Desenvolvimento de pastas cimentantes contendo nanossílica como material estendedor para aplicação em fases iniciais, de poços petrolíferos, submetidas à baixa temperatura (5°c ± 3ºc)

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 nanossílica, 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 nanossílica 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 nanossílica 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, nanossílica presented as a promising material for use in cement slurries used in the early stages of low-temperature oil wells

A melhoria no desempenho de aglomerantes hidráulicos, a base de cimento Portland, consiste na seleção e aplicação criteriosa de materiais que promovam uma maior durabilidade e redução de custos com manutenção. Existe uma grande variedade de aditivos químicos utilizados em pastas de cimento Portland para cimentação de poços petrolíferos. Estes são projetados para se trabalhar em temperaturas abaixo de 0 ° C (em zonas congeladas da terra) a 300 ° C (na recuperação térmica e poços geotérmicos); faixas de pressão próximas a ambiente (em poços rasos) até mais de 200 MPa (em poços profundos). Sendo assim, os aditivos tornam possível a adequação das pastas de cimento para aplicação em diversas condições. Dentre os materiais utilizados, em pastas de cimento Portland, para poços petrolíferos, os de escala nanométrica vêm sendo aplicados com bons resultados. A nanossílica, constituída por uma dispersão de partículas de SiO2, em escala nanométrica, quando utilizada em sistemas de cimento melhora as características plásticas e mecânicas do material endurecido. Essa dispersão é comercialmente utilizada como material de preenchimento, modificador de propriedades reológicas e/ou em recuperação de processos da construção civil. Também é usada em muitas formulações de produtos, como tintas, plásticos, borrachas sintéticas, adesivos, selantes ou materiais isolantes. Com base no exposto, este trabalho tem como objetivo avaliar a atuação da nanosílica como, aditivo estendedor, e melhorar o desempenho de pastas de cimento submetidas a baixas temperaturas (5°C ± 3°C), para aplicação em fases iniciais de poços petrolíferos marítimos. Foram formuladas pastas de cimento, com densidades 11,12 e 13 ppg, e concentrações de 0; 0,5;1,0 e 1,5 % . As pastas foram submetidas a baixas temperaturas (5°C ± 3°C) e, sua avaliação, realizada através da ensaios reológicos, estabilidade, água livre e resistência à compressão, de acordo com os procedimentos estabelecidos pela API SPEC 10A. Também foram realizados ensaios de caracterização térmica (TG/DTA) e cristalográfica (DRX). O uso da nanossílica promoveu redução de 30% do volume de água livre e aumentou o valor da resistência à compressão em 54,2 %, em relação à pasta padrão. Desta forma, a nanossílica se apresentou como um material promissor para aplicação em pastas de cimento utilizadas em fases iniciais de poços petrolíferos com baixas temperaturas.