal (1,737 g/cm³). Para se avaliar as pastas formuladas, inicialmente caracterizou-se os cimentos e as cinzas de carvão mineral quanto aos aspectos químicos, físicos e microestruturais, e as pastas formuladas quanto aos requisitos físico–químicos e ensaios tecnológicos API (consistometria, teor de água livre, resistência à compressão na idade de 8 horas), baseadas na NBR 9831 (2006) e API SPEC 10A (2002), além de avaliar a evolução da resistência à compressão nas idades de 24 horas, 7 dias e 28 dias à temperatura de cura de 38°C. Conclui-se que as pastas formuladas apresentaram bons resultados quanto ao teor de água livre, consistometria e resistência à compressão com 8 horas de cura, além de desenvolver boa resistência à compressão aos 28 dias, com resultados próximos ou superiores às pastas formuladas com os cimentos Portland CPP classe G e CPP Classe Especial, para a uma densidade de pasta de 14,5 lb/gal, quando comparados com pesquisas semelhantes. Os resultados possibilitam a viabilidade do uso das pastas formuladas para aplicação em cimentação de poços de petróleo rasos, sobretudo para a pasta CPV10CV2, com melhores resultados paras os ensaios tecnológicos API
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Influ?ncia do tempo de adi??o do policarboxilato em pastas de cimento Portland para cimenta??o de po?os petrol?feros

Pereira, Dennys Salvino S?rgio 10 July 2015 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-22T15:10:01Z No. of bitstreams: 1 DennysSalvinoSergioPereira_DISSERT.pdf: 3075551 bytes, checksum: e6d5511e1a1ab53ec644ffbc4a7e448e (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-27T19:21:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DennysSalvinoSergioPereira_DISSERT.pdf: 3075551 bytes, checksum: e6d5511e1a1ab53ec644ffbc4a7e448e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-27T19:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DennysSalvinoSergioPereira_DISSERT.pdf: 3075551 bytes, checksum: e6d5511e1a1ab53ec644ffbc4a7e448e (MD5) Previous issue date: 2015-07-10 / Pastas de cimento utilizadas em opera??es de cimenta??o de po?os petrol?feros s?o preparadas conforme as caracter?sticas especificas de cada po?o. As propriedades f?sicas requeridas para cada formula??o de pasta dependem das condi??es de temperatura e press?o do po?o a ser cimentado. As propriedades reol?gicas das pastas s?o par?metros de importante controle para a efici?ncia no deslocamento e posicionamento da pasta durante a opera??o de cimenta??o. Um dos principais tipos de aditivo utilizado para a adequa??o das propriedades reol?gicas das pastas de cimento ? o aditivo dispersante. O presente trabalho tem como objetivo estudar, a influ?ncia da varia??o do tempo de adi??o do policarboxilato (0, 5, 10 e 15 minutos) em pastas de cimento, considerando os per?odos iniciais de hidrata??o das part?culas de cimento como ponto fundamental para uma melhor atua??o do aditivo dispersante. Foram preparadas pastas com densidade fixada em 15,6 lb/gal (1,87 g/cm3) e concentra??es de policarboxilato variando entre 0,01 gpc at? 0,05 gpc, a temperatura de circula??o (BHCT) de 51?C e temperatura est?tica (BHST) de 76? C. As pastas foram caracterizadas a partir de ensaios reol?gicos, volume de filtrado, tempo de espessamento e resist?ncia ? compress?o para formula??es. Foram tamb?m realizados ensaios de Difra??o de raios-X (DRX) e Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV). Os resultados mostraram que a adi??o do policaboxilato ap?s 15 minutos reduziu em 70 % os valores dos par?metros reol?gicos. De acordo com resultados de DRX e MEV, a adi??o do dispersante, ap?s 15 minutos, n?o influenciou as rea??es qu?micas e a consequente forma??o dos produtos de hidrata??o do cimento. / Cement pastes used in cementing oil wells operations are prepared according to the specific characteristics of each well. The physical properties requested for each folder formulation depend on the temperature and pressure of the well to be cemented. The rheological properties of the pulp are important control parameter for efficiency in transportation and positioning the folder during the cementing operation. One of the main types of additive used for the adjustment of rheological properties of cement pastes is the dispersant additive. This work aims to study the influence of variation of the time of addition of the polycarboxylate (0, 5, 10 and 15 minutes) in cement pastes, considering the initial periods of hydration of cement particles as fundamental point for better performance dispersant additive. Pastes were prepared with a density set at 15.6 lb/gal (1.87 g/cm3) and polycarboxylate concentrations ranging from 0.01 gpc to 0.05 gpc circulation temperature (BHCT) of 51?C and static temperature (BHST) of 76 C. The pastes were characterized from a rheological measurements, volume filtered, thickening time and resistance to compression formulations. Also were carried out tests Diffraction X-ray (XRD) and Scanning Electron Microscopy (MEV). The results showed that the addition of policaboxilato after 15 minutes decreased by 70% the values of rheological parameters. According to results of DRX and MEV, the addition of dispersant after 15 minutes did not affect the chemical reactions and subsequent formation of cement hydration products. A study of the economic feasibility to realize the financial benefits of the technique, which can be seen only with the use of the technique in this work to reduce the cost of production of cement paste was carried out, can get up to $ 1015.00 for each folder 100 barrels produced with said formulations.
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Influ?ncia da vermiculita expandida na formula??o de pastas leves para evitar a migra??o de g?s em cimenta??o de po?os petrol?feros

Nunes, Eduardo Raimundo Dias 10 February 2014 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoRDN_TESE.pdf: 2710171 bytes, checksum: 09b5f50c7446d0f076dc4edac8718d45 (MD5) Previous issue date: 2014-02-10 / The gas migration during the cementing of wells is one of the main problems of oil wells engineering. Its occurrence can cause severe problems since shortly to loss of control of the well after cementation. Recently, 20/04/2010 In an accident of major proportions in the Gulf of Mexico, among other factors, faulty cementing operation provided the gas migration, causing the accident, in which 11 people died and 17 were injured occurred. Besides the serious consequences that can be caused by gas migration, remediation of the problem, which is made by injecting cement in damaged areas, usually involves additional costs and is not always effective. Therefore, preventing gas migration to be preferred. Some methods are used to prevent the migration of the pressurized gas as the annular space, application of pressure pulses, reducing the height of the cement column compressible cement pastes of low permeability, pastes and to control free filtered water, and binders of thixotropic cement expandable and flexible. Thus, the cement pastes used to prevent gas migration must meet the maximum these methods. Thus, this study aimed to formulate a cement paste to prevent gas migration, using the expanded vermiculite, and evaluate the behavior of the folder trials necessary for use in oil wells. Free water content, rheological properties, compressive strength, loss of liquid phase sedimentation of solids, specific weight, thickening time and gas migration: The following tests were performed. The results show that meets the specifications paste formulated for use in oil wells and the use of expanded vermiculite contribute to the absorption of free water, thixotropy and low density. The absorption of free water is proven to result in zero percentage test free water content, thixotropy is observed with the high value of the initial gel strength (Gi) in testing rheological properties and low density is proven in test weight specific / A migra??o de g?s durante a cimenta??o de po?os ? um dos principais problemas da engenharia de po?os de petr?leo. Sua ocorr?ncia pode causar desde problemas pouco severos at? a perda de controle do po?o ap?s a cimenta??o. Recentemente, Em 20/04/2010 ocorreu um acidente de grandes propor??es no Golfo do M?xico, que dentre v?rios fatores, a falha na opera??o de cimenta??o proporcionou a migra??o de g?s, causando o acidente, onde 11 pessoas morreram e 17 ficaram feridas. Al?m das s?rias consequ?ncias que podem ser causadas pela migra??o de g?s, a remedia??o do problema, que ? feita pela inje??o de cimento nas zonas danificadas, geralmente envolve custos adicionais e nem sempre ? efetiva. Por isso, a preven??o da migra??o de g?s deve ser preferida. Alguns m?todos s?o utilizados para evitar a migra??o de g?s como a pressuriza??o do espa?o anular, aplica??o de pulsos de press?o, redu??o da altura da coluna de cimento, cimento compress?vel, pastas de baixa permeabilidade, pastas com controle de filtrado e ?gua livre, e pastas de cimento tixotr?picas, expans?veis e flex?veis. Deste modo, as pastas de cimento utilizadas para evitar migra??o de g?s devem atender ao m?ximo estes m?todos. Assim, este trabalho teve como objetivo formular uma pasta de cimento para evitar a migra??o de g?s, utilizando a vermiculita expandida, e avaliar o comportamento da pasta em ensaios necess?rios ? utiliza??o em po?os petrol?feros. Foram realizados os seguintes ensaios: teor de ?gua livre, propriedades reol?gicas, resist?ncia a compress?o, perda da fase liquida, sedimenta??o dos s?lidos, peso especifico, tempo de espessamento e migra??o de g?s. Os resultados mostram que a pasta formulada atende as especifica??es para utiliza??o em po?os de petrol?feros e que a utiliza??o da vermiculita expandida contribuiu para a absor??o da ?gua livre, tixotropia e baixa densidade. A absor??o da ?gua livre ? comprovada com o resultado de porcentagem zero no ensaio de teor de ?gua livre, a tixotropia ? verificada com o alto valor da for?a gel inicial (Gi) no ensaio de propriedades reol?gicas e a baixa densidade ? comprovada no ensaio de peso especifico
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Influência da adição de biopolímeros e hidroxiapatita em pastas de cimento contendo sílica para cimentação de poços de petróleo / Influence of adding biopolymers and hydroxyapatite cement containing pulp of silica for oil well foundation

Santos, Ivory Marcos Gomes dos 20 February 2017 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Portland cement pastes are applied in the cementing of oil wells in sedimentary saliferous basins in regions called Pre-Salt. Usually, silica amounts are added to cement slurries to reduce portlandite formation, what increases the chemical reactivity of cemented regions before chemical attacks. However, little is known about the application of other types of materials, such as natural polymers, for example chitosan and sodium alginate, and hydroxyapatite, which can be extracted from fish scales. The influence of the addition of hydroxyapatite from fish scales, chitosan and sodium alginate in silica-containing cement pastes, which were prepared and hydrated with sea water, was evaluated in this study. After 28 days of hydration at room temperature, it was observed that the cement paste prepared only with silica exhibited a higher percentage of portlandite compared to that prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate. These cement pastes were evaluated before solutions of sodium chloride (NaCl), sulfuric acid (H2SO4), as well as in production water under different experimental conditions. The results indicated that in cement pastes were still anhydrous compounds, which had not been hydrated. Thus, the cement pastes continued to be hydrated during the immersion tests. In the analysis, it was observed that the paste prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate, showed to be more resistant in presence of the chemical attacks, due to having smaller amounts of portlandite. / Pastas de cimento Portland são aplicadas na cimentação de poços de petróleo em bacias sedimentares salíferas em regiões denominadas de Pré-Sal. Normalmente, quantidades de sílica são adicionadas as pastas de cimento, para diminuir a formação de portlandita, que aumenta a reatividade química das regiões cimentadas frente a ataques químicos. No entanto, sabe-se pouco sobre a aplicação de outros tipos de materiais, como polímeros naturais, a exemplo de quitosana e alginato de sódio, e hidroxiapatita, que pode ser extraída de escamas de peixes. No presente estudo, avaliou-se a influência da adição de hidroxiapatita proveniente de escamas de peixes, quitosana e alginato de sódio em pastas de cimento contendo sílica, que foram preparadas e hidratadas com água do mar. Após 28 dias de hidratação à temperatura ambiente, observou-se que a pasta de cimento preparada somente com sílica exibiu maior percentual de portlandita em comparação daquela que foi preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio. Essas pastas de cimento foram avaliadas frente a soluções de cloreto de sódio (NaCl), ácido sulfúrico (H2SO4), bem como em água de produção, sob diferentes condições experimentais. Os resultados indicaram que, nas pastas de cimento ainda haviam compostos anidros, que não tinham sido hidratados. Assim sendo, as pastas de cimento continuaram sendo hidratadas durante a realização dos testes de imersão. Nas análises, observou-se que a pasta preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio, mostrou-se mais resistente frente aos ataques químicos, por apresentar menores quantidades de portlandita.
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Influência da adição de biopolímeros e hidroxiapatita em pastas de cimento contendo sílica para cimentação de poços de petróleo / Influence of adding biopolymers and hydroxyapatite cement containing pulp of silica for oil well foundation

Santos, Ivory Marcos Gomes dos 20 February 2017 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Portland cement pastes are applied in the cementing of oil wells in sedimentary saliferous basins in regions called Pre-Salt. Usually, silica amounts are added to cement slurries to reduce portlandite formation, what increases the chemical reactivity of cemented regions before chemical attacks. However, little is known about the application of other types of materials, such as natural polymers, for example chitosan and sodium alginate, and hydroxyapatite, which can be extracted from fish scales. The influence of the addition of hydroxyapatite from fish scales, chitosan and sodium alginate in silica-containing cement pastes, which were prepared and hydrated with sea water, was evaluated in this study. After 28 days of hydration at room temperature, it was observed that the cement paste prepared only with silica exhibited a higher percentage of portlandite compared to that prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate. These cement pastes were evaluated before solutions of sodium chloride (NaCl), sulfuric acid (H2SO4), as well as in production water under different experimental conditions. The results indicated that in cement pastes were still anhydrous compounds, which had not been hydrated. Thus, the cement pastes continued to be hydrated during the immersion tests. In the analysis, it was observed that the paste prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate, showed to be more resistant in presence of the chemical attacks, due to having smaller amounts of portlandite. / Pastas de cimento Portland são aplicadas na cimentação de poços de petróleo em bacias sedimentares salíferas em regiões denominadas de Pré-Sal. Normalmente, quantidades de sílica são adicionadas as pastas de cimento, para diminuir a formação de portlandita, que aumenta a reatividade química das regiões cimentadas frente a ataques químicos. No entanto, sabe-se pouco sobre a aplicação de outros tipos de materiais, como polímeros naturais, a exemplo de quitosana e alginato de sódio, e hidroxiapatita, que pode ser extraída de escamas de peixes. No presente estudo, avaliou-se a influência da adição de hidroxiapatita proveniente de escamas de peixes, quitosana e alginato de sódio em pastas de cimento contendo sílica, que foram preparadas e hidratadas com água do mar. Após 28 dias de hidratação à temperatura ambiente, observou-se que a pasta de cimento preparada somente com sílica exibiu maior percentual de portlandita em comparação daquela que foi preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio. Essas pastas de cimento foram avaliadas frente a soluções de cloreto de sódio (NaCl), ácido sulfúrico (H2SO4), bem como em água de produção, sob diferentes condições experimentais. Os resultados indicaram que, nas pastas de cimento ainda haviam compostos anidros, que não tinham sido hidratados. Assim sendo, as pastas de cimento continuaram sendo hidratadas durante a realização dos testes de imersão. Nas análises, observou-se que a pasta preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio, mostrou-se mais resistente frente aos ataques químicos, por apresentar menores quantidades de portlandita.
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Síntese e caracterização de pastas de cimento aditivadas com resinas epóxi análises cinéticas, termodinâmicas e calorimétricas

Tavares, Andrea Macleybiane Gois 05 March 2010 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cement has been used in the world, presenting a wide versatility. However, due to its chemical nature, it is subject to several types of chemical damages, especially for agents of acidic nature. With the purpose of increase its life-time, new cement slurries have been modified with the addition of specific additives. The objective of this work is to modify cement slurries with epoxy resins, which promote higher resistance of those materials in relation to acid attacks. Three cement slurries were synthesized with epoxy resins (GY, PY-1 and PY-2) and a standard slurries, which was composed by cement and water (w/c = 0,5). The syntheses were performed according to the API recommendations. After 30 days of hydration, the samples were characterized by XDR, FTIR and thermal analysis (TG and DSC). The slurries characterization has suggested the presence of low amounts of portlandita (Ca(OH)2) in the slurry with the higher content of polymerized epoxy resin. The hydration processes of the cement slurries were studied by heat-conduction microcalorimetry. The energetic and enthalpic hydration data were all exothermic in nature. It was verified that the addition of the polymers delayed the processes of hydration of the slurries, decreasing the flow of heat released as a function of the amount of added resin. The cumulative heat release curves have shown the presence of multilinearity of the kinetic processes. The hydration microcalorimetric data were well fitted to the multistep Avrami kinetic model. A kinetic study of HCl interaction with the new slurries were performed by the batch methodology at 25, 35, 45 e 55°C. The Avrami kinetic model also appears to be the most efficient in describing the kinetic isotherms. It was observed that the kinetic constants of interaction of the acid with the slurries increased with the increase of temperature and decreased as a function of the amount of resin added in the slurries. The speed of reaction of the cement slurries with HCl was determined from the kinetic parameters obtained by the Avrami model. Speed reaction in the order of 10-3 mol.g.h-1 were found for the standard slurry and of the order of 10-5 mol.g.h-1 for the slurries with the epoxy resins. In general, the analysis of the kinetic parameters indicated that increasing the resin amount in the composition of the slurries reduced the reaction speed and increased the resistance of those slurries to the acid attack. / O cimento é um dos materiais mais utilizados no mundo, apresentando uma larga versatilidade. No entanto, devido à sua natureza química, está sujeito a vários tipos de desgastes, especialmente por agentes de natureza ácida. Com a finalidade de prolongar o tempo de vida útil desse material, buscam-se novas formulações de pastas de cimento através da adição de aditivos específicos. O objetivo deste trabalho é a modificação de pastas de cimento com resinas epóxi, as quais promovem maior resistência desses materiais frente aos ataques ácidos. Foram sintetizadas três pastas de cimento com resinas epóxi (GY, PY-1 e PY-2) e uma pasta padrão, composta de cimento e água. Para preparação utilizaram-se dois tipos de resinas epóxi, uma do tipo bisfenol-A e seu endurecedor de isoforonodiamina (GY) e outra, uma combinação do bisfenol-F e do bisfenol-A com endurecedor de poliamidoamina (PY-1 e PY-2). Após 30 dias de hidratação, as amostras foram caracterizadas por DRX, FTIR e por análise térmica (TG e DSC). A caracterização das pastas sugeriu a presença de baixas quantidades de portlandita (Ca(OH)2) nas composições com maior porcentagem de resina epóxi. Os processos de hidratação das pastas de cimento foram estudados por calorimetria isotérmica. Os dados energéticos de entalpia de hidratação foram todos de natureza exotérmica. Foi verificado que a adição do polímero retardou o processo de hidratação das pastas, reduzindo o fluxo de calor liberado em função da porcentagem de resina adicionada. As curvas de liberação do fluxo de calor mostraram a presença de vários processos cinéticos distintos. Os dados de hidratação foram bem ajustados ao modelo cinético de Avrami. O estudo cinético de interação de HCl com as pastas de cimento foi realizado pelo método de batelada nas temperaturas de 25, 35, 45 e 55°C. O modelo cinético de Avrami também foi o que mais se mostrou eficiente em descrever as isotérmicas cinéticas. Foram observados que as constantes cinéticas de interação do ácido com as pastas aumentaram com o aumento da temperatura, e diminuíram em função do aumento da quantidade de polímero adicionado nas pastas. A velocidade de reação das pastas de cimento com o HCl foi estimada a partir dos parâmetros cinéticos obtidos pelo modelo de Avrami. Foram verificados valores de velocidade de reação da ordem de 10-3 mol.g.h-1 para a pasta padrão e da ordem de 10-5 mol.g.h-1 para as pastas aditivadas. Em geral, a análise dos parâmetros cinéticos indicou que o aumento da porcentagem de resina na composição das pastas reduziu a velocidade de reação e, aumentou a resistência dessas pastas ao ataque ácido.
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An?lise do comportamento reol?gico de pastas de cimento contendo res?duos de pneu para po?os de petr?leo / Analysis of the rheological behavior of cement pastes containing tire residues for oil wells

Melo, Abimael Lopes de 20 March 2009 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AbimaelLM.pdf: 1998740 bytes, checksum: 3bd1ad1da777ebc532ac1fcc9b0a96f4 (MD5) Previous issue date: 2009-03-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The low tenacity presented by the Portland cement pastes used in the oil wells cementation has been motivating several researches with attention focused on alternative materials. Additives have been developed to generate flexible pastes with mechanical resistance capable to support the expansions and retractions of the metallic covering of the wells that submit to the steam injection, technique very used to increase the recovery factor in oil reservoirs with high viscosity. A fresh paste with inadequate rheological behavior may commit the cementation process seriously, involving flaws that affect the performance of the paste substantially in the hardened state. This work proposes the elaboration and the rheological analysis of Portland cement pastes with addition of residues of rubber tire in several proportions, with the aim of minimizing the damages provoked in the hem cementing of these wells. By thermogravimetric analysis, the particles of eraser that go by the sieve of 0,5mm (35 mesh) opening and treated superficially with NaOH solution of 1 mol/L presented appropriate thermal resistance for wells that submit to thermal cyclic. The evaluation of the study based on the results of the rheological analysis of the pastes, complemented by the mechanical analysis, thickening, stability, tenor of free water and filtrate loss, being used as parameter a paste reference, without rubber addition. The results showed satisfactory rheology, passive of few corrections; considerable loss of mechanical resistance (traction and compression), compensated by earnings of tenacity, however with established limits for its application in oil wells; satisfactory stability, free water and thickening time / A baixa tenacidade apresentada pelas pastas de cimentos Portland utilizadas na cimenta??o de po?os de petr?leo tem motivado v?rias pesquisas voltadas para materiais alternativos. Aditivos t?m sido desenvolvidos para gerar pastas flex?veis e com resist?ncia mec?nica capaz de suportar as expans?es e retra??es do revestimento met?lico dos po?os que se sujeitam ? inje??o de vapor, t?cnica muito utilizada para aumentar o fator de recupera??o em reservat?rios de ?leo com alta viscosidade. Uma pasta fresca com comportamento reol?gico inadequado pode comprometer seriamente o processo de cimenta??o, implicando em falhas que afetam substancialmente o desempenho da pasta no estado endurecido. Este trabalho prop?e a elabora??o e a an?lise reol?gica de pastas de cimento Portland com adi??o de res?duos de borracha de pneu em diversas propor??es, com o objetivo de minimizar os estragos provocados na bainha cimentante destes po?os. Por an?lise termogravim?trica, as part?culas de borracha passantes na peneira de abertura 0,5 mm (35 mesh) e tratadas superficialmente com solu??o 1 mol/L de NaOH, apresentaram resist?ncia t?rmica adequada para po?os sujeitos ? ciclagem t?rmica. A avalia??o do estudo baseou-se nos resultados da an?lise reol?gica das pastas, complementadas pela an?lise mec?nica, espessamento, estabilidade, teor de ?gua livre e perda de filtrado, utilizando-se como par?metro uma pasta refer?ncia, sem adi??o de borracha. Os resultados mostraram reologia satisfat?ria, passiva de poucas corre??es; consider?vel perda de resist?ncia mec?nica (tra??o e compress?o), compensada por ganho de tenacidade, por?m dentro dos limites estabelecidos para sua aplica??o em po?os de petr?leo; satisfat?ria estabilidade, ?gua livre e tempo de espessamento
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Desenvolvimento de um sistema misto de pasta ? base de geopol?mero e cimento portland para corre??o de perda de circula??o

Barros, Marcus Vinicius Cavalcanti 18 February 2013 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcus VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf: 2643130 bytes, checksum: 5d46e76949be4c4eb0ad9dfdafb24bcb (MD5) Previous issue date: 2013-02-18 / The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ?), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 ?C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m?) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downhole / A engenharia de materiais abrange processos e produtos envolvendo v?rias ?reas da engenharia, permitindo que sejam preparados materiais que atendam a v?rias necessidades de novos produtos. Neste caso, este trabalho tem por objetivo estudar um sistema de pasta composto por cimento e geopol?meros, que possa contribuir para a resolu??o de um problema de engenharia que envolve diretamente a explora??o de po?os de petr?leo sujeitos ? perda de circula??o. Para corrigi-la, j? foi proposto na literatura o uso de materiais granulares, fibrosos, redu??o da densidade do fluido de perfura??o ou pasta de cimento e at? mesmo sistemas mistos de fluidos misturados na superf?cie ou no fundo do po?o. Neste trabalho, foi proposto o desenvolvimento de um sistema misto de pastas, sendo o primeiro ? base de cimento Portland e o segundo ? base de geopol?mero. A pasta ? base de cimento, foi formulada com baixa massa espec?fica e aditivos extendedores, 12,0 lb/gal (1,438 g/cm?), apresentando grande car?ter tixotr?pico. Essa pasta foi aditivada com nanoss?lica, em concentra??es de 0,5; 1,0 e 1,5 gpc (66,88; 133,76 e 200,64 L/m3) e CaCl2, em concentra??es de 0,5; 1,0 e 1,5 %. A segunda pasta se constitui ? base de geopol?mero, sendo formulada a partir das raz?es molares de 3,5 (nSiO2/nAl2O3); 0,27 (nK2O/nSiO2); 1,07 (nK2O/nAl2O3) e 13,99 (nH2O/nK2O). E por fim, foi realizada a mistura desses dois sistemas, visando sua aplica??o para corre??o de perda de circula??o. Para caracterizar os precursores foram utilizadas as t?cnicas de DRX, FRX, FTIR e titula??o. Foram realizados os ensaios de caracteriza??o baseados na API RP10B para ambas as pastas puras. Ensaios de resist?ncia ? compress?o foram realizados ap?s a cura por 24 horas, 7 e 28 dias ? 58 ?C, para os sistemas de pasta de cimento e geopol?mero, separadamente. A partir das misturas, foi realizado o ensaio de misturabilidade e caracteriza??es microestruturais (DRX, TG e MEV). Os resultados mostraram que a nanoss?lica, quando combinada ao CaCl2 modificou as propriedades reol?gicas da pasta de cimento e a partir da concentra??o de 1,5 gpc (200,64 L/m?) foi poss?vel se obter sistemas est?veis. A mistura dos sistemas ocasionou uma modifica??o da microestrutura do material, atrav?s do favorecimento da rea??o de geopolimeriza??o em detrimento da hidrata??o da fase C3S, com isso, a produ??o das fases Portlandita e C-S-H foram prejudicadas. Atrav?s dos ensaios de misturabilidade, devido ao reduzido tempo de pega das misturas, pode-se concluir que o sistema misturado, pode ser aplicado para tamponar zonas de perda de circula??o quando misturado no fundo do po?o
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Durabilidade de pastas de cimento contendo a rede polimérica Epoxy-Etilenodiamina : avaliações em ambientes aquosos quimicamente agressivos / Durability of cement slurries containing epoxyethylenediamine polymeric network : evaluations in aggressive chemically aqueous environments

Santos, Danilo Oliveira 17 October 2017 (has links)
Cement slurries are used in oil wells to isolate the production area from the rock formation. An important property of these materials is their durability. Due to the interactions of the cement slurries with aggressive media in the oil wells, the durability can be threatened or lost. Cement slurries modified with polymers are promising materials candidates for cementing oil wells. Thus, it is necessary to evaluate new materials in hostile environments. In this work, new cement slurries were prepared with the Epoxy resin and the ethylenediamine hardener in two different media: distilled water and sea water. The new slurries were tested for their mechanical properties and characterized before and after interaction with the following media: production water, hydrochloric acid solution and mud acid solution. After 365 days of contact with the production water, the modified slurries showed greater chemical and mechanical resistance compared to the slurries without the polymer network (Standard slurries). Moreover, for the modified slurries after contact with the production water, a decrease of 9% in the compressive strength occurred, whereas for the slurries without the polymer network, the reduction reached 40%. Kinetic studies, chemical and thermodynamic equilibrium were carried out in the investigation of the interaction of the cement slurries with the solutions of HCl and mud acid. The results have suggested that the interactions between the modified slurries and the acid media are due to surface reactions with preservation of the hydrated compounds of the cement, causing a mass loss around 25%. For the standard slurries, the mechanism is predominantly diffusion, with structural deterioration of these slurries and mass loss of approximately 46%. Thus, the modified slurries with the polymer network Epoxy-EDA presented good characteristics to be used in the oil well procedures. / Pastas de cimento são utilizadas em poços de petróleo para isolar a zona de produção da formação rochosa. Uma propriedade importante desses materiais é sua durabilidade. Devido suas interações com meios agressivos, essa propriedade pode ser ameaçada ou perdida. Pastas de cimento modificadas com polímeros são materiais promissores candidatos à cimentação de poços de petróleo. Assim, é necessário avaliar novos materiais em meios hostis. Neste trabalho, novas pastas de cimento foram preparadas com a resina Epoxy e o endurecedor Etilenodiamina em dois meios distintos: água destilada e água do mar. As novas pastas foram testadas em relação às suas propriedades mecânicas e caracterizadas antes e após a interação com os seguintes meios: água de produção, solução de ácido clorídrico e solução de mud acid. Após 365 dias de contato com a água de produção, as pastas modificadas apresentaram maior resistência química em comparação com as pastas sem a rede polimérica (pastas padrão). Além disso, para as pastas modificadas após o contato com a água de produção, ocorreu uma diminuição de 9% na resistência à compressão, já para as pastas sem a rede polimérica, a redução atingiu 40%. Estudos cinéticos, equilíbrio químico e termodinâmico foram realizados na investigação da interação das pastas de cimento com as soluções de HCl e mud acid. Os resultaram sugerem que as interações entre as pastas modificadas e os meios ácidos são devido a reações superficiais com preservação dos compostos hidratados do cimento, ocasionando uma perda de massa em torno de 25%. Para as pastas padrão, o mecanismo é predominantemente por difusão, com deterioração estrutural dessas pastas e perda de massa de aproximadamente de 46%. Desta forma, as pastas modificadas com a rede polimérica Epoxy-EDA apresentaram boas características para serem utilizadas em ambientes subterrâneos dos poços de petróleo. / São Cristóvão, SE

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