Formulação e caracterização de pastas espumadas por incorporação de ar e estabilizantes minerais

Cementing operations may occur at various stages of the life cycle of an oil well since its construction until its definitive abandonment. There are some situations in which the interest zones are depleted or have low fracture pressure. In such cases, the adoption of lowdensity cement slurries is an efficient solution. To this end, there are basically three ways to reduce the density of cement slurries: using microspheres, water extending additives or foamed cement. The objective of this study is to formulate, to study and to characterize lowdensity foamed cement, using an air entrainment surfactant with vermiculite or diatomite as water extenders and stabilizers. The methodology consists on preparation and evaluation of the slurries under the American Petroleum Institute (API) and the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT) guidelines. Based on calculated densities between 13 and 15 ppg (1.559 and 1.799 g/cm3), the slurries were prepared with fixed surfactant concentration, varying the concentrations of vermiculite and diatomite and were compared with the base slurries. The results of plastic viscosity, yield point and gel strength and the compressive strength for 24 h showed that the slurries presented suitable rheology and mechanical strength for cementing operations in oil wells, and had their densities reduced between 8.40 and 11.89 ppg (1.007 and 1.426 g/cm3). The conclusion is that is possible, under atmospheric conditions, to obtain light weighted foamed cement slurries with satisfactory rheological and mechanical properties by means of air entrainment and mineral additions with extenders and stabilizers effects. The slurries have great potential for cementing operations; applicability in deep wells, in low fracture gradient formations and in depleted zones and bring cost savings by reducing the cementing consumption

As operações de cimentação podem ocorrer em diversas etapas do ciclo de vida de um poço, desde a sua construção até seu abandono definitivo. Há situações em que as zonas de interesse se apresentam depletadas ou com baixa pressão de fratura. Nesses casos, a adoção de pastas cimentantes de baixa densidade constitui solução eficiente. Para tanto, há basicamente três maneiras de reduzir a densidade de pastas de cimento: usando microesferas, aditivos estendedores de água ou pastas espumadas. O objetivo deste trabalho é formular, estudar e caracterizar pastas cimentantes espumadas de baixa densidade, utilizando um surfactante incorporador de ar juntamente com adições de vermiculita ou diatomita como estendedores e estabilizantes. A metodologia do trabalho consiste na preparação e avaliação das pastas por meio de procedimentos adotados pelo American Petroleum Institute (API) e pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Partindo de densidades calculadas entre 13 e 15 lb/gal (1,559 e 1,799 g/cm3), as pastas foram preparadas com dosagem fixa do surfactante, variando as concentrações de vermiculita e diatomita e foram comparadas com pastas base. Os resultados dos ensaios que determinam viscosidade plástica, limite de escoamento e forças géis, bem como os de resistência à compressão para tempos de 24 h mostraram que as pastas apresentaram reologia e resistência mecânica adequadas para operações de cimentação em poços de petróleo, além de terem suas densidades reduzidas entre 8,40 e 11,89 lb/gal (1,007 e 1,426 g/cm3). Conclui-se que é possível, sob condições atmosféricas, obter pastas cimentantes espumadas de baixa densidade com propriedades reológicas e mecânicas satisfatórias, por meio de incorporação de ar e adições minerais com efeitos estendedores e estabilizantes. As pastas possuem grande potencial para operações de cimentação, têm aplicabilidade em poços profundos, formações de baixo gradiente de fratura e zonas depletadas e trazem reduções de custo pela diminuição do consumo de cimento

2020-01-01