Validação de uma metodologia de ensaio de resistência ao cisalhamento para avaliação da aderência de interfaces revestimento metálico-bainha de cimento aplicada a poços de petróleo

Improving the adherence between oilwell metallic casing and cement sheath potentially decrease the number of corrective actions present/y necessary for Northeastern wells submitted to steam injection. In addition to the direct costs involved in the corrective operations, the economic impact of the failure of the primary cementing aIso includes the loss in the production of the well. The adherence between casing and cement is current/y evaluated by a simple shear tests non standardized by the American Petroleum Institute (API). Therefore, the objective of the present is to propose and evaluate a standardized method to assess the adherence of oilwell metallic casing to cement sheath. To that end, a section of a cemented oilwell was simulated and used to test the effect of different parameters on the shear stress of the system. Surface roughness and different cement compositions submitted or not to thermal cycling were evaluated. The results revealed that the test geometry and parameters proposed yielded different values for the shear stress of the system, corresponding to different adherent conditions between metallic casing and cement sheath

Avaliação da influência de cinza da casca de arroz em cimentos para poços de petróleo submetidos à injeção de vapor

Reservoirs that present highly viscous oils require methods to aid in their recovery to the surface. The elev ated oil viscosity hinders its flow through porous media and conventional recovery methods have not obtained significant efficiency. As such, the injection of steam into the reservoir through an injection well has been the most widely used method of therma l recovery, for it allows elevated volumes of recovery due to the viscosity reduction of the oil, facilitating the oil’s mobility within the rock formation and consequently into the production well where it will be exploited. On the other hand, the injecti on of vapor not only affects the fluids found in the rock pores, but the entire structure that composes the well where it is injected due to the high temperatures used in the process. This temperature increment is conducted to the cement, found in the annu lus, responsible for the isolation of the well and the well casing. Temperatures above 110 ̊C create new fazes rich in calcium in the cement matrix, resulting in the reduction of its permeability and the consequential phenomenon of mechanical resistance ret rogression. These alterations generate faults in the cement, reducing the well’s hydraulic isolation, creating insecurity in the operations in which the well will be submitted as well as the reduction of its economic life span. As a way of reducing this re trograde effect, this study has the objective of evaluating the incorporation of rice husk ash as a mineral additive substitute of silica flour , commercially utilized as a source of silica to reduce the CaO/SiO 2 ratio in the cement pastes submitted to high temperatures in thermal recovery. Cement pastes were formulated containing 20 and 30% levels of ash, apart from the basic paste (water + cement) and a reference paste (water + cement + 40% silica flour) for comparison purposes. The tests were executed th rough compression resistance tests, X - Ray diffraction (XRD) techniques, thermogravimetry (TG), scanning electron microscopy (SEM) and chemical anal ysis BY X - ray fluorescence (EDS) on the pastes submitted to cure at low temperatures (45 ̊C) for 28 days following a cure at 280 ̊C and a pressure of 2,000 PSI for 3 days, simulating vapor injection. The results obtained show that the paste containing 30% r ice shell ash is satisfactory, obtaining mechanical resistance desired and equivalent to that of the paste containing 40% silica flour, since the products obtained were hydrated with low CaO/SiO 2 ratio, like the Tobermorita and Xonotlita fases, proving its applicability in well subject to vapor injection.

Adição de poliuretana em pastas de cimento para poços de petróleo como agente de correção do filtrado

Chemical admixtures, when properly selected and quantified, play an important role in obtaining adequate slurry systems for quality primary cementing operations. They assure the proper operation of a well and reduce costs attributed to corrective cementing jobs. Controlling the amount lost by filtering through the slurry to permeable areas is one of the most important requirements in an operation, commonly controlled by chemical admixtures, such as carboxymethylcellulose (CMC). However, problems related to temperature, salttolerance and the secundary retarding effect are commonly reported in the literature. According to the scenario described above, the use of an aqueous dispersion of non-ionic poliurethane was proposed to control the filter loss, given its low ionic interaction with the free ions present in the slurries in humid state. Therefore, this study aims at assessing the efficiency of poliurethane to reduce filter loss in different temperature and pressure conditions as well as the synergistic effect with other admixtures. The temperatures and pressures used in laboratory tests simulate the same conditions of oil wells with depths of 500 to 1200 m. The poliurethane showed resistance to thermal degradation and stability in the presence of salts. With the increase in the concentration of the polymer there was a considerable decrease in the volume lost by filtration, and this has been effective even with the increase in temperature

Durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento modificado por polímero

The durability of the cellulose-cement composites is a decisive factor to introduce such material in the market. Polymers have been used in concrete and mortar production to increase its durability. The goal of this work was the physical and mechanical characterization of cellulose-cement composites modified by a polymer and the subsequent durability evaluation. The work also evaluated the dispersion of acrylic polymer in composites made of Pinus caribaea residues. The physical properties observed were water absorption by immersion and bulk density. Rupture modulus and toughness were determined by flexural test. The specimens were obtained from pads, produced by pressing and wet curing. Samples were subjected to accelerated aging tests by repeated wetting and drying cycles and hot-water bath and natural aging. The scanning electron microscopy (SEM) allowed verifying the fiber and composite characteristics along the time. For the composite range analyzed, it was observed the polymer improved the mechanical properties of composites besides a significant decreasing in water absorption. The use of polymer improved the performance of vegetable fiber-cement composites when compared to the conventional mortar, due to water absorption decreasing.

Efeito da adição de cinza da casca de arroz em misturas cimento-casca de arroz

The rice husk and its ash are abundant and renewable and can be used to obtain alternative building materials. An increase in the consumption of such waste could help minimize the environmental problems from their improper disposal. This study aimed to evaluate the use of ashes as a cargo mineral (filler). However, the rice husk chemically interferes in the conduct of the based cement mixtures. Thus, different mixes cement-rice husk with and without the addition of ash were evaluated in order to highlight the influence of its components (husk; ash), which could otherwise be excluded or be underestimated. Cylindrical samples (test of simple compression and traction by diametrical compression) and samples extracted from manufactured pressed board (test of bending and parallel compression to the surface), were used to evaluate the behavior of different mixtures of components (rice hush; RHA - rice husk ahs). The results of the mechanical tests showed, in general, there is not a statistical difference between the mixtures, which are associated with the chemical suppressive effect of the rice husk ash. The mixture of rice husk of 10 mm, with an addition of 35% of the rice husk ash, is notable for allowing the highest consumption of rice husk and rice husk ash, to reduce 25% the consumption of cement and to allow the storage (without emissions to the atmosphere), around 1.9 ton of CO2 per ton of cement consumed, thus contributing to the reduction of CO2 emissions, which can stimulate rural constructions under an ecological point of view.

Durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento modificado por polímero

A durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento é um dos fatores mais importantes para a colocação desse material no mercado consumidor. A utilização de polímeros em concreto e argamassa, com o objetivo de melhorar sua durabilidade, é cada vez mais freqüente. Este estudo visou à caracterização de propriedades físicas e mecânicas de compósito biomassa vegetal-cimento modificado com polímeros e a análise da durabilidade desse compósito. Foi testado um polímero de base acrílica em compósitos produzidos com resíduo de Pinus caribaea. Foram realizados ensaios de envelhecimento acelerado, por meio de ciclos de molhamento e secagem, por imersão em água quente e ensaio de envelhecimento natural. As propriedades físicas do compósito avaliadas foram a massa específica aparente e a absorção total de água por imersão. As propriedades mecânicas foram determinadas por meio de ensaios de resistência à tração na flexão, analisando-se a tensão e a energia de ruptura. Os corpos-de-prova foram extraídos de placas executadas por simples prensagem. Ensaios de microscopia eletrônica de varredura foram utilizados para observar o estado da fibra e da matriz após os processos de envelhecimento. O uso de polímero melhorou o desempenho mecânico do compósito nas primeiras idades e também promoveu significativa redução da capacidade de absorção de água, demonstrando que o uso desse material pode vir a melhorar a durabilidade desses compósitos, uma vez que reduziu sensivelmente sua capacidade de absorção.

Efeito da adição de cinza da casca de arroz em misturas cimento-casca de arroz

A casca de arroz e sua cinza são abundantes e renováveis, podendo ser empregadas na obtenção de materiais de construção alternativos. O aumento do consumo desses resíduos poderia ajudar a minimizar os problemas ambientais provenientes da sua eliminação inadequada. Este trabalho teve o objetivo de avaliar a utilização de cinzas como carga mineral (filler). Todavia, a casca de arroz interferiu quimicamente no comportamento das misturas à base de cimento. Assim, diferentes misturas cimento-casca de arroz, com e sem adição de cinzas, foram avaliadas, a fim de destacar a influência de seus componentes (casca; cinza) que, de outra forma, poderiam ser excluídas ou subestimadas. Amostras cilíndricas (teste de compressão simples e de tração por compressão diametral) e amostras extraídas das placas prensadas (teste de flexão e compressão paralela à superfície) foram usadas para avaliar o comportamento das misturas e dos componentes casca e cinza. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram, em geral, que não houve diferença estatística entre as misturas, as quais estão associadas ao efeito químico supressivo da cinza da casca de arroz. A mistura da casca de arroz de 10 mm com o acréscimo de 35% das cinzas destaca-se por permitir o mais elevado consumo de casca e cinzas, reduzir 25% no consumo de cimento e permitir o confinamento (sem emissões para a atmosfera) de cerca de 1,9 tonelada de CO2 por tonelada de cimento consumido, contribuindo, assim, para a redução da emissão de CO2, o que pode incentivar construções rurais sob o ponto de vista ecológico.

Desenvolvimento de pastas leves utilizando incorporadores de ar para aplicação em poços de petróleo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Efeito de adições poliméricas na aderência de pastas de cimento a tubos metálicos após ciclagem térmica

Thermal recovery methods, especially steam injection, have been used to produce heavy oils. However, these methods imply that the metallic casing-cement sheath interface is submitted to thermal cycling. As a consequence, cracking may develop due to the thermal expansion mismatch of such materials, which allows the flow of oil and gas through the cement sheath, with environmental and economical consequences. It is therefore important to anticipate interfacial discontinuities that may arise upon Thermal recovery. The present study reports a simple alternative method to measure the shear strength of casing-sheath interfaces using pushthrough geometry, applied to polymer-containing hardened cement slurries. Polyurethane and recycled tire rubber were added to Portland-bases slurries to improve the fracture energy of intrinsically brittle cement. Samples consisting of metallic casing sections surrounded by hardened polymer-cement composites were prepared and mechanically tested. The effect of thermal cycles was investigated to simulate temperature conditions encountered in steam injection recovery. The results showed that the addition of polyurethane significantly improved the shear strength of the casing-sheath interface. The strength values obtained adding 10% BWOC of polyurethane to a Portland-base slurry more than doubled with respect to that of polyurethane-free slurries. Therefore, the use of polyurethane significantly contributes to reduce the damage caused by thermal cycling to cement sheath, improving the safety conditions of oil wells and the recovery of heavy oils

Avaliação da união zircônia-cimento resinoso-dentina com diferentes estratégias de cimentação e de envelhecimento

Pós-graduação em Odontologia Restauradora - ICT

CARACTERÍSTICAS DO CIMENTO DOS DEPÓSITOS SEDIMENTARES DA BACIA BAURU: REGIÃO DE PRESIDENTE PRUDENTE – SP

Este artigo apresenta resultados parciais de uma pesquisa referente à cimentação em rochas sedimentares na região de Presidente Prudente – SP, que é integrada a um projeto aplicado à gestão de águas subterrâneas. Geologicamente, a área está localizada em depósitos sedimentares da Bacia Bauru, do Cretáceo Superior. Os resultados da pesquisa, baseados em dados de superfície e subsuperfície, demonstram uma correspondência entre o grau de cimentação carbonática e distinções petrográficas. Uma distinção nítida na porção leste da área da pesquisa deve ser relacionada a eventos tectônicos sindeposicionais ou pós-deposicionais. A presença de analcima no cimento indica a ocorrência de hidrotermalismo, que pode estar associado a esses eventos. Do ponto de vista hidrogeoquímico, a variação do pH das águas subterrâneas em função da profundidade dos poços está relacionada ao comportamento hidroquímico dos minerais constituintes do cimento. A pesquisa mostra também que as camadas menos cimentadas são as mais valorizadas do ponto de vista da explotação de águas subterrâneas.

Estudo da influência da cinza de casca de arroz e da cal nas propriedades do solo-cimento auto-adensável

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Contribuição à geologia do macico alcalino de Poços de Caldas

O presente trabalho apresenta um estudo da geologia do maciço alcalino de Poços de Caldas. Pela sua área, que é da ordem de 800 quilômetros quadrados, é considerado um dos maiores complexos formados exclusivamente por rochas nefelínicas. Possui forma elíptica, com 35 Km no sentido NE-SW e 30 Km no sentido NW-SE, e ainda, um "stock" de foiaíto com cerca de 10 quilômetros quadrados. À W limita-se com a bacia sedimentar do Paraná e à E com os contrafortes da serra da Mantiqueira. O maciço está encaixado entre o granito e gnaisse, que nos quadrantes SE e, em menor escala, no quadrante NW, foi afetado metassomaticamente pelo processo de fenitização, principalmente ao longo da direção de xistosidade. No quadrante NW, o fenito é de cor cinza esverdeada e no quadrante SE sua cor é vermelha. O maciço é constituído principalmente por rochas nefelínicas, tinguaítos e foiaítos, mas possui em seu interior rochas anteriores à intrusão alcalina. São sedimentos e rochas vulcânicas formadas por tufos, brechas, aglomerados e lavas ankaratríticas. Os sedimentos acompanham o contato com o gnaisse e afloram em maior extensão nas áreas W e S do complexo. A base do pacote sedimentar consta de camadas argilo-arenosas, com estratificação horizontal e o topo é formado por arenitos com estratificação cruzada. Acham-se perturbados e mergulham, no geral, para o interior do maciço. Sobre os sedimentos foram depositados brechas, tufos e lavas, que formam uma faixa contínua no bordo N-W. Nas brechas predominam fragmentos de sedimentos, gnaisse, diabásio e lavas. O cimento é rico em quartzo detrítico arredondado. Na diagênese, a ação de soluções hidrotermais é evidenciada pelo aparecimento de biotita autígena em um feltro de microcristais de aegerina e apatita. No cimento, a calcita secundária é muito comum, chegando a substituir parcial ou totalmente o quartzo. As lavas ankaratríticas, quase sempre em espessos derrames, formam freqüentemente aglomerados. Vestígios de rochas vulcânicas são encontrados em quase todo o bordo interno, indicando que a atividade vulcânica abrangeu grande área. Após essa atividade vulcânica formaram-se fonolitos, tinguaítos e foiaítos, com freqüentes passagens de um tipo de rocha a outro. Os tinguaítos constituem a maior área do complexo e apresentam grande uniformidade. Em algumas áreas, principalmente nas proximidades de Cascata, afloram variedades com pseudoleucita e analcita. Os foiaítos são intrusivos no tinguaíto, mas a "mise-en-place" provavelmente deu-se contemporaneamente, sugerida pela passagem, não raro gradual de uma rocha a outra. Além dos vários tipos de foiaítos, equigranulares e traquitóides, afloram em pequena extensão lujaurito e chibinito. Para o mecanismo da intrusão, é admitido o levantamento de blocos do embasamento cristalino, que precedeu a atividade vulcânica. Durante ou após a atividade vulcânica, deu-se o abatimento da parte central com formação de fendas radiais e circulares, que permitiram a subida do magma. A existência, mesmo no atual estágio de erosão, de pequenas áreas de material vulcânico perturbado pela intrusão, indica que o abatimento não foi total, tendo parte do teto servido de encaixante para a formação dos tinguaítos e diferenciação de foiaítos. Na periferia formou-se o grande dique anelar de tinguaíto, com mergulhos verticais ou quase verticais, de espessura variável, formando um anel quase completo. A dedução da forma geométrica da intrusão de tinguaítos da parte central do maciço é dificultada pela grande homogeneidade mineral e textural das rochas. O abatimento iniciou-se no centro, onde a intensidade deste fenômeno deu-se em maior escala, sendo anterior à formação do dique anelar. Evidenciando este fato, observamos no interior do dique numerosos xenólitos de rochas do interior do maciço. Finalizando os eventos magmáticos na região, deu-se a intrusão dos foiaítos sob a forma de diques menores cortando o grande dique anelar. A sequência das intrusões parece ser do centro para a periferia, contrariando a observada na maioria das intrusões alcalinas. O planalto é formado de duas áreas geomorfologicamente distintas: a maior, com drenagem anelar e a menor, com relevo entre juventude e maturidade, na qual predomina a drenagem radial. É provável que parte do sistema de drenagem obedeça às direções principais de diaclases. Após a atividade do magma alcalino, ocorreram falhamentos em grande área, das quais o principal formou o "graben" E-W que tangencia o bordo sul do complexo. Os recursos minerais são representados por jazidas de bauxita e de minerais zirconíferos como zircão, caldasita, badeleyta, nos quais há teores variáveis de urânio, e os depósitos de tório são formados a partir de fenômenos ligados a processos hidrotermais, que destruíram os minerais primários e possibilitaram a posterior precipitação em fendas.

Desenvolvimento de pastas leves utilizando incorporadores de ar para aplicação em poços de petróleo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Presence of arsenic in different types of MTA and white and gray Portland cement

Objective. The presence of arsenic in various types of mineral trioxide aggregate (MTA) and Portland cements were evaluated to verify if they comply with the ISO-recommended limit for water-based cements of 2 mg arsenic/kg material. Study design. An amount of 5 mL of hydrochloric acid was added to 2 g each of MTA and Portland cement to be analyzed. After 15 minutes, the material was filtered and the volume of supernatant was diluted with reagent-grade water up to 40 mL. Atomic absorption spectrophotometry readings were performed in triplicate. Results. The following mean values were obtained: CPM (Egeo, Buenos Aires, Argentina) 11.06 mg/kg; CPM sealer (Egeo) 10.30 mg/kg; MTA- Obtura (Angelus, Londrina, PR, Brazil) 0.39 mg/kg; Experimental MTA: 10.30 mg/kg; White MTA- Angelus (Angelus) 1.03 mg/kg; Gray MTA- Angelus (Angelus) 5.91 mg/kg; ProRoot-MTA (Dentsply/Tulsa Dental Specialties, Tulsa, OK) 5.25 mg/kg; Gray Portland cement (Votorantim Cimentos, Cubatao, SP, Brazil): 34.27 mg/kg; and White Portland cement (Cimento Rio Branco, Rio de Janeiro, RJ, Brazil) 0.52 mg/kg. Conclusion. All tested materials presented arsenic in their composition. The form of arsenic was not analyzed nor the toxicity of the arsenic found. Only MTA- Obtura, White MTA- Angelus, and White Portland cement presented arsenic levels below the limit set in the ISO 9917-1 standard. (Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2008; 106: 909-913)