Avaliação da influência do nacl em pastas de cimento portland para cimentação de poços de petróleo em zonas evaporíticas

One of the major current challenges for oilwell companies is the extraction of oil from evaporitic zones, also known as pre-salt basins. Deep reservoirs are found under thick salt layers formed from the evaporation of sea water. Salt layers seal the flow of oil from underneath rock formations, which store hydrocarbons and increase the probability of success in oil and gas exploration. Oilwells are cemented using Portland-based slurries to promote mechanical stability and zonal isolation. For pre-salt oilwells, NaCl must be added to saturate the cement slurries, however, the presence of salt in the composition of slurries affects their overall behavior. Therefore, the objective of the present study was to evaluate the effect of the addition of 5 to 25% NaCl on selected properties of Portland-based slurries. A series of tests were carried out to assess the rheological behavior, thickening time, free water and ultrassonic compressive strength. In addition, the slurries were also characterized by thermal analysis, X ray diffraction and scanning electron microscopy. The results showed that the addition of NaCl affected the thickening time of the slurries. NaCl contents up to 10% shortened the thickening time of the slurries. On the other hand, concentrations in excess of 20% not only extended the thickening time, but also reduced the strength of hardened slurries. The addition of NaCl resulted in the formation of a different crystalline phase called Friedel´s salt, where free chlorine is bonded to tricalcium aluminate

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Atualmente, um dos grandes desafios para as empresas petrolíferas é a exploração de petróleo em bacias dominadas por estruturas salinas, mais conhecidas por zonas evaporíticas. A camada de sal é formada pela evaporação da água do mar, cuja composição química inclui altas concentrações de cloreto de sódio (NaCl). Reservatórios profundos são encontrados abaixo de espessas camadas de sal que vedam o fluxo de óleo para fora da rocha, aprisionando hidrocarbonetos e aumentando, assim, a probabilidade de sucesso na prospecção de óleo e gás. Atendendo às condições de poço, são utilizadas pastas de cimento do tipo Portland para isolar, promover resistência mecânica ao poço e impedir a intercomunicação zonal das formações rochosas produtoras. Deste modo, as pastas de cimento devem atender às necessidades do sal, pois este se encontra na natureza com distintas características. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento de sistemas de pastas saturadas com NaCl, em concentrações de 5% a 25%, frente as propriedades físicas e químicas das mesmas. Tais propriedades foram analisadas através de ensaios laboratoriais de reologia, tempo de espessamento, água livre e resistência à compressão (UCA), bem como com o uso de técnicas de caracterização térmica, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a presença do NaCl, quando em pequenas concentrações (até 10%) atua como acelerador de pega. Já quando em altas concentrações (a partir de 20%), não só apresenta efeito oposto em relação à pega, retardando-a, bem como atua deleteriamente na resistência à compressão. Foi observada, também, a formação de uma nova fase denominada sal de Friedel, resultado da ligação dos cloretos livres ao aluminato tricálcico, incorporado às fases sólidas do cimento hidratado