masterThesis
Efeito da incorporação de diatomita na estabilidade e permeabilidade de compósitos cimentíceos espumados aplicados a poços de petróleo
Registro en:
FERREIRA, Irantecio Mendonça. Efeito da incorporação de diatomita na estabilidade e permeabilidade de compósitos cimentíceos espumados aplicados a poços de petróleo. 2012. 106 f. Dissertação (Mestrado em Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
Autor
Ferreira, Irantecio Mendonça
Resumen
Lightweight oilwell cement slurries have been recently studied as a mean to improve zonal
isolation and sheath-porous formation adherence. Foamed slurries consisting of Portland cement
and air-entraining admixtures have become an interesting option for this application. The loss in
hydrostatic pressure as a consequence of cement hydration results in the expansion of the air
bubbles entrapped in the cement matrix, thus improving the sheath-porous formation contact.
Consequently, slurries are able to better retain their water to complete the hydration process. The
main objective of the present study was to evaluate the effect of the addition of an air-entraining
admixture on the density, stability and permeability of composite slurries containing Portland
cement and diatomite as light mineral load. Successful formulations are potential cementing
materials for low fracture gradient oilwells. The experimental procedures used for slurry
preparation and characterization were based on the American Petroleum Institute and ABNT
guidelines Slurries containing a pre-established concentration of the air-entraining admixture and
different contents of diatomite were prepared aiming at final densities of 13 to 15 lb/gal. The
results revealed that the reduction of 15 to 25% of the density of the slurries did not significantly
affect their strength. The addition of both diatomite and the air-entraining admixture increased
the viscosity of the slurry providing better air-bubble retention in the volume of the slurry. Stable
slurries depicted bottom to top density variation of less than 1.0 lb/gal and length reduction of the
stability sample of 5.86 mm. Finally, permeability coefficient values between 0.617 and 0.406
mD were obtained. Therefore, lightweight oilwell cement slurries depicting a satisfactory set of
physicochemical and mechanical properties can be formulated using a combination of diatomite
and air-entraining admixtures for low fracture gradient oilwells Atualmente, busca-se a formulação de pastas de cimento leves para prevenir o fraturamento de
formações de baixa resistência ou depletadas e combater a perda de circulação, com boa
aderência e isolamento hidráulico entre cimento e meio poroso. O cimento espumado composto
pela mistura de cimento com incorporador de ar é um material alternativo para essa aplicação. A
perda de pressão hidrostática durante o processo de hidratação causa expansão das bolhas de gás,
mantendo o grau de contato cimento-meio poroso, diferentemente do que ocorre apenas com o
uso do cimento tradicional. A aderência entre o cimento e o meio poroso (formação rochosa) faz
com que haja estabilidade da pasta, impedindo a perda de água do cimento no estado fresco para
o meio. O presente trabalho tem como objetivo estudar a estabilidade e a permeabilidade de
compósitos cimentíceos contendo diatomita (carga leve) e incorporador de ar, verificando se o
uso desses aditivos é viável para cimentos projetados para ambientes de baixo gradiente de
fratura. A metodologia empregada no trabalho consiste na preparação e avaliação de pastas
compósitas, por meio de procedimentos adotados pelo American Petroleum Institute e pela
Associação Brasileira de Normas Técnicas. Partiu-se de uma dosagem fixa do incorporador de ar
e variou-se a concentração de diatomita. As densidades calculadas foram 13,0 lb/gal, 14,0 lb/gal e
15,0 lb/gal, com o intuito de observar a contribuição do fator água/cimento na estabilização das
espumas geradas pela adição do incorporador de ar em relação a uma pasta padrão, sem
incorporador de ar. Os resultados revelaram que as pastas tiveram suas densidades reduzidas
entre 15% e 25%, com a adição do incorporador de ar e diatomita e boa resistência mecânica. O
aumento da viscosidade nas formulações com diatomita proporcionou maior retenção das bolhas,
visto que houve redução acentuada da migração de ar para a superfície do cimento durante cura
em repouso. Observou-se que pastas estáveis apresentaram variação entre o valor de densidade de
fundo e topo de 0,96 lb/gal e rebaixamento de topo de 5,86 mm, além de baixos coeficientes de
permeabilidade (0,617 mD a 0,406 mD). Concluiu-se que é possível formular pastas cimentíceas
espumadas de baixa densidade com propriedades mecânicas e reológicas satisfatórias, além de
boa estabilidade e baixa permeabilidade, a partir de uma combinação de cimento, diatomita e
incorporador de ar. Os materiais resultantes são adequados visando à cimentação de poços de
petróleo com formações de baixa resistência ou depletadas 2020-01-01