Pastas compósitas cimento/sílica/polímero para cimentação de poços de baixa profundidade sujeitas à injeção de vapor

The production of heavy oil fields, typical in the Northeastern region, is commonly stimulated by steam injection. High bottom hole temperatures are responsible not only for the development of deleterious stresses of the cement sheath but also for cement strength retrogression. To overcome this unfavorable scenario, polymeric admixtures can be added to cement slurries to improve its fracture energy and silica flour to prevent strength retrogression. Therefore, the objective of the present study was to investigate the effect of the addition of different concentrations of polyurethane (5-25%) to cement slurries containing 40% BWOC silica flour. The resulting slurries were characterized using standard API (American Petroleum Institute) laboratory tests. In addition to them, the mechanical properties of the slurries, including elastic modulus and microhardness were also evaluated. The results revealed that density, free water and stability of the composite cement/silica/polyurethane slurries were within acceptable limits. The rheological behavior of the slurries, including plastic viscosity, yield strength and gel strength increased with the addition of 10% BWOC polyurethane. The presence of polyurethane reduced the fluid loss of the slurries as well as their elastic modulus. Composite slurries also depicted longer setting times due to the presence of the polymer. As expected, both the mechanical strength and microhardness of the slurries decreased with the addition of polyurethane. However, at high bottom hole temperatures, the strength of the slurries containing silica and polyurethane was far superior than that of plain cement slurries. In summary, the use of polyurethane combined with silica is an interesting solution to better adequate the mechanical behavior of cement slurries to heavy oil fields subjected to steam injection

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Em campos que possuem óleos pesados é necessário um meio para estimular o óleo a fluir pela formação, tais reservas são características da Região Nordeste do Brasil e necessitam da injeção de vapor para sua recuperação. Temperatura elevada no fundo do poço proporciona tensões induzidas na bainha de cimento, além de favorecer a retrogressão de resistência do cimento, comprometendo a qualidade da cimentação. Sendo assim, adiciona-se em pastas cimentantes, o polímero, afim de se promover maior plasticidade e sílica a para evitar o efeito da perda de resistência mecânica (retrogressão). Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo estudar o comportamento de pastas de cimento contendo poliuretana em diferentes concentrações (5% a 25%) e 40% BWOC de sílica flour. Foram realizados ensaios padronizados pelo API (American Petroleum Institute) e ensaios para obtenção do módulo de elasticidade e microdureza, além da caracterização das pastas formuladas. Os resultados mostraram que as pastas compósitas cimento/sílica/poliuretana apresentaram valores de peso específico, água livre e estabilidade dentro dos estabelecidos por norma. As propriedades reológicas foram modificadas, a viscosidade plástica, o limite de escoamento e os géis aumentaram com a adição a partir de 10% BWOC de poliuretana. A poliuretana favoreceu melhor controle de filtrado e diminuiu o módulo de elasticidade das pastas. A mesma também promoveu retardamento da pega do cimento. As propriedades mecânicas de resistência e microdureza diminuíram com a adição de sílica e/ou sílica/poliuretana, entretanto, em alta temperatura a resistência mecânica das pastas com sílica e poliuretana tiveram um valor bem superior quando comparado com a pasta de cimento padrão. A caracterização das pastas mostrou que a adição de sílica e polímero diminui o teor de cálcio do cimento e que há a formação do filme polimérico. Polímero combinado com cimento e sílica pode ser usado como aditivo para diminuir o módulo de elasticidade e, desta forma, fornecer maior plasticidade e resistência às ciclagens térmicas ocasionadas pelo processo de injeção de vapor