Desenvolvimento de pastas leves contendo nanossílica para aplicação em poços petrolíferos de alta temperatura com baixo gradiente de fratura

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Dantas, Carlos Augusto Leal
• Orientador(a): Freitas, Júlio Cézar de Oliveira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Química; Cimentação; Poços de alta temperatura; Baixo gradiente de fratura; Nanossílica
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53022

O cimento utilizado na operação de perfuração de poços de petróleo de alta temperatura precisa ser aditivado com sílica para evitar o processo de retrogressão da resistência mecânica da matriz cimentícia que ocorre a partir de 110 ºC, por formar produtos de hidratação deletérios ao cimento. Em poços com baixo gradiente de fratura, se faz necessário a utilização de pastas leves de cimento para evitar a ruptura da formação rochosa. Para isso utilizam-se aditivos estendedores, como a bentonita sódica, porém, sua utilização implica na redução da resistência à compressão do cimento. Nos últimos anos a adição da nanossílica em pastas de cimento tem sido amplamente estudada. Resultados promissores tais como aumento dos parâmetros reológicos, redução da porosidade e da permeabilidade e aumento da resistência à compressão tem sido publicados na literatura. Com base no exposto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de pastas leves contendo nanossílica para aplicação em poços petrolíferos de alta temperatura e baixo gradiente de fratura. Para isso, foram formuladas pastas de densidade 12,5; 13,0 e 13,5 lb/gal, variando a concentração de nanossílica, e pastas de referência com bentonita sódica, contendo 40% de sílica cristalina em todas as composições. As pastas foram caracterizadas por ensaios reológicos, estabilidade, resistência à compressão, Difração de Raios-X (DRX), Termogravimetria (TG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os sistemas considerados estáveis foram selecionados e submetidos à 41 °C e 14,7 Psi por 24 horas e 28 dias e, também, sob a condição de 180 ºC e 3000 Psi por 28 dias. Baseado nos resultados obtidos de reologia pôde-se constatar aumento nos valores dos parâmetros reológicos com o incremento da concentração de nanossílica. Nos testes de estabilidade e resistência à compressão verificou-se melhorias dos parâmetros com o incremento da concentração de nanossílica. Por fim, a nanossílica apresentou resultados promissores para aplicação como aditivo estendedor em cimentação de poços de petróleo de alta temperatura e baixo gradiente de fratura.