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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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/12801 |
| Date | 18 February 2013 |
| Creators | Barros, Marcus Vinicius Cavalcanti |
| Contributors | CPF:06117988320, http://lattes.cnpq.br/3318871716111536, Martinelli, Ant?nio Eduardo, CPF:15724520800, http://lattes.cnpq.br/0022988322449627, Freitas, J?lio Cezar de Oliveira, CPF:00957245408, http://lattes.cnpq.br/2357217530716519, Pinto, Erica Natasche de Medeiros Gurgel, CPF:00985100451, http://lattes.cnpq.br/6531020251306710, Melo, Dulce Maria de Ara?jo |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncia e Engenharia de Materiais, UFRN, BR, Processamento de Materiais a partir do P?; Pol?meros e Comp?sitos; Processamento de Materiais a part |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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