Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-09-18T12:32:06Z No. of bitstreams: 1 RodrigoCesarSantiago_TESE.pdf: 5385934 bytes, checksum: 56294096ba33b710193f315d4b55ae63 (MD5) / Approved for entry into archive by Elisangela Moura (lilaalves@gmail.com) on 2015-09-18T13:07:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RodrigoCesarSantiago_TESE.pdf: 5385934 bytes, checksum: 56294096ba33b710193f315d4b55ae63 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-18T13:07:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodrigoCesarSantiago_TESE.pdf: 5385934 bytes, checksum: 56294096ba33b710193f315d4b55ae63 (MD5) Previous issue date: 2014-04-28 / Reservat?rios que apresentam ?leos muito viscosos necessitam de m?todos que auxiliem a recupera??o dos mesmos at? a superf?cie. A elevada viscosidade do ?leo dificulta o seu fluxo no meio poroso e m?todos convencionais de recupera??o n?o t?m obtido efici?ncia significativa. Com isto, a inje??o de vapor no reservat?rio, atrav?s de um po?o injetor, tem sido o m?todo t?rmico de recupera??o de ?leo mais utilizado, por permitir elevados fatores de recupera??o, pois reduz a viscosidade do ?leo, facilitando sua mobilidade pela rocha e consequente entrada no po?o produtor por onde ser? elevado. Em contrapartida, a inje??o do vapor afeta n?o s? os fluidos contidos nos poros das rochas, mas tamb?m toda a estrutura que comp?e o po?o por onde ? injetado, devido ? alta temperatura empregada no processo. Este incremento de temperatura ? sentido pelo cimento respons?vel pelo isolamento da parede do po?o e revestimento met?lico alocado no mesmo, devido esta alta temperatura atuar na forma??o de novas fases ricas em c?lcio, ocasionando redu??o de sua permeabilidade e consequente fen?meno da retrogress?o de sua resist?ncia mec?nica. Estas altera??es geram falhas no cimento, reduzindo o isolamento hidr?ulico do po?o, propiciando a haver inseguran?a nas opera??es que o po?o venha a ser submetido, bem como redu??o de sua vida econ?mica. Como forma de reduzir o efeito da retrogress?o, este trabalho teve como objetivo avaliar a incorpora??o de cinza da casca de arroz como aditivo mineral substituinte da s?lica four, comercialmente utilizada, como fonte de s?lica para reduzir a raz?o CaO/SiO2 das pastas de cimento submetidas a altas temperaturas na recupera??o t?rmica. Foram formuladas pastas de cimento apresentando teores de cinza de 20 e 30 %, al?m de uma pasta padr?o (?gua + cimento) e uma pasta refer?ncia (?gua + cimento + s?lica flour) como efeito comparativo. As avalia??es foram realizadas atrav?s de ensaios de resist?ncia ? compress?o, t?cnica de difra??o de raios-X (DRX), termogravimetria (TG), microscopia eletr?nica de varredura (MEV) e an?lise qu?mica por fluoresc?ncia de raios-X (EDS) nas pastas submetidas ? cura a baixa temperatura (45 ?C) por 28 dias seguido de cura a 280 ?C e uma press?o de 2.000 PSI por 3 dias, simulando inje??o de vapor. Os resultados obtidos mostraram que a pasta contendo 30 % de cinza da casca de arroz foram satisfat?rios, obtendo resist?ncia mec?nica desej?vel e equivalente ? resist?ncia mec?nica da pasta contendo 40 % de s?lica flour, devido a terem sido obtidos produtos de hidrata??o com baixa rela??o Ca/Si, como as fases Tobermorita e Xonotlita, para a aplica??o em po?os sujeitos ? inje??o de vapor. / 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.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PetruciaDS_DISSERT_partes_autorizadas.pdf: 69844 bytes, checksum: 68dd4f60e7dc4e65dd92f5b166d276e6 (MD5) Previous issue date: 2010-03-22 / Os po?os HPHT atravessam zonas anormalmente pressurizadas e com altos gradientes de temperatura. Esses po?os apresentam elevadas concentra??es de tens?es produzidas pelas opera??es de perfura??o e fraturamento hidr?ulico, flutua??es da press?o e temperatura, for?as din?micas geradas durante a perfura??o, forma??es inconsolidadas, entre outros aspectos, podendo resultar em falhas mec?nicas na bainha de cimento. Tais falhas comprometem a estabilidade mec?nica do po?o e o isolamento das zonas produtoras de ?leos e/ou g?s. Para que opera??es corretivas n?o se fa?am necess?rias, ? preciso adequar as pastas ?s condi??es de cada po?o. Sistemas de pastas de cimento para po?os HPHT requerem um bom controle de suas propriedades termo-mec?nicas. Visto que a temperaturas superiores a 110 oC (230 oF) o cimento, ap?s alcan?ar um valor m?ximo de resist?ncia, inicia um processo de perda de resist?ncia (retrogress?o). Para prevenir esse efeito substitui-se parcialmente o cimento Portland por s?lica com objetivo de incrementar a rea??o pozol?nica. Esta rea??o modifica a trajet?ria do processo natural de hidrata??o do cimento, o gel de silicato de c?lcio hidratado (C-S-H) se converte em v?rias outras fases com maior resist?ncia. Pol?meros tamb?m s?o adicionados para proporcionar maior flexibilidade e agir como barreira ? propaga??o de trincas desenvolvidas sob tens?o. O presente trabalho teve como objetivo estudar o comportamento do sistema cimento/s?lica/pol?mero quando submetido ?s condi??es de alta temperatura e alta press?o. Foram formuladas pastas de cimento puro, pastas contendo 40 % BWOC de s?lica flour e pastas com diferentes concentra??es de poliuretana (5 % a 25 %) e 40 % BWOC de s?lica flour. O peso espec?fico das pastas foi fixado em 1,87 g/cm3 (15,6 lb/gal). Os resultados demonstram que as resist?ncias da pasta contendo 40% de s?lica e das com adi??o de pol?mero foram muito superiores a da pasta de cimento puro, n?o ocorrendo o efeito da retrogress?o. As pastas com pol?mero apresentaram um crescente aumento da tenacidade com o aumento da concentra??o da mesma, sendo assim capaz de suportar as tens?es. Al?m de se manterem est?veis termicamente acima de 180 ?C. O sistema tamb?m apresentou excelentes resultados de filtrado, reologia, ?gua livre, estabilidade e permeabilidade. Sendo assim, o mesmo mostrou ser aplic?vel a po?os HPHT

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcosASA_capa_ate_cap5.pdf: 2919360 bytes, checksum: 8bb04eb85df77f75f3f1de37bbecc19d (MD5) Previous issue date: 2009-04-02 / The Potiguar basin has large fields of viscous oil where the used method for recovering is based on vapor injection; this operation is carried out by injecting vapor in the oilwell directly, without the protection of a revetment through thermal insulation, what causes its dilation and, consequently, cracks in the cement placed on the annular, and lost of hydraulic insulation; this crack is occasioned by the phenomenon of retrogression of the compressive resistance due to the conversion of the hydrated calcium silicate in phases calcium-rich, caused by the high temperatures in the wells, subjected to thermal recuperation. This work has evaluated the application of composite pastes with addition of residue of biomass of ground sugar-cane bagasse as anti-retrogression mineral admixture for cementation of oil-wells subjected to thermal recuperation. The addition of the mineral residue was carried out considering a relative amount of 10, 20, 30, 40 and 59% in relation to cement mass, trying to improve the microstructure of the paste, still being developed a reference paste only with cement and a paste with addition of 40% of silica flour - renowned material in the oil industry as anti-retrogression additive. Pozzolanic activity of the ash was evaluated through XRD, TG/DTG, as the resistance to compression, and it was also determined the physical and mechanical behavior of the pastes when submitted to cure at low temperatures (22 and 38? C); besides it was evaluated the behavior of the pastes when submitted to two cycles of cure at high temperature (280?C) and pressure (7 MPa). It was verified that the ash of the sugar-cane biomass presents pozzolanic reaction and has great efficiency in decrease the permeability of the paste by filler effect, as well as that addition of ash in a relative amount of 10, 20 e 30% increases cured compressive resistance at low temperatures. It was also showed that the ash in a relative amount of 40% and 59% has very significant efficiency as anti-retrogression additive, since it prevents the decrease of compressive resistance and forms hydrated calcium silicate type xenotlita and tobermorita which have more resistance and stability in high temperatures / A bacia Potiguar tem grandes campos de ?leo viscoso, onde o m?todo de recupera??o utilizado ? a inje??o de vapor; essa opera??o ? realizada injetando-se vapor diretamente no po?o, sem a prote??o do revestimento atrav?s de isolamento t?rmico, o que provoca a dilata??o do mesmo, provocando assim falhas no cimento colocado no anular, e conseq?entemente, perda do isolamento hidr?ulico, esta falha tem origem no fen?meno de retrogress?o da resist?ncia ? compress?o devido a convers?o do silicato de c?lcio hidratado em fases ricas em c?lcio, provocada pelas elevadas temperaturas nos po?os, sujeitos ? recupera??o t?rmica. O presente trabalho avaliou a aplica??o de pastas comp?sitas com adi??o de res?duos de biomassa do baga?o da cana-de-a??car mo?das como aditivo mineral anti-retrogress?o para cimenta??o de po?os petrol?feros sujeitos a recupera??o t?rmica. A adi??o do res?duo mineral foi realizada teores de 10, 20, 30, 40 e 59% em rela??o a massa do cimento, visando melhorar a microestrutura da pasta, sendo ainda produzidas uma pasta de refer?ncia, apenas com cimento e uma pasta com adi??o de 40% de silica flour material consagrado na ind?stria de petr?leo como aditivo antiretrogress?o. Foram avaliados a atividade pozol?nica da cinza atrav?s de DRX, TG/DTG e resist?ncia ? compress?o, determinando-se tamb?m o comportamento f?sico e mec?nico das pastas submetidas a cura com baixas temperaturas (22 e 38?C), al?m da avalia??o do comportamento das pastas submetidas a dois ciclos de cura a alta temperatura (280?C) e press?o (7 MPa). Verificou-se que a cinza de biomassa da cana apresenta rea??o pozol?nica, tendo grande efici?ncia na diminui??o da permeabilidade da pasta por efeito filler, e que as adi??es de cinza em teores de 10, 20 e 30% aumentam a resist?ncia ? compress?o das pastas curadas a baixas temperaturas. Constatou-se ainda que a cinza em teores de 40% e 59% tem ?tima efici?ncia como aditivo antiretrogress?o, pois evitam a diminui??o da resist?ncia ? compress?o e formam silicato de c?lcio hidratado do tipo xenotlita e tobermorita que se apresentam mais resistentes e est?veis as altas temperaturas

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PauloDPS_DISSERT_partes_autorizadas.pdf: 366490 bytes, checksum: 3e5abdd24789d0e82844edffadbb1a3e (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / Steam injection is the most used thermal recovery method of oil nowadays because of the high degree of development of the technique that allows high recovery factors. However, injection of superheated steam into the reservoir affects the entire structure of the well, including the cemented layer that presents a retrogression of compressive strength and increases the permeability due to formation of more crystalline and denser phases at temperatures above 110 ?C. These changes result in failures in the cement that favor the entrance of formation fluids into the annulus space resulting in unsafe operations and restrictions in the economic life of the well. But the strength retrogression can be prevented by partial replacement of cement by silica-based materials that reduce the CaO/SiO2 ratio of cement slurries changing the trajectory of the reactions, converting those deleterious phases in phases with satisfactory mechanical strength and permeability. The aim of this study was to evaluate the behavior of a ceramic waste material rich in silica in partial and total substitution of a mineral additive used to fight the strength retrogression of cement slurries subjected to high temperatures. The evaluation was made by compression, X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetry (TG/DTG). The samples were submitted to a cycle of low temperature (38 ?C) for 28 days and a cycle of low temperature followed by exposure to 280 ?C and 1000 psi by 3 days. The results showed that slurries with additions of up to 30% of the waste material are not enough to prevent the strength retrogression, while slurries with additions of the waste material combined with silica flour in various proportions produced hydrated products of low Ca/Si ratios that maintained the compressive strength at satisfactory levels / A inje??o de vapor ? o m?todo t?rmico de recupera??o de ?leo mais utilizado atualmente em virtude do alto grau de desenvolvimento da t?cnica que permite elevados fatores de recupera??o. No entanto, inje??o de vapor superaquecido no reservat?rio faz com que toda estrutura do po?o seja afetada pela alta temperatura, inclusive a camada cimentada, que apresenta uma retrogress?o da resist?ncia ? compress?o e um aumento da permeabilidade devido ? forma??o de fases mais cristalinas e mais densas sob temperaturas superiores a 110 ?C. Essas altera??es d?o origem a falhas no cimento que propiciam a entrada de fluidos da forma??o para o espa?o anular, resultando em uma opera??o insegura e limita??es na vida econ?mica do po?o. Por?m, a retrogress?o da resist?ncia pode ser evitada atrav?s da substitui??o parcial do cimento por materiais a base s?lica, os quais reduzem a raz?o CaO/SiO2 das pastas de cimento, modificando, assim, a trajet?ria das rea??es, transformando aquelas fases delet?rias em fases com resist?ncia mec?nica e permeabilidade satisfat?rias. O objetivo desse estudo foi avaliar o comportamento de um res?duo cer?mico rico em s?lica em substitui??o parcial e total de um aditivo mineral de uso consagrado no combate a retrogress?o da resist?ncia de pastas de cimento submetidos a altas temperaturas. A avalia??o se deu atrav?s de ensaios de resist?ncia ? compress?o, t?cnicas de difra??o de raios X (DRX) e termogravimetria (TG/DTG) das pastas submetidas a um ciclo de baixa temperatura (38 ?C) por 28 dias e, tamb?m, um ciclo de baixa temperatura seguido de cura a 280 ?C e 1000 psi por 3 dias. Os resultados mostraram que pastas contendo adi??es de at? 30% do res?duo n?o foram suficientes para evitar a retrogress?o da resist?ncia, enquanto pastas contendo adi??es do res?duo de maneira combinada com a s?lica flour formaram produtos hidratados de baixa rela??o Ca/Si que fizeram com que a resist?ncia se mantivesse em n?veis satisfat?rios

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaRPF_DISSERT_partes_autorizadas.pdf: 435614 bytes, checksum: 36615dc20f70f58a222f546b112da5b2 (MD5) Previous issue date: 2009-12-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The production of heavy oil fields, typical in the Northeastern region, is commonly stimulated by steam injection. High bottom hole temperatures are responsible not only for the development of deleterious stresses of the cement sheath but also for cement strength retrogression. To overcome this unfavorable scenario, polymeric admixtures can be added to cement slurries to improve its fracture energy and silica flour to prevent strength retrogression. Therefore, the objective of the present study was to investigate the effect of the addition of different concentrations of polyurethane (5-25%) to cement slurries containing 40% BWOC silica flour. The resulting slurries were characterized using standard API (American Petroleum Institute) laboratory tests. In addition to them, the mechanical properties of the slurries, including elastic modulus and microhardness were also evaluated. The results revealed that density, free water and stability of the composite cement/silica/polyurethane slurries were within acceptable limits. The rheological behavior of the slurries, including plastic viscosity, yield strength and gel strength increased with the addition of 10% BWOC polyurethane. The presence of polyurethane reduced the fluid loss of the slurries as well as their elastic modulus. Composite slurries also depicted longer setting times due to the presence of the polymer. As expected, both the mechanical strength and microhardness of the slurries decreased with the addition of polyurethane. However, at high bottom hole temperatures, the strength of the slurries containing silica and polyurethane was far superior than that of plain cement slurries. In summary, the use of polyurethane combined with silica is an interesting solution to better adequate the mechanical behavior of cement slurries to heavy oil fields subjected to steam injection / Em campos que possuem ?leos pesados ? necess?rio um meio para estimular o ?leo a fluir pela forma??o, tais reservas s?o caracter?sticas da Regi?o Nordeste do Brasil e necessitam da inje??o de vapor para sua recupera??o. Temperatura elevada no fundo do po?o proporciona tens?es induzidas na bainha de cimento, al?m de favorecer a retrogress?o de resist?ncia do cimento, comprometendo a qualidade da cimenta??o. Sendo assim, adiciona-se em pastas cimentantes, o pol?mero, afim de se promover maior plasticidade e s?lica a para evitar o efeito da perda de resist?ncia mec?nica (retrogress?o). Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo estudar o comportamento de pastas de cimento contendo poliuretana em diferentes concentra??es (5% a 25%) e 40% BWOC de s?lica flour. Foram realizados ensaios padronizados pelo API (American Petroleum Institute) e ensaios para obten??o do m?dulo de elasticidade e microdureza, al?m da caracteriza??o das pastas formuladas. Os resultados mostraram que as pastas comp?sitas cimento/s?lica/poliuretana apresentaram valores de peso espec?fico, ?gua livre e estabilidade dentro dos estabelecidos por norma. As propriedades reol?gicas foram modificadas, a viscosidade pl?stica, o limite de escoamento e os g?is aumentaram com a adi??o a partir de 10% BWOC de poliuretana. A poliuretana favoreceu melhor controle de filtrado e diminuiu o m?dulo de elasticidade das pastas. A mesma tamb?m promoveu retardamento da pega do cimento. As propriedades mec?nicas de resist?ncia e microdureza diminu?ram com a adi??o de s?lica e/ou s?lica/poliuretana, entretanto, em alta temperatura a resist?ncia mec?nica das pastas com s?lica e poliuretana tiveram um valor bem superior quando comparado com a pasta de cimento padr?o. A caracteriza??o das pastas mostrou que a adi??o de s?lica e pol?mero diminui o teor de c?lcio do cimento e que h? a forma??o do filme polim?rico. Pol?mero combinado com cimento e s?lica pode ser usado como aditivo para diminuir o m?dulo de elasticidade e, desta forma, fornecer maior plasticidade e resist?ncia ?s ciclagens t?rmicas ocasionadas pelo processo de inje??o de vapor