Estudo do comportamento de pastas compósitas cimento/sílica/poliuretana para poços de petróleo HPHT

Os poços HPHT atravessam zonas anormalmente pressurizadas e com altos gradientes de temperatura. Esses poços apresentam elevadas concentrações de tensões produzidas pelas operações de perfuração e fraturamento hidráulico, flutuações da pressão e temperatura, forças dinâmicas geradas durante a perfuração, formações inconsolidadas, entre outros aspectos, podendo resultar em falhas mecânicas na bainha de cimento. Tais falhas comprometem a estabilidade mecânica do poço e o isolamento das zonas produtoras de óleos e/ou gás. Para que operações corretivas não se façam necessárias, é preciso adequar as pastas às condições de cada poço. Sistemas de pastas de cimento para poços HPHT requerem um bom controle de suas propriedades termo-mecânicas. Visto que a temperaturas superiores a 110 oC (230 oF) o cimento, após alcançar um valor máximo de resistência, inicia um processo de perda de resistência (retrogressão). Para prevenir esse efeito substitui-se parcialmente o cimento Portland por sílica com objetivo de incrementar a reação pozolânica. Esta reação modifica a trajetória do processo natural de hidratação do cimento, o gel de silicato de cálcio hidratado (C-S-H) se converte em várias outras fases com maior resistência. Polímeros também são adicionados para proporcionar maior flexibilidade e agir como barreira à propagação de trincas desenvolvidas sob tensão. O presente trabalho teve como objetivo estudar o comportamento do sistema cimento/sílica/polímero quando submetido às condições de alta temperatura e alta pressão. Foram formuladas pastas de cimento puro, pastas contendo 40 % BWOC de sílica flour e pastas com diferentes concentrações de poliuretana (5 % a 25 %) e 40 % BWOC de sílica flour. O peso específico das pastas foi fixado em 1,87 g/cm3 (15,6 lb/gal). Os resultados demonstram que as resistências da pasta contendo 40% de sílica e das com adição de polímero foram muito superiores a da pasta de cimento puro, não ocorrendo o efeito da retrogressão. As pastas com polímero apresentaram um crescente aumento da tenacidade com o aumento da concentração da mesma, sendo assim capaz de suportar as tensões. Além de se manterem estáveis termicamente acima de 180 ºC. O sistema também apresentou excelentes resultados de filtrado, reologia, água livre, estabilidade e permeabilidade. Sendo assim, o mesmo mostrou ser aplicável a poços HPHT

Desenvolvimento de pastas cimentantes utilizando cimentos portland compostos para cimentação de poços petrolíferos

The Compound Portland cements are commonly used in construction, among them stand out the CPII-Z, CPII-F and CPIV. These types of cement have limited application on oil well cementing, having its compositional characteristics focused specifically to construction, as cement for use in oil wells has greater complexity and properties covering the specific needs for each well to be coated. For operations of oil wells cementing are used Portland cements designed specifically for this purpose. The American Petroleum Institute (API) classifies cements into classes designated by letters A to J. In the petroleum industry, often it is used Class G cement, which is cement that meets all requirements needed for cement from classes A to E. According to the scenario described above, this paper aims to present a credible alternative to apply the compound cements in the oil industry due to the large availability of this cement in relation to oil well cements. The cements were micro structurally characterized by XRF, XRD and SEM tests, both in its anhydrous and hydrated state. Later technological tests were conducted to determine the limits set by the NBR 9831. Among the compound cements studied, the CPII-Z showed satisfactory properties for use in primary and secondary operations of oil wells up to 1200 meters cementing

Efeito da adição de microfibras de lã de vidro na tenacidade à ruptura de pastas de cimento para poços de petróleo

Although there are a wide variety of additives that act in fresh state, to adjust the properties of cement, there is also a search by additions that improve the tenacity of the cement in the hardened state. This, in turn, can often be increased by inserting fibers, which act on the deflection of microcracks. This study aimed to use a microfiber glass wool (silica-based) as an additive reinforcing the cement matrix, improving the rupture tenacity, in order to prevent the propagation of microcracks in the cement sheath commonly found in oil wells submitted to high temperatures. The fibers were added at different concentrations, 2 to 5% (BWOC) and varied average sizes, grinding for 90 s, 180 s, 300 s, 600 s. The cement slurries were made with a density of 1,90 g/ cm3 (15,6 lb/gal), using Portland cement CPP- Special Class as the hydraulic binder and 40% silica flour. The characterization of the fiber was made by scanning electron microscopy (SEM), particle size by sieving, X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetry (TG / DTG). Were performed technological tests set by the API (American Petroleum Institute) by rheology, stability, free water, compressive strength, as well as testing rupture energy, elastic modulus and permeability. The characterization results showed good thermal stability of the microfiber glass wool for application in oil wells submitted to steam injection and, also, that from the particle size data, it was possible to suggest that microfibers milled up to 300 s, are ideal to act as reinforcement to the cement slurries. The rheological parameters, there was committal of plastic viscosity when larger lengths were inserted of microfiber (F90). The values obtained by free water and stability were presented according to API. The mechanical properties, the incorporation of microfiber to the cement slurries gave better rupture tenacity, as compared to reference cement slurries. The values of compressive strength, elastic modulus and permeability have been maintained with respect to the reference cement slurries. Thus, cement slurries reinforced with microfiber glass wool can ensure good application for cementing oil wells submitted to steam injection, which requires control of microcracks, due to the thermal gradients

Estabilização de um Solo com Cimento e Cinza de Lodo Para Uso em Pavimentos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Estudo de propriedades físicas e químicas de um novo cimento selador endodôntico

Pós-graduação em Ciência dos Materiais - FEIS

Análise física química e mecânica de um cimento experimental à base de MTA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo de propriedades físico-químicas de um novo cimento obturador endodôntico

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Cimentos Portland aditivados com arenito zeolítico com propriedades pozolânicas

O uso adequado de pozolanas possibilita a produção de cimentos especiais, de menor custo de fabricação e de maior durabilidade que os correspondentes sem adição. O emprego dessas adições minerais possibilita ganhos significativos em termos de produtividade e uma extensão da vida útil dos equipamentos de produção e da própria jazida de calcário, também ajudando na diminuição de CO2 lançado na atmosfera. As zeólitas têm sido utilizadas como material pozolânico em misturas com "terras vulcânicas" e água nas construções desde o tempo do antigo Império Romano. Nos dias atuais, existem muitas discussões envolvendo reatividade pozolânica das zeólitas naturais na incorporação dos cimentos Portland. Na Região nordeste do Brasil, zeólitas sedimentares relacionadas a arenitos da Bacia do Parnaíba foram descobertas pelo Serviço Geológico do Brasil nos anos 2000. Estes arenitos são constituídos em sua maioria de quartzo, zeólitas naturais (estilbita) e argilominerais (esmectita). Estudos preliminares constataram que este arenito pode ser empregado como material pozolânico em sistemas a base de cimento Portland, desde que o material seja peneirado para remoção do quartzo e ativado termicamente, uma vez que a estilbita é uma zeólita de baixa atividade pozolânica. O objetivo geral desse trabalho foi determinar qual proporção de arenito zeolítico ativado termicamente proporciona melhores propriedades mineralógicas e mecânicas ao cimento Portland. No programa experimental empregou-se o arenito zeolítico passante na peneira 200# e calcinado à temperatura de 500ºC. A análise química das amostras foi realizada por espectroscopia de fluorescência de raios-x e a caracterização mineralógica por difração de raios-x e análise termogravimétrica e termodiferencial. O comportamento da hidratação dos cimentos foi avaliado através de calorimetria de condução, difratometria de raio-X e análises termodiferencial e termogravimétricas. Para avaliação da atividade pozolânica foi adotado um ensaio mecânico de resistência à compressão em argamassas cimento Portland (CP I -S) e areia, com percentuais de substituição de cimento por arenito de 10, 20 e 30%. Os resultados mostraram que o arenito zeolítico calcinado com a percentual de substituição de 10% proporcionou às argamassas melhor resultado tem termos de resistência à compressão simples, contudo estudos mais aprofundados de durabilidade e a idades mais avançadas podem indicar que teores mais elevados do arenito zeolítico podem também ser apropriados para a produção de concretos, principalmente em obras de infraestrutura como barragens, canais, entre outras.

Avaliação de propriedades físicas, químicas e biológicas de cimentos Portland associados a radiopacificadores micro e nanoparticulados

Pós-graduação em Odontologia - FOAR

Caracterização dos finos de areia de uma fundição e sua incorporação em argamassa de cimento

Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental - FEB

Produção e caracterização físico-mecânica do compósito cimento-madeira com variação granulométrica dos resíduos lignocelulósicos

The need to reduce environmental damage and add value to waste causes more and more new alternatives appear to unite these two points. One of the main ways to achieve this in timber industries and the use of waste for making panels. This work was aimed at studying the influence of particle size and density in Eucalyptus mechanical compressive strength of cement composite wood. For this study was performed production and physico-mechanical characterization of specimens, using portland cement, water and waste eucalyptus. The methodology consists of a statistical study of the results obtained by calculating the density and axial compression tests and a subsequent comparison of these results with other studies. The results showed that there are significant differences in density and compressive strength when using different particle sizes the particles of eucalyptus. In general, the smaller the particle size, the lower the compression strength and the greater the density when the samples are produced with the same trait

Estudos exploratórios sobre propriedades térmicas do compósito cimento-polpa celulósica(CPC)

The search for a more aware use of available raw materials has led to a need to create more sustainable products. The use of natural fibers to reinforce cement, for instance, has been widely studied in the past decades because of the possibility that they can improve material properties such as thermal resistance and to compression, besides conferring a decrease in their total weight. This present study aimed at to conduct preliminary studies on the thermal resistance of the composite cement - Cellulose Pulp, using waste from the pulp and paper industry. Through experiments, it was found that the composite manufactured using the ratio 30 % Portland cement and 70 % pulp, showed satisfactory results regarding its thermal resistance, so it could be considered as a potential thermal insulation material, for use in constructions

Compressive strength and setting time of MTA and portland cement associated with different radiopacifying agents

The aim of this study was to evaluate the compressive strength and setting time of MTA and Portland cement (PC) associated with bismuth oxide (BO), zirconium oxide (ZO), calcium tungstate (CT), and strontium carbonate (SC). Methods. For the compressive strength test, specimens were evaluated in an EMIC DL 2000 apparatus at 0.5 mm/min speed. For evaluation of setting time, each material was analyzed using Gilmore-type needles. The statistical analysis was performed with ANOVA and the Tukey tests, at 5% significance. Results. After 24 hours, the highest values were found for PC and PC + ZO. At 21 days, PC + BO showed the lowest compressive strength among all the groups. The initial setting time was greater for PC. The final setting time was greater for PC and PC + CT, and MTA had the lowest among the evaluated materials (< 0.05). Conclusion. The results showed that all radiopacifying agents tested may potentially be used in association with PC to replace BO.

Ph and antimicrobial activity of portland cement associated with different radiopacifying agents

The aim of this study was to evaluate the antimicrobial activity and pH changes induced by Portland cement (PC) alone and in association with radiopacifiers. Methods. The materials tested were pure PC, PC + bismuth oxide, PC + zirconium oxide, PC + calcium tungstate, and zinc oxide and eugenol cement (ZOE). Antimicrobial activity was evaluated by agar diffusion test using the following strains: Micrococcus luteus, Streptococcus mutans, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, and Candida albicans. After 24 hours of incubation at 37°C, inhibition of bacterial growth was observed and measured. For pH analysis, material samples (n=10) were placed in polyethylene tubes and immersed in 10 mL of distilled water. After 12, 24, 48, and 72 hours, the pH of the solutions was determined using a pH meter. Results. All microbial species were inhibited by the cements evaluated. All materials composed of PC with radiopacifying agents promoted pH increase similar to pure Portland cement. ZOE had the lowest pH values throughout all experimental periods. Conclusions. All Portland cement-based materials with the addition of different radiopacifiers (bismuth oxide, calcium tungstate, and zirconium oxide) presented antimicrobial activity and pH similar to pure Portland cement.

Biocompatibility and setting time of CPM-MTA and white Portland cement clinker with or without calcium sulfate

To evaluate the biocompatibility and the setting time of Portland cement clinker with or without 2% or 5% calcium sulfate and MTA-CPM. Twenty-four mice (Rattus norvegicus) received subcutaneously polyethylene tubes filled with Portland cement clinker with or without 2% or 5% calcium sulfate and MTA. After 15, 30 and 60 days of implantation, the animals were killed and specimens were prepared for microscopic analysis. For evaluation of the setting time, each material was analyzed using Gilmore needles weighing 113.5 g and 456.5 g, according to the ASTM specification Number C266-08 guideline. Data were analyzed by ANOVA and Tukey's test for setting time and Kruskal-Wallis and Dunn test for biocompatibility at 5% significance level. Histologic observation showed no statistically significant difference of biocompatibility (p>0.05) among the materials in the subcutaneous tissues. For the setting time, clinker without calcium sulfate showed the shortest initial and final setting times (6.18 s/21.48 s), followed by clinker with 2% calcium sulfate (9.22 s/25.33 s), clinker with 5% calcium sulfate (10.06 s/42.46 s) and MTA (15.01 s/42.46 s). All the tested materials showed biocompatibility and the calcium sulfate absence shortened the initial and final setting times of the white Portland cement clinker