Utilização da cinza da casca de arroz em cimentação de poços de petróleo

Pozzolanic materials such as rice husk ash are widely used to substitute part of cement, because they react with calcium hydroxide (CH) producing calcium silicate hydrate (C-S-H), which aggregate better physical, chemical and mechanical properties to the cement slurry. The usage of rice husk biomass ash from agribusiness in addition to or partially replacing cement is a noble purpose and a good way of sustainable development which currently is an obsession around the world. The ashes utilized in this study were characterized by: scanning electron microscopy technique (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and BET method. The pozzolanic activity of RHA and WRHA in cement slurries was evaluated by: thermal-gravimetric technique and derivative thermogravimetry (TGA/DTG), X-ray diffraction (XRD) and Compressive Strength. The slurries formulated with additions of 10% and 20% of RHA and WRHA were cured for 28 days at 58 °C. The results of thermal analysis demonstrated that a 20% WRHA addition caused a reduction of approximately 73% of Portlandite (calcium hydroxide – CH) phase related to standard slurry (STD). The XRD scans also demonstrated the reduction of the Portlandite peaks’ intensity for each slurry compared with STD slurry. The RHA and WRHA react chemically with Portlandite producing calcium silicate hydrate (C-S-H), confirming their effect as a pozzolanic agent. The WRHA presented the best results as a pozzolanic material.

A cimentação de poços de petróleo tem como função básica promover a estabilidade mecânica e selar hidraulicamente o poço impedindo a comunicação entre os diferentes tipos de fluidos. Materiais pozolânicos são adicionados ao cimento, pois reagem com o hidróxido de cálcio formando silicatos e aluminatos de cálcio hidratado, melhorando a estabilidade química dos produtos das fases hidratadas. A utilização da cinza da casca de arroz, um rejeito da agroindústria, na substituição parcial ou em adição ao cimento é uma alternativa sustentável, na qual é possível reduzir os índices de emissão de CO2 no processo de fabricação do cimento. Nesse trabalho foi avaliada a atividade pozolânica da cinza da casca de arroz (RHA e WRHA) em pastas de cimento para poços de petróleo em adições de 10% e 20% com relação à massa de cimento (BWOC). As pastas foram curadas por 28 dias a 38ºC. As cinzas foram caracterizadas pelas técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Energia Dispersiva de Raios X (EDX) e área superficial (BET). A atividade pozolânica foi avaliada pelas técnicas de Análise Termogravimétrica (TGA), Difração de Raios X (DRX) e Resistência à Compressão. Os resultados de TGA demonstraram que a adição da WRHA promoveu uma redução de aproximadamente 73% da fase Portlandita com relação à pasta padrão. A partir dos resultados de DRX foi possível se evidenciou a redução da intensidade dos picos de Portlandita. Com base nos resultados apresentados podemos concluir que a cinza da casca do arroz reagiu quimicamente com a Portlandita produzindo C-S-H confirmando seu efeito como agente pozolânico.