Influência do choque térmico na aderência de azulejos ao substrato

O trabalho consta do estudo teórico-experimental da influência do choque térmico na aderência de azulejos ao substrato. Inicialmente é feita uma revisão bibliográfica sobre os vários componentes envolvidos no processo, são relatados elementos para elaboração de projetos de revestimentos, a normalização vigente e dgurnas das patologias mais comuns encontradas nas cerâmicas, especialmente para os azulejos, bem como suas formas de reparos e locais de maior ocorrência. Os fundamentos da teoria sobre aderência sáo abordados em um capitulo especial. No capitulo seguinte são apresentados os ensaios realizados, quais sejam, ensaios de choque térmico e de resistência de aderência 8, tração de azulejos. Estes azulejos, em finção da produção industrial, são de dois tipos: os confeccionados pelo processo monoqueima e os pelo processo biqueirna, sendo cada grupo de amostras assentado com argamassa adesiva a base de cimento, argamassa adesiva convencional e argamassa adesiva com aditivo incorporador de ar. A avaliação dos experimentos realizados é feita pelos métodos estatisticos, comprovando a importância das juntas de assentamento no desempenho ao longo da vida util dos tipos de azulejos estudados, com os resuItados encontrados constantes neste trabalho.

Análise de impacto e risco de lesões no segmento superior associadas a execução da técnica de gyaku tsuki sobre makiwara por praticantes de karate do estilo shotokan

Este trabalho consiste em um estudo para avaliar e quantificar o pico do impacto e força gerada no segmento superior em atletas da arte marcial de origem japonesa Karate Do, oriundos da seleção Gaúcha adulta e juvenil da modalidade do ano de 2001, durante a execução da técnica de gyaku tsuki sobre makiwara. Os valores dos picos de aceleração foram obtidos na região do punho e escápula utilizando-se acelerômetros piezoelétricos uniaxiais fixos nestas regiões, e os valores da força gerada durante o choque, obtidos através da instrumentação do makiwara com extensômetros. As medições no segmento superior foram realizadas no eixo longitudinal do mesmo de acordo com as recomendações das normas ISO 2631 (1974 e 1997) e ISO 5349 (1986). Um dos acelerômetros foi fixado na porção distal do rádio e o outro acima da espinha da escápula. A disposição dos acelerômetros têm por objetivo captar o nível de vibração que efetivamente chega no segmento superior pela mão e quanto da energia vibratória é absorvida pelo mesmo. Os dois sensores foram colocados superficialmente sobre a pele, diretamente acima das estruturas anatômicas acima descritas, fixos com fita adesiva. A aquisição dos dados foi realizada com uma placa conversora analógica digital, e programa de aquisição de dados em três canais desenvolvido na plataforma de programação visual HPVee. Os ensaios foram realizados simulando a maneira clássica de execução da técnica de gyaku tsuki em makiwara. O trabalho apresenta ainda um estudo sistemático de lesões associadas ao uso do makiwara e estatísticas referentes a praticantes avançados do estado do Rio Grande do Sul. Também apresenta algumas considerações anatômicas e Mecânicas da técnica estudada, para apresentar-se como material de auxílio à estudiosos da Biomecânica dos esportes e Cinesiologia, instrutores e treinadores em geral para otimizar e aperfeiçoar, ou mesmo aumentar a compreensão da prática esportiva do Karate Do. Também é apresentado um modelo biomecânico de quatro graus de liberdade usado para análise de domínio de freqüência e possível simulação futura.

Comportamento de misturas solo-cimento-fibra sob compressão confinada com medição de tensão lateral

Nesta dissertação desenvolve-se um equipamento de compressão confinada com medição de tensão lateral e avalia-se o comportamento, sobre a trajetória de tensões Ko, de um solo e de misturas de solo-fibra e solo-cimento, considerando a influência da adição de fibras de diferentes comprimentos e de cimento em variadas quantidades ao solo estudado bem como o efeito da tensão de cura e índice de vazios de cura na trajetória de tensões Ko, na tensão lateral, nas deformações verticais e nos valores de Ko. O solo utilizado no estudo é uma areia fina de granulometria uniforme extraída de uma jazida localizada no município de Osório – RS. O trabalho de pesquisa realizado com esses solos tem seu enfoque dividido em duas partes principais: (1) projeto, construção, validação e calibração do equipamento; (2) ensaios de compressão confinada com medição de tensão lateral em amostras de solocimento- fibra com dois comprimentos de fibras (6mm e 12 mm), três teores de cimento (1%, 3% e 7%) e em três diferentes condições de cura (cura sob tensão vertical de 0 kPa, cura sob tensão vertical de 0 kPa com índice de vazios modificado pela aplicação anterior à cura de uma tensão vertical de 500 kPa e cura sob tensão vertical de 500 kPa). Os níveis de tensões aplicados neste trabalho chegam a 3000 kPa. Os resultados mostram que o equipamento de compressão confinada com medição de tensões laterais funciona satisfatoriamente, apresentando dados coerentes e confiáveis A inclusão de fibras, bem como o aumento do comprimento das mesmas, diminui os valores de tensão lateral e de Ko em relação ao material sem reforço. A presença de cimento reduz a tensão lateral e gera uma tensão lateral residual, a qual aumenta com o teor de cimento. Da mesma forma, um acréscimo na rigidez ocorre com o aumento da quantidade de cimento. O efeito da cimentação diminui os valores de Ko e os tornam não mais constantes no carregamento. A alteração das condições de cura não causa mudanças significativas no que diz respeito às tensões, mas a rigidez inicial é aumentada com a mudança do índice de vazios e da tensão de cura dos materiais cimentados, sendo o acréscimo maior para a segunda.

Encapsulamento de solos contaminados por hidrocarbonetos

Este trabalho analisou a remediação de solos contaminados por hidrocarbonetos através do método de encapsulamento de contaminantes, o qual consiste na solidificação da camada e na estabilização química dos contaminantes por meio da adição de um agente cimentante, normalmente o cimento ou a cal. Este método proporciona a redução do potencial de toxicidade do contaminante, diminuindo e, em alguns casos, eliminando a presença do contaminante no lixiviado da camada tratada. São observadas outras vantagens do emprego do método de encapsulamento, dentre elas a elevada resistência da camada tratada devido à cimentação. Nesta pesquisa o método de encapsulamento de contaminantes foi analisado quanto ao seu emprego a contaminantes orgânicos, especificamente os hidrocarbonetos. Para tal, foi construído um equipamento de lixiviação em coluna de acordo com norma ASTM D 4874 para a análise do método para diferentes quantidades de contaminante presentes no solo, bem como para crescentes quantidades de agente cimentante. Da mesma forma, foram realizados ensaios de lixiviação pelo método proposto pela ABNT (NBR 10.005) para fins de comparação dos resultados. Os ensaios de lixiviação realizados no equipamento em coluna foram considerados mais consistentes devido a este possibilitar a simulação das condições de campo, tais como a influência do grau de compactação do material e variações da condutividade hidráulica do solo encapsulado. Constatou-se que a presença de cimento alterou apenas o volume de lixiviado, sem que mudanças na concentração do contaminante fossem observadas no fluido percolado Analisou-se a resistência à compressão não confinada em amostras de solos contaminados tratados pelo método proposto, onde se observou um acréscimo da resistência para crescentes quantidades de agente cimentante, bem como decréscimo da mesma para crescentes quantidades de contaminante adicionados ao solo. Em ambos os ensaios, concluiu-se que a quantidade de cimento e o grau de contaminação do solo são fatores determinantes na eficácia do tratamento.

Micromorfologia e resistência da união à dentina decídua tratada com dois sistemas adesivos estudo in vitro

O objetivo deste estudo in vitro foi avaliar a interação de dois sistemas adesivos (Scotchbond Multi-Purpose - 3M; Clearfil SE Bond - Kuraray) aplicados à dentina de dentes decíduos, através do ensaio de resistência da união à microtração, e da análise da micromorfologia da interface adesiva. Foram confeccionadas duas cavidades ocluso-proximais padronizadas (tipo slot vertical) na mesial e distal de dezoito molares decíduos hígidos. Cada um dos sistemas adesivos foi aplicado em uma das cavidades do mesmo dente. As cavidades foram restauradas com resina composta (Filtek Z 250 – 3M) pela técnica incremental, sendo cada camada fotopolimerizada por 20 s, utilizando uma fonte de luz visível (XL 2500 - 3M). Os dentes foram armazenados por uma semana em água destilada a 4o C e seccionados no sentido vestíbulo-lingual para análise isolada de cada restauração. Cada uma destas foi seccionada em fatias de 0,7 mm de espessura e, em seguida, efetuou-se uma constrição (1 mm) na região da interface de união (parede axial) para obtenção de uma área adesiva com aproximadamente 0,7 mm2. Os corpos-de-prova foram fixados isoladamente em um dispositivo conectado em uma máquina de ensaio universal (Instron – modelo 4411) e submetidos à tração com velocidade de 0,5 mm/min. As superfícies das secções fraturadas foram avaliadas ao MEV (Jeol –5600 LV) e categorizadas em relação aos padrões de fratura ocorridos. Adicionalmente, superfícies planas contendo a interface de união foram preparadas com lixas de carbureto de silício (granulação 1000) e polimento com pastas de diamante (6, 3, 1 e 0,25 µm). Após desidratação em sílica coloidal em temperatura ambiente por 24 h, as superfícies foram cobertas com liga de ouro e, a micromorfologia da união formada na parede axial das restaurações ocluso-proximais, analisadas ao MEV (Jeol –5600 LV). Os resultados do ensaio de resistência de união foram submetidos à análise estatística utilizando o teste t de student em nível de 5% de significância, e os tipos de fraturas e os aspectos micromorfológicos da interface adesiva submetidos à avaliação descritiva. Os valores médios de resistência de união dos adesivos Scothbond Multi-Purpose (21,84±9,90 MPa) e Clearfil SE Bond (25,19±5,33 MPa) não apresentaram diferenças estatisticamente significantes entre si (p=0,27). A análise do tipo de fratura revelou uma maior quantidade de falhas na região de dentina desmineralizada (G1: SMP) e na porção superior da camada híbrida (G2: CSE). A interface de união, em ambos os grupos, foi caracterizada pela formação da camada híbrida, projeção de prolongamentos resinosos adaptados à dentina e com direcionamento relacionado à disposição dos túbulos dentinários na área da cavidade avaliada.

Aspectos sedimentológicos e petrológicos dos Beachrocks do estado do Rio Grande do Norte

A maior parte dos beachrocks distribuídos ao longo das costas oriental e setentrional do Estado do Rio Grande do Norte (53% da espessura total) foi depositada na zona de ante-praia superior, representada pelas litofácies arenitos com estratificação cruzada tabular-planar e acanalada de média escala e arenitos conglomeráticos bioturbados por Skolithos. Conglomerados e arenitos com estratificação cruzada de baixo ângulo, depositados na zona de estirâncio, representam 31% das seções descritas. Os 16% restantes são atribuídos ao colapso de material sobrejacente como resultado de solapamento basal de falésias (conglomerados maciços), de transporte como tapetes de tração (conglomerados incipientemente estratificados) e de alto grau de alteração (arenitos maciços). Uma sucessão geral de fases diagenéticas pode ser reconhecida, nos beachrocks estudados, incluindo a precipitação de esmectita autigênica, cutículas micríticas, agregados radiais, franjas isópacas de cristais prismáticos, espato equante, cimento criptocristalino de preenchimento de poros e agregados pseudo-peloidais, bem como a infiltração vadosa de sedimentos micríticos, margosos ou sílticos A ausência de estruturas orgânicas, tais como filamentos e corpos microbiais (bactérias ou fungos), dentro dos cimentos, sugere que o mecanismo por trás da cimentação é essencialmente inorgânico, muito provavelmente devido à evaporação de água do mar, em resposta às condições climáticas secas prevalecentes. Os valores de 13CVPDB máximo, mínimo e médio obtidos para os cimentos são +3.57, –7.8 e +2.34‰, respectivamente. Os valores de 18OSMOW e 18OVPDB variam de 26.32 a 31.41 (valor médio: 30.64) e de –4.41 a 0.54‰ (valor médio: –0.22‰), respectivamente. A maior parte dos valores de 18OVPDB e 13CVPDB é compatível com os de cimentos marinhos. Algumas amostras apresentam valores de 18O fortemente negativos, o que provavelmente reflete uma origem a partir de uma mistura de águas marinhas e meteóricas ou recristalização do cimento marinho através da interação com águas meteóricas. As temperaturas de precipitação assumindo 18OVPDB da água igual a 2,0 (água do mar modificada por evaporação) e -2,0 (água mista, em boa parte meteórica) variam de 23,3 a 34,9oC (valor médio: 25,8oC).

Levantamento de cigarrinhas e aranhas em pomares de laranja Valência nos Vales do Caí e Taquari, RS, Brasil

Atualmente no Brasil, já foram identificadas 75 espécies de cigarrinhas ocorrentes em pomares cítricos. Destas, doze espécies são comprovadamente capazes de transmitir Xylella fastidiosa Wells et al. 1987, bactéria causadora da Clorose Variegada dos Citros (CVC). Esta doença foi detectada pela primeira vez no Estado do Rio Grande do Sul em 1993 (Tubelis et al., 1993) e parece estar circunscrita à pomares das regiões com temperaturas mais elevadas no Estado, não sendo porém, descartada a presença da CVC na Região dos Vales do Caí e Taquari (Rosseto, 2001). Além das cigarrinhas consideradas transmissoras e potencialmente vetoras, podem haver outras espécies que ainda não foram identificadas. Por este motivo foram desenvolvidas pesquisas que visaram a identificação das espécies de cigarrinhas, sua abundância, diversidade, sazonalidade, monitoramento e seus inimigos naturais em pomares de laranja “Valência” nos Vales do Caí e Taquari, RS. No primeiro artigo foi estudada a flutuação populacional de nove espécies de cicadelíneos, sendo constatada a presença de dois padrões de sazonalidade, com a maioria das espécies ocorrendo ao longo de todo o ano e uma espécie que ocorreu em um período restrito. No segundo, foram registradas 80 espécies de cigarrinhas em pomares com diferentes tipos de manejo. As duas comunidades não apresentaram diferenças significativas quanto à diversidade; porém sua distribuição de abundância das espécies e similaridade das espécies foram diferentes, concluindo que sejam provavelmente influenciadas por fatores climáticos, porém estes são secundários se comparados às mudanças resultantes dos manejos. O terceiro artigo traz um levantamento das cigarrinhas com armadilha adesiva amarela sugerindo que seu monitoramento seja feito na primavera, verão e outono; para a identificação de espécies vetoras de fitoplasmas é necessário o uso concomitante de outro método. O quarto artigo traz a araneofauna presente nos pomares tendo sido registradas um total de 99 espécies, tanto na planta cítrica (72) quanto na vegetação espontânea (40) e algumas espécies comuns às duas composições florísticas (11).

Comportamento de um solo colapsível artificialmente cimentado

Esta tese apresenta duas técnicas diferentes de preparação de amostras para produzir corpos-de-prova “ideais”, i.e. amostras artificialmente moldadas nas condições desejadas. O desafio fundamental da moldagem de amostras altamente colapsíveis cimentadas artificialmente é conservar a estrutura porosa com elevado índice de vazios enquanto ocorre a cura do cimento. Na primeira técnica isto é alcançado acrescentandose partículas de poliestireno expandido à mistura de solo. A segunda técnica utiliza duas etapas de preparo de forma que a cura parcial do cimento da primeira etapa de mistura já aconteceu quando a segunda etapa for realizada. Ambas as técnicas são utilizadas para produzir amostras colapsíveis que imitam o comportamento de solos altamente colapsíveis naturais. Ao mesmo tempo, as técnicas permitem a variação controlada dos parâmetros fundamentais que podem influenciar comportamento de colapso do solo. O trabalho apresentado nesta tese analisou os parâmetros que caracterizam e controlam o comportamento mecânico de solos colapsíveis. O programa experimental foi executado em amostras colapsíveis cimentadas artificialmente que possuem as características físicas mais relevantes de solos colapsíveis naturais: elevado índice de vazios, baixo nível de cimentação e condições não saturadas antes da inundação. O programa de laboratório foi fundamentado em ensaios de compressão não confinada, ensaios de condutividade hidráulica, testes para obtenção da curva característica do solo, análises de microscopia ótica, ensaios de cisalhamento direto, ensaios triaxiais, ensaios edométricos convencionais e com sucção controlada e ensaio de compressão isotrópica com controle de sucção Com base nos resultados experimentais, foi possível observar a importante influência do índice de vazios inicial e do teor de adição de cimento no processo de degradação da cimentação (desestruturação do solo) e no fenômeno de colapso por inundação. Isto é importante para se compreender o comportamento mecânico fundamental de solos colapsíveis cimentados e permitir o desenvolvimento de modelos constitutivos apropriados. É apresentado um modelo constitutivo (Wheeler, 2004) baseado em solos não saturados incluindo o efeito de cimentação (bonding) e o processo de desestruturação do solo. O modelo sugerido foi analisado qualitativamente com base nos resultados obtidos do programa experimental.

Resistência e dilatância de solos cimentados : uma abordagem teórico-experimental

A busca de soluções racionais para problemas geotécnicos envolvendo solos cimentados, tanto naturais como artificiais, e sua incorporação à prática corrente da Engenharia Geotécnica, requer primordialmente o estabelecimento de critérios de análise, projeto e execução tecnicamente confiáveis e economicamente viáveis, o que, por sua vez, implica na capacidade de prever o comportamento mecânico desses materiais cimentados quando submetidos a condições específicas de trabalho. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma contribuição ao desenvolvimento de um arcabouço teórico fundamental à compreensão do comportamento geotécnico de solos cimentados, através de uma abordagem que contemplou, além da caracterização do comportamento básico de solos cimentados, a investigação teórica e experimental da relação tensão-dilatância-resistência observada na compressão triaxial para uma variada gama de materiais reconstituídos e cimentados. Todos os aspectos analisados do comportamento mecânico dos solos cimentados investigados foram, em maior ou menor grau, influenciados pela variação do grau de cimentação, da tensão efetiva média inicial e do índice de vazios. A análise da resposta dos materiais cimentados no espaço tensão-dilatância permitiu concluir, a partir do reconhecimento de padrões claros de comportamento, que a teoria da tensão-dilatância fornece um arcabouço com potencial para a interpretação do comportamento tensão-deformação e da resistência de materiais cimentados, na medida em que incorpora a dilatância como fator importante do comportamento geotécnico.

Plastificação de um solo cimentado curado sob tensão

A fim de avaliar a contribuição das ligações cimentantes no comportamento tensão-deformação dos solos cimentados, bem como quantificar a variação das tensões de início de plastificação e incremento de tensão de plastificação em função do índice de vazios de cura, foram realizados dezoito ensaios de compressão isotrópica em amostras artificialmente cimentadas curadas com diferentes tensões confinantes, índices de vazios e teores de cimento. As amostras foram inicialmente adensadas a várias tensões confinantes ao longo da linha de compressão normal do solo sem cimentação, simulando a formação de elementos de solos em diferentes profundidades de um depósito sedimentar cimentado. Após o adensamento, as amostras eram curadas para posterior aplicação de incrementos de tensão isotrópica. Complementarmente, dezenove ensaios triaxiais drenados foram realizados em amostras artificialmente cimentadas curadas sob diferentes tensões confinantes e índices de vazios de forma a analisar as modificações dos parâmetros de resistência, deformabilidade e plastificação em função do índice de vazios e tensão de cura. Por final, um novo modelo matemático foi proposto para simular os ensaios isotrópicos das amostras curadas com diferentes índices de vazios e teores de cura, descrevendo o comportamento teórico dos elementos de solo situados nas diferentes profundidades do depósito fictício de solo cimentado. A capacidade do modelo de simular os resultados dos ensaios isotrópicos para uma gama ampla de índice de vazios de cura e teores de cimento também foi apresentada. Comentários acerca das respostas obtidas com simulações de amostras curadas a altos e baixos índices de vazios, e solicitadas a elevadas tensões isotrópicas, também são apresentadas juntamente com uma análise dos três parâmetros adicionais requeridos pelo modelo em relação ao modelo Cam Clay: um parâmetro de medida de nível de cimentação, um parâmetro definidor do tipo de comportamento da estrutura cimentante (rígido, rígido-plástico, linear, etc.), e um parâmetro que relaciona a magnitude das tensões da estrutura cimentante com o nível de cimentação da amostra.

Adição de superplastificante e anti-segregante à base de CMC em pastas de cimento para Poços de Petróleo

Oil well cementing materials consist of slurries of Special class Portland cement dispersed in water. Admixtures can be used to provide the necessary fluidity, so the material can be efficiently pumped down as well as penetrate porous rocks with controlled filter loss. Construction admixtures can be used to modify the properties of oil well cements provided they can withstand and hold their properties at the higher than ambient temperatures usually encountered in oil fields. In civil construction, superplasticizer play the role of dispersants that reduce the facto r of water cement improve mechanical properties and fluidity of the cement, whereas anti-segregation agents improve the workability of the slurry. In the present study, oil well cement slurries were produced adding both a dispersant and an anti-segregation agent conventionally used in Portland CPII-Z-32 RS cement aiming at materials for primary cementing and squeeze operations. Three basic aspects were evaluated: fluidity, filter loss and the synergetic effect of the admixtures at two temperatures, i.e., 27°C and 56°C, following API RP 10B practical recommendations. The slurries were prepared using admixture concentrations varying from 2.60 Kgf/m3 (0.02 gallft3) to 5.82 Kgf/m3 (0.045 galJft3) BWOC. The density of the slurries was set to 1.89 g/cm3 (15.8 Ib/gal). 0.30 to 0.60% BWOC of a CMC-based anti-segregation agent was added to the cement to control the filter loss. The results showed that the addition of anti-segregation at concentrations above 0.55% by weight of cement resulted in the increased viscosity of the folders in temperatures evaluated. The increasing the temperature of the tests led to a reduction in the performance of anti-segregation. At concentrations of 5.20 kgf/m3 (0,040 gallft3) and 5.82 Kgf/m3 (0,045 gal/ft 3) observed a better performance of the properties evaluated in the proposed system. At low temperature was observed instability in the readings of rheology for all concentrations of anti-segregation. Contents that increasing the concentration of anti¬-segregation is limited concentrations greater than 0.55 % BWOC of the CMC in temperature analyzed. The use of the system with CMC promoted a good performance against the properties evaluated. The principal function of anti¬-segregation was optimized with increasing concentration of superplasticizer, at temperatures above the 2rC. The study of the behaviour of systemic additives, resulting in slurries of cement, which can be optimized face studies of other intrinsic properties in oil fields

Influência da vermiculita expandida na resistência à compressão e reologia de pastas cimentantes de poços de petróleo

Several problems related to the loss of hydraulic seal in oilwells, causing gas migration and/or contamination of the production zone by water, have been reported. The loss of the hydraulic seal is a consequence of cracks which can be occasioned either by the invasion of gas during the wait on cement or by the expansion of the casing causing the fracture of the cement sheath. In case of the pressure of the formation is higher than the pressure in the annulus, gas can migrate into the slurry and form microannulus, which are channels where gas migrates after the cement is set. Cracks can be also occasioned by the fracture of the cement sheath when it does not withstand the thermal and dynamic loads. In reservoirs where the oil is heavy, steam water injection operation is required in order to get the oil flowing. This operation increases the temperature of the casing, and then it expands and causes the fracture of the cement sheath in the annulus. When the failures on the cement are detected, remedial cementing is required, which raise costs caused by the interventions. Once the use of cement in the construction civil sector is older than its use in the petroleum sector, it is common to bring technologies and solutions from the civil construction and apply them on the petroleum area. In this context, vermiculite, a mineral-clay widely encountered in Brazil, has been used, on its exfoliated form, in the civil construction, especially on the manufacture of lights and fireproof concretes with excellent thermal and acoustical properties. It has already been reported in scientific journals, studies of the addition of exfoliated vermiculite in Portland cements revealing good properties related to oilwell cementing operations. Thus, this study aimed to study the rheological behavior, thickening time, stability and compressive strength of the slurries made of Portland cement and exfoliated vermiculite in 5 different compositions, at room temperature and heated. The results showed that the compressive strength decreased with the addition of exfoliated vermiculite, however the values are still allowed for oiwell cementing operations. The thickening time of the slurry with no exfoliated vermiculite was 120 min and the thickening time of the slurry with 12 % of exfoliated vermiculite was 98 min. The stability and the rheological behavior of the slurries revealed that the exfoliated vermiculite absorbed water and therefore increased the viscosity of the slurries, even though increasing the factor cement-water. The stability experiment carried out at 133 ºF showed that, there was neither sedimentation nor reduction of the volume of the cement for the slurry with 12 % of exfoliated vermiculite. Thus, the addition of exfoliated vermiculite accelerates the set time of the cement and gives it a small shrinkage during the wait on cement, which are important to prevent gas migration

Análise do comportamento reológico de pastas de cimento contendo resíduos de pneu para poços de petróleo

The low tenacity presented by the Portland cement pastes used in the oil wells cementation has been motivating several researches with attention focused on alternative materials. Additives have been developed to generate flexible pastes with mechanical resistance capable to support the expansions and retractions of the metallic covering of the wells that submit to the steam injection, technique very used to increase the recovery factor in oil reservoirs with high viscosity. A fresh paste with inadequate rheological behavior may commit the cementation process seriously, involving flaws that affect the performance of the paste substantially in the hardened state. This work proposes the elaboration and the rheological analysis of Portland cement pastes with addition of residues of rubber tire in several proportions, with the aim of minimizing the damages provoked in the hem cementing of these wells. By thermogravimetric analysis, the particles of eraser that go by the sieve of 0,5mm (35 mesh) opening and treated superficially with NaOH solution of 1 mol/L presented appropriate thermal resistance for wells that submit to thermal cyclic. The evaluation of the study based on the results of the rheological analysis of the pastes, complemented by the mechanical analysis, thickening, stability, tenor of free water and filtrate loss, being used as parameter a paste reference, without rubber addition. The results showed satisfactory rheology, passive of few corrections; considerable loss of mechanical resistance (traction and compression), compensated by earnings of tenacity, however with established limits for its application in oil wells; satisfactory stability, free water and thickening time

Desenvolvimento de pastas de cimento flexíveis para poços de petróleo submetidos à injeção de vapor utilizando látex do tipo SBR

Novel cementing materials formulations containing flexible polymeric admixtures have been studied aiming at improving the mechanical behavior of oil well cement slurries submitted to steam injection. However, research activities in this sector are still under development. The steam injected directly into the well causes casing dilation, which after a reduction in temperature, tends to return to its original dimensions, resulting in crack formation and hydraulic isolation loss of the well, which will result in shortening of well life. In this scenario, the objective of the present study was to evaluate the mechanical behavior of Portland-based slurries containing SBR latex, applied in oil well cementing of wells submitted to steam injection. Were formulated slurries with densities of 1.797 g/cm3 (15.0 lb/Gal) and 1.869 g/cm3 (15.6 lb/Gal), containing admixtures with a latex concentration of 0; 66.88; 133.76; 200.64 and 267.52 L/m3 (0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 gpc). Tests including rheology, fluid loss control, thickening time, API compressive strength and splitting tensile strength, beyond steam injection simulation. Microstrutural characteristics of the slurries were also performed (XRD, TG, FTIR and SEM). The results showed that increasing the polymer concentration increased in the rheological properties and fluid loss, and a decrease in the elasticity modulus of the cement slurries. The results obtained showed that the slurries can be applied in cementing operations of oil wells submitted to steam injection.

Otimização e análise mecânica de pastas geopoliméricas para uso em poços sujeitos à injeção cíclica de vapor

Oil wells subjected to cyclic steam injection present important challenges for the development of well cementing systems, mainly due to tensile stresses caused by thermal gradients during its useful life. Cement sheath failures in wells using conventional high compressive strength systems lead to the use of cement systems that are more flexible and/or ductile, with emphasis on Portland cement systems with latex addition. Recent research efforts have presented geopolymeric systems as alternatives. These cementing systems are based on alkaline activation of amorphous aluminosilicates such as metakaolin or fly ash and display advantageous properties such as high compressive strength, fast setting and thermal stability. Basic geopolymeric formulations can be found in the literature, which meet basic oil industry specifications such as rheology, compressive strength and thickening time. In this work, new geopolymeric formulations were developed, based on metakaolin, potassium silicate, potassium hydroxide, silica fume and mineral fiber, using the state of the art in chemical composition, mixture modeling and additivation to optimize the most relevant properties for oil well cementing. Starting from molar ratios considered ideal in the literature (SiO2/Al2O3 = 3.8 e K2O/Al2O3 = 1.0), a study of dry mixtures was performed,based on the compressive packing model, resulting in an optimal volume of 6% for the added solid material. This material (silica fume and mineral fiber) works both as an additional silica source (in the case of silica fume) and as mechanical reinforcement, especially in the case of mineral fiber, which incremented the tensile strength. The first triaxial mechanical study of this class of materials was performed. For comparison, a mechanical study of conventional latex-based cementing systems was also carried out. Regardless of differences in the failure mode (brittle for geopolymers, ductile for latex-based systems), the superior uniaxial compressive strength (37 MPa for the geopolymeric slurry P5 versus 18 MPa for the conventional slurry P2), similar triaxial behavior (friction angle 21° for P5 and P2) and lower stifness (in the elastic region 5.1 GPa for P5 versus 6.8 GPa for P2) of the geopolymeric systems allowed them to withstand a similar amount of mechanical energy (155 kJ/m3 for P5 versus 208 kJ/m3 for P2), noting that geopolymers work in the elastic regime, without the microcracking present in the case of latex-based systems. Therefore, the geopolymers studied on this work must be designed for application in the elastic region to avoid brittle failure. Finally, the tensile strength of geopolymers is originally poor (1.3 MPa for the geopolymeric slurry P3) due to its brittle structure. However, after additivation with mineral fiber, the tensile strength became equivalent to that of latex-based systems (2.3 MPa for P5 and 2.1 MPa for P2). The technical viability of conventional and proposed formulations was evaluated for the whole well life, including stresses due to cyclic steam injection. This analysis was performed using finite element-based simulation software. It was verified that conventional slurries are viable up to 204ºF (400ºC) and geopolymeric slurries are viable above 500ºF (260ºC)