Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-12-02T22:22:37Z No. of bitstreams: 1 RicardoFernandesDosSantos_DISSERT.pdf: 2252907 bytes, checksum: 88d413ff116d989401aa91ccaae14ee7 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2015-12-09T00:42:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RicardoFernandesDosSantos_DISSERT.pdf: 2252907 bytes, checksum: 88d413ff116d989401aa91ccaae14ee7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-09T00:42:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoFernandesDosSantos_DISSERT.pdf: 2252907 bytes, checksum: 88d413ff116d989401aa91ccaae14ee7 (MD5) Previous issue date: 2014-10-30 / A melhoria no desempenho de aglomerantes hidr?ulicos, a base de cimento Portland, consiste na sele??o e aplica??o criteriosa de materiais que promovam uma maior durabilidade e redu??o de custos com manuten??o. Existe uma grande variedade de aditivos qu?micos utilizados em pastas de cimento Portland para cimenta??o de po?os petrol?feros. Estes s?o projetados para se trabalhar em temperaturas abaixo de 0 ? C (em zonas congeladas da terra) a 300 ? C (na recupera??o t?rmica e po?os geot?rmicos); faixas de press?o pr?ximas a ambiente (em po?os rasos) at? mais de 200 MPa (em po?os profundos). Sendo assim, os aditivos tornam poss?vel a adequa??o das pastas de cimento para aplica??o em diversas condi??es. Dentre os materiais utilizados, em pastas de cimento Portland, para po?os petrol?feros, os de escala nanom?trica v?m sendo aplicados com bons resultados. A nanoss?lica, constitu?da por uma dispers?o de part?culas de SiO2, em escala nanom?trica, quando utilizada em sistemas de cimento melhora as caracter?sticas pl?sticas e mec?nicas do material endurecido. Essa dispers?o ? comercialmente utilizada como material de preenchimento, modificador de propriedades reol?gicas e/ou em recupera??o de processos da constru??o civil. Tamb?m ? usada em muitas formula??es de produtos, como tintas, pl?sticos, borrachas sint?ticas, adesivos, selantes ou materiais isolantes. Com base no exposto, este trabalho tem como objetivo avaliar a atua??o da nanos?lica como, aditivo estendedor, e melhorar o desempenho de pastas de cimento submetidas a baixas temperaturas (5?C ? 3?C), para aplica??o em fases iniciais de po?os petrol?feros mar?timos. Foram formuladas pastas de cimento, com densidades 11,12 e 13 ppg, e concentra??es de 0; 0,5;1,0 e 1,5 % . As pastas foram submetidas a baixas temperaturas (5?C ? 3?C) e, sua avalia??o, realizada atrav?s da ensaios reol?gicos, estabilidade, ?gua livre e resist?ncia ? compress?o, de acordo com os procedimentos estabelecidos pela API SPEC 10A. Tamb?m foram realizados ensaios de caracteriza??o t?rmica (TG/DTA) e cristalogr?fica (DRX). O uso da nanoss?lica promoveu redu??o de 30% do volume de ?gua livre e aumentou o valor da resist?ncia ? compress?o em 54,2 %, em rela??o ? pasta padr?o. Desta forma, a nanoss?lica se apresentou como um material promissor para aplica??o em pastas de cimento utilizadas em fases iniciais de po?os petrol?feros com baixas temperaturas. / The improved performance of hydraulic binders, the base of Portland cement, consists in the careful selection and application of materials that promote greater durability and reduced maintenance costs There is a wide variety of chemical additives used in Portland cement slurries for cementing oil wells. These are designed to work in temperatures below 0 ? C (frozen areas of land) to 300 ? C (thermal recovery wells and geothermal); pressure ranges near ambient pressure (in shallow wells) to greater than 200 MPa (in deep wells). Thus, additives make possible the adaptation of the cement slurries for application under various conditions. Among the materials used in Portland cement slurry, for oil wells, the materials with nanometer scale have been applied with good results. The nanoss?lica, formed by a dispersion of SiO2 particles, in the nanometer scale, when used in cement systems improves the plastic characteristics and mechanical properties of the hardened material. This dispersion is used commercially as filler material, modifier of rheological properties and / or in recovery processes construction. It is also used in many product formulations such as paints, plastics, synthetic rubbers, adhesives, sealants and insulating materials Based on the above, this study aims to evaluate the performance of nanoss?lica as extender additive and improver of the performance of cement slurries subjected to low temperatures (5 ? C ? 3 ? C) for application to early stages of marine oil wells. Cement slurries were formulated, with densities 11.0;12.0 and 13.0 ppg, and concentrations of 0; 0.5, 1.0 and 1.5%. The cement slurries were subjected to cold temperatures (5 ? C ? 3 ? C), and its evaluation performed by tests rheological stability, free water and compressive strength in accordance with the procedures set by API SPEC 10A. Thermal characterization tests (TG / DTA) and crystallographic (XRD) were also performed. The use of nanoss?lica promoted reduction of 30% of the volume of free water and increased compression resistance value of 54.2% with respect to the default cement slurry. Therefore, nanoss?lica presented as a promising material for use in cement slurries used in the early stages of low-temperature oil wells

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DaniloBR_DISSERT.pdf: 2952566 bytes, checksum: 3d0176b8c01eae3b83a6258441a4497f (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / Cementing operations are conducted at different times of the well s life and they have high importance, because the functions are fundamental to keep good properties during a long life of the well, such as, maintain the mechanical stability of the well, to promote the isolation hydraulic and support the tubing. In some situations, the rocky zones have low fractures pressures and require the use of lightweight slurries to prevent the hydrostatic pressure in the formation is greater than the pressure of fracture. There are three ways to reduce the density of cement slurries: exterders water additives, microspheres and foamed slurries. The most used extender water additive is sodium bentonite, which is a clay with a good capacity of water absorption and expansion of its volume, the main disadvantage of this additive is the reduction of the strength. Currently, the use of nanoscale particles has received special attention, mainly because they get new functionalities. Following this trend, this paper aims to use a colloidal solution of nano-silica as an exterders water additives for use in oil wells. Slurries were designed with fixed 13lb/gal density and concentration of nano silica 0.1 gpc; 0.4 gpc; 0.7 and 1gpc, the influence of nano-silica was studied at these levels in isolation and combined varying concentrations of CaCl2,. Tests including rheology, stability, strength, thickening time, porosity and permeability. Besides the API tests, microstructural characterizations were performed after 28 days of the slurries, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) / As opera??es de cimenta??o s?o realizadas em diferentes etapas da fase de perfura??o de um po?o e s?o de import?ncia elevada, pois ?s fun??es que possuem s?o fundamentais para uma longa vida do po?o,dentre as quais podemos destacar, manter a estabilidade mec?nica do po?o, promover o isolamento hidr?ulico, dar sustenta??o a coluna. Em algumas situa??es as zonas da forma??o a serem cimentadas possuem baixas press?es de fratura, sendo assim necess?ria a utiliza??o de pastas de cimento leves para evitar que a press?o hidrost?tica na forma??o seja maior do que a press?o de fratura. Existem tr?s maneiras de reduzir a densidade das pastas de cimento: atrav?s de aditivos estendedores de ?gua, microesferas e pasta espumada. O aditivo estendedor de ?gua mais utilizado ? a bentonita s?dica, que ? uma argila com uma boa capacidade de absor??o de ?gua e expans?o do seu volume, por?m a grande desvantagem desse aditivo ? que o aumento de sua concentra??o implica na redu??o de resist?ncia mec?nica. Atualmente a utiliza??o de part?culas em escala nanom?trica tem recebido uma aten??o especial, principalmente pelo fato de obter novas funcionalidades. Seguindo essa tend?ncia, esse trabalho tem o objetivo de utilizar uma solu??o coloidal de nano s?lica como aditivo estendedor em pastas leves para aplica??o em po?os de petr?leo. Desta forma, foram desenvolvidas pastas com densidade fixa de 13lb/gal e concentra??es de nano s?lica de 0,1gpc; 0,4gpc; 0,7gpc e 1gpc, a influ?ncia da nano s?lica foi estudada para essas concentra??es de forma isolada e combinadas com concentra??es variadas de CaCl2. Foram realizados ensaios de reologia, estabilidade, permeabilidade, resist?ncia mec?nica, tempo de espessamento. Al?m dos ensaios tecnol?gicos, foram realizadas caracteriza??es microestruturais das pastas ap?s a cura, difra??o de Raios X (DRX), an?lise t?rmica, ?rea superficial pelo m?todo do BET e microscopia eletr?nica (FEG). Os resultados mostraram que o aumento da concentra??o de Nano s?lica foi eficiente na melhoria das propriedades reol?gica assim como na resist?ncia mec?nica. Como produto final foi proposta uma formula??o de uma pasta que pode ser aplicada no campo

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-02-05T23:04:43Z No. of bitstreams: 1 JacquelineFerreiraSantosMarques_DISSERT.pdf: 3556359 bytes, checksum: 513ccd80d1faa0aa4ab0703236b85dc4 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-02-16T22:34:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JacquelineFerreiraSantosMarques_DISSERT.pdf: 3556359 bytes, checksum: 513ccd80d1faa0aa4ab0703236b85dc4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-16T22:34:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JacquelineFerreiraSantosMarques_DISSERT.pdf: 3556359 bytes, checksum: 513ccd80d1faa0aa4ab0703236b85dc4 (MD5) Previous issue date: 2015-02-09 / A cimenta??o ? uma das opera??es mais importantes executadas entre as fases de perfura??o de um po?o. Quando essa cimenta??o n?o ? bem realizada, h? o risco de ocorrer falhas e fraturas, tanto na forma??o quanto no pr?prio cimento. Quando os reservat?rios possuem uma baixa profundidade, eles tendem a fraturar mais facilmente, devido ao seu baixo gradiente de fratura, por isso, a densidade da pasta de cimento ? de suma import?ncia para equil?brio das press?es, evitando problemas de fraturas. ? ela que vai garantir a estabilidade das press?es atuantes entre o po?o e a forma??o. Tendo em vista que s?o necess?rias pastas mais leves para promover o isolamento, sem que haja esse faturamento, ? necess?rio formular sistemas cimentantes que reduzam a press?o hidrost?tica da coluna de cimento. Para isso, s?o adicionados, ?s pastas, materiais com fun??es de reduzir a densidade. Portanto, este trabalho teve como objetivo otimizar formula??es de pastas de cimento de baixa densidade, contendo bentonita para aplica??o em po?os rasos e com baixo gradiente de fratura, como tamb?m comparar a efici?ncia do aditivo estendedor bentonita adicionado a estas pastas, atrav?s da varia??o das densidades e concentra??es e observa??o do comportamento das propriedades reol?gicas, estabilidade e resist?ncia ? compress?o. As pastas foram formuladas com os seguintes valores de densidades: 12,0 lb/gal; 12,5 lb/gal; 13,0 lb/gal e 13,5 lb/gal, com diferentes concentra??es de bentonita (1,0; 2,0; 3,0 e 4,0 %) para cada composi??o. Os resultados obtidos atrav?s dos testes reol?gicos mostraram que o incremento da concentra??o de bentonita proporcionou o aumento das part?culas dispersas no meio, provocando o aumento dos par?metros reol?gicos para todas as densidades. Nos testes de estabilidade os melhores resultados obtidos foram para densidades mais elevadas, se tornando mais est?veis com concentra??es a partir de 3 %, n?o apresentando rebaixamento. Nos testes de resist?ncia ? compress?o, a pasta com densidade de 13,5 lb/gal com concentra??o de 4,0% de bentonita obteve uma maior resist?ncia mec?nica, por?m, muito viscosa, o que pode ser dificultoso para o bombeamento. Atrav?s das caracteriza??es de difra??o de raios-X (DRX) da bentonita pura foi observado a presen?a das fases montmonrilonita e quartzo, caracter?sticos dessa argila. No DRX das pastas de cimento de 13,5 lb/gal foi observado que houve a presen?a de Etringita, portlandita, silicato de c?lcio e quartzo. Observou-se tamb?m que nas imagens obtidas por microscopia eletr?nica de varredura (MEV) a pasta de 13,5 lb/gal com 4 % de bentonita mostrou notoriamente a presen?a de agulhas de etringita, como tamb?m as fases de portlandita e silicato de c?lcio, produtos da hidrata??o do cimento. Por fim, pode-se considerar que as pastas que obtiveram melhores resultados, s?o as pastas com densidade de 13,5 lb/gal, com concentra??es de 2,0 % e 3,0 %, por serem mais est?veis e resistentes mecanicamente, comparadas com as demais com densidades menores. / The cementing is one of the most important operations executed between the stages of drilling a oil well. When the cementation isn?t well performed, there?s the risk of to occur failures and fractures, both in formation as in the cement itself. When the reservoirs have low depth, they tend to fracture more easily, due to his low gradient of fracture, therefore, the density of the cement slurry is of utmost importance to balance the pressures, avoiding fractures problems. It?ll ensure the stability of the pressures acting between the oil well and the formation. Having in mind that are necessary paste more lightweight to promote the insulation, without there being this billing, is necessary to formulate cementing systems to reduce the hydrostatic pressure of the cement column. Thereunto, are added to folders, materials with functions to reduce the density. Therefore, this study had as objective formulations optimize of a cement slurry of low density containing bentonite for application in shallow oil wells and with low gradient of fracture, as well as to compare the efficiency of the bentonite extender additive added to these pastes, by of variations of the density and concentrations and observing of behavior of the rheological properties, stability and resistance to compression. The pastes were formulated with the follows density values: 12,0 lb/gal; 12,5 lb/gal; 13,0 lb/gal to 13,5 lb/gal with different concentrations of bentonite (1,0; 2,0; 3,0 and 4,0 %) for each composition. The results obtained through the rheological tests showed that the increase in the bentonite concentration afforded the increase in particles dispersed in the middle, leading to an increased of rheological parameters for all densities. In the stability tests the best results were obtained at higher densities, becoming more stable with concentrations from 3 %, showing no relegation. In the compressive strength tests, the paste with a density of 13,5 lb/gal with concentration of 4,0 % of bentonite got a higher mechanical strength, but very viscous, which may hinder the pumping. Through the characterization of X-ray diffraction (XRD) of pure bentonite was observed the presence of montmonrilonita and quartz phases which are typical of clay. The XRD of the cement pastes of 13,5 lb/gal was observed that there was the presence of etringite, portlandite, calcium silicate and quartz. It was also observed that the images obtained by scanning electron microscopy (SEM) the paste of 13,5 lb/gal with 4 % bentonite showed notoriously the presence of ettringite needles, as well as the steps of portlandite and calcium silicate cement hydration products. Finally, it can be considered that the paste have worked best, are the pastes with a density of 13,5 lb/gal, with concentrations of 2,0 % and 3,0 %, because they are more stable and mechanically strong, compared with the other with lower densities.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ManoelIQJ_DISSERT.pdf: 1658589 bytes, checksum: 30023fa8ec2e11231777b5b0249ad3cc (MD5) Previous issue date: 2013-05-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The oil wells cementing is a critical step during the phase of well drilling, because problems during the operation of slurry pumping and an incomplete filling of the annular space between the metal casing and the formation can cause the slurry loss. Therefore, the slurry adopted in primary cementing an oil well must be properly dosed so that these problems are avoided during its pumping. When you drill a well in a weak rock formation requires even more careful, because should be a limit of hydrostatic pressure exerted during cementation, that does not occur rock collapse. With the objective of performing the cementing of a well whose formation is weak or unconsolidated are employed lighter slurries. Thus, this study used slurries with sodium silicate and nano silica in concentrations of 0,1; 0,4; 0,7 e 1,0 gpc, in which the slurries with nano silica showed the rheological parameters higher concentrations of up to 0.7 gpc and for concentration of 1.0 the slurry with sodium silicate obtained the highest values, remaining above the limits for application in fields, mainly wells with low fracture gradient, because a significant increase in viscosity may result in an increase in pressure pumping in operations of secondary cementations. Furthermore, there was no decrease in strength with increasing concentration of additive. Then, it is possible use of these additives to formulate Lighter slurry / A cimenta??o de po?os de petr?leo ? uma das etapas mais criticas durante a fase de perfura??o de um po?o, pois problemas durante a opera??o de bombeio da pasta e um preenchimento incompleto do espa?o anular, entre o revestimento e a parede do po?o, podem causar a perda do mesmo. Portanto, a pasta adotada na cimenta??o prim?ria de um po?o de petr?leo deve ser calculada adequadamente para que sejam evitados estes problemas durante seu bombeamento. Ao se perfurar um po?o em uma forma??o rochosa fraca requer-se, ainda, mais cuidado, pois, em geral, deve existir um limite de press?o hidrost?tica exercida durante a cimenta??o, para que n?o haja o colapso da forma??o. Com o objetivo de se realizar a cimenta??o de um po?o cuja forma??o ? fraca ou inconsolidada s?o empregadas pastas leves. Desta forma, neste trabalho foram utilizadas pastas com silicato de s?dio e nano s?lica em concentra??es de 0,1; 0,4; 0,7 e 1,0 gpc, onde as pastas com nano s?lica apresentaram os par?metros reol?gicos superiores at? a concentra??o de 0,7 gpc e para a concentra??o de 1,0 gpc a pasta com silicato de s?dio obteve os maiores valores, ficando acima dos limites estabelecidos para aplica??o em campos, principalmente em po?os com baixo gradiente de fratura, pois o aumento significativo da viscosidade pode resultar no incremento da press?o de bombeio em opera??es de recimenta??o. Al?m disto, n?o foi observado em decr?scimo de resist?ncia mec?nica com aumento de concentra??o dos aditivos. Sendo poss?vel utiliza??o destes aditivos para formula??o de pastas leves