Incorporação de resíduo cerâmico para prevenção da retrogressão da resistência de cimentos de poços de petróleo submetidos à injeção de vapor

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 ºC 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

Petróleo Brasileiro SA - PETROBRAS

A injeção de vapor é o método térmico de recuperação de óleo mais utilizado atualmente em virtude do alto grau de desenvolvimento da técnica que permite elevados fatores de recuperação. No entanto, injeção de vapor superaquecido no reservatório faz com que toda estrutura do poço seja afetada pela alta temperatura, inclusive a camada cimentada, que apresenta uma retrogressão da resistência à compressão e um aumento da permeabilidade devido à formação de fases mais cristalinas e mais densas sob temperaturas superiores a 110 ºC. Essas alterações dão origem a falhas no cimento que propiciam a entrada de fluidos da formação para o espaço anular, resultando em uma operação insegura e limitações na vida econômica do poço. Porém, a retrogressão da resistência pode ser evitada através da substituição parcial do cimento por materiais a base sílica, os quais reduzem a razão CaO/SiO2 das pastas de cimento, modificando, assim, a trajetória das reações, transformando aquelas fases deletérias em fases com resistência mecânica e permeabilidade satisfatórias. O objetivo desse estudo foi avaliar o comportamento de um resíduo cerâmico rico em sílica em substituição parcial e total de um aditivo mineral de uso consagrado no combate a retrogressão da resistência de pastas de cimento submetidos a altas temperaturas. A avaliação se deu através de ensaios de resistência à compressão, técnicas de difração de raios X (DRX) e termogravimetria (TG/DTG) das pastas submetidas a um ciclo de baixa temperatura (38 ºC) por 28 dias e, também, um ciclo de baixa temperatura seguido de cura a 280 ºC e 1000 psi por 3 dias. Os resultados mostraram que pastas contendo adições de até 30% do resíduo não foram suficientes para evitar a retrogressão da resistência, enquanto pastas contendo adições do resíduo de maneira combinada com a sílica flour formaram produtos hidratados de baixa relação Ca/Si que fizeram com que a resistência se mantivesse em níveis satisfatórios