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Previous issue date: 2012-03-29 / In the scenario of CO2 geological storage aiming mitigation of environmental impacts, the degradation of the materials used in the construction of wells, which may occur over time, becomes a concern, since it can facilitate the gas leakage to the surface. The major risk is the degradation of the cement that can occur in the presence of CO2 and water or brine promoting acid carbonation that causes an increase in permeability and porosity, and loss in mechanical properties. The most susceptible regions to the escape of CO2 caused by degradation of the cement are the interfaces with the steel pipe casing and with the rock formation. This study aims investigate the degradation of class G cement paste by CO2, simulating conditions similar to a 1.500 meter-depth well, which corresponds to a 70 ?C temperature and a 15 MPa pressure, at its interfaces with the steel and sandstone of Rio Bonito Formation (Paran? Basin). The degradation of the cement paste, either in the supercritical CO2 or water saturated with CO2 media in the presence of sandstone rock and carbon steel has led to the formation of calcium and iron carbonates and subsequent dissolution of these carbonates at the interfaces with the rock and steel, creating regions of porosity. The sandstone did not constitute an obstacle for the passage of CO2, indicating that the precipitation of carbonates in the pores of the sandstone in an amount great enough to difficult or prevent the passage of CO2 probably only occurs with a long term exposure to CO2. The supercritical CO2 medium provided a greater chemically altered area if compared with the use of water saturated with CO2. However, the use of water saturated with CO2 was more aggressive to the interfaces since promoted its displacement, which indicates that the CO2 has migrated more easily through the upper and lower faces of the specimens. For the shorter times of exposure to humidified CO2 or water saturated with CO2, 7 and 14 days, the degradation depth of the cement paste was small (<1mm); however, the CO2 percolation reached 4 mm after 28 days. / No cen?rio de armazenamento geol?gico de CO2, visando mitiga??o de impactos ambientais, a degrada??o dos materiais utilizados da constru??o dos po?os, que pode ocorrer ao longo do tempo, passa a ser uma preocupa??o uma vez que pode propiciar o vazamento deste g?s para a superf?cie. Um risco importante ? a degrada??o da pasta de cimento em presen?a de CO2 e ?gua ou salmoura, ocorrendo a carbonata??o em meio ?cido que gera aumento da permeabilidade, porosidade e perda nas propriedades mec?nicas. As regi?es mais sucet?vies ? fuga da CO2, ocasionada pela degrada??o da pasta de cimento, s?o as interfaces da pasta de cimento com o tubo de a?o do revestimento e com a forma??o rochosa. Este trabalho tem como finalidade estudar a degrada??o por CO2 da pasta de cimento classe G, simulando condi??es pr?ximas de po?os de profundidade de 1.500 m, que corresponde a uma temperatura de 70 ?C e uma press?o de 15 MPa, nas suas interfaces com o a?o e rocha sedimentar arenosa da Forma??o de Rio Bonito (Bacia do Paran?) em tempos de 7, 14 e 28 dias. A degrada??o da pasta de cimento, tanto no meio CO2 supercr?tico ou em ?gua saturada com CO2, em presen?a de rocha arenito e do a?o ao carbono, levou ? forma??o de carbonatos de c?lcio e de ferro e posterior dissolu??o desses carbonatos nas interfaces com a rocha e com o a?o, criando regi?es porosas. Considerando os tempos de rea??o utilizados neste trabalho, a rocha arenito n?o constituiu obst?culo significativo para a passagem do CO2, indicando que a precipita??o de carbonatos nos poros da rocha em quantidade suficiente para dificultar ou impedir a passagem de CO2 provavelmente s? ocorrer? com longos tempos de exposi??o ao CO2. O meio de CO2 supercr?tico ?mido propiciou uma maior ?rea alterada quimicamente se comparada com o meio de ?gua saturada com CO2. No entanto, o meio de ?gua saturada com CO2 mostrou-se mais agressivo para as interfaces, uma vez que promoveu a perda de ader?ncia das mesmas devido o CO2 ter migrado mais facilmente pelas faces superior e inferior dos corpos de prova. Para os tempos mais curtos de exposi??o ao CO2 ?mido ou ?gua saturada com CO2, 7 e 14 dias, houve um pequeno avan?o da frente de degrada??o na pasta de cimento (< 1 mm), entretanto, aos 28 dias a difus?o do CO2 atingiu 4mm.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/3205 |
| Date | 29 March 2012 |
| Creators | Ortiz, Rafael Goularte |
| Contributors | Costa, Eleani Maria da |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia e Tecnologia de Materiais, PUCRS, BR, Faculdade de Engenharia |
| 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:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -7432719344215120122, 500, 600, -655770572761439785 |
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