Nanocristais de celulose de resíduo de algodão e aplicação em pastas de cimento para poços de petróleo

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Lima, Mailon Aguimar de
• Orientador(a): Freitas, Júlio Cézar de Oliveira
• Tipo de documento: Tese
• 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: Cimentação de poços de petróleo; Nanocristais de celulose; Resistência à compressão; Porosidade; Permeabilidade
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48236

Há 3 (três) características primordiais para uma boa durabilidade da bainha de cimento oriunda da cimentação primária: baixa porosidade, baixa permeabilidade e alta resistência mecânica. Nanocristais de celulose (NC) vêm sendo amplamente aplicados como material de reforço em matrizes de cimento, pois pequenas quantidades desse nanomaterial aprimora de forma considerável essas 3 propriedades. Por esta razão, o objetivo desta pesquisa foi de realizar a obtenção de nanocristais a partir de um resíduo de algodão e avaliar a influência de sua adição, em diferentes concentrações, na resistência à compressão, porosidade e permeabilidade de pastas de cimento Portland Casse G. Os nanocristais de celulose foram obtidos a partir de um resíduo de fibra de algodão oriundo do processo de lixamento, por meio de hidrólise ácida (H2SO4 65% m/m). A estabilidade da suspensão resultante foi aferida pelo potencial zeta, além disso a caracterização dos NC foi feita por microscopia eletrônica de transmissão (MET), TGA and DRX. Foram avaliadas as concentrações de 0 a 0,3% de NC na resistência à compressão, porosidade e permeabilidade dos corpos de prova. Os resultados mostram que a suspensão de nanocristais resultante estava bem dispersa, com nanocristais em forma de agulha (nanowhiskers) com diâmetro e comprimento de aproximadamente 17 e 175 nm respectivamente. Os ensaios mecânicos apontam um rápido ganho de resistência à compressão (após 24 horas de cura), com ganho de 45% de resistência para a formulação, contendo 0,2% de NC. Mesmo após 28 dias de cura, as pastas reforçadas com NC ainda apresentam melhores resultados quando comparadas com a padrão, com ganho superior a 30%, também para a formulação 0,2%. Os ensaios de porosidade e permeabilidade mostram que mesmo as pastas padrão (sem adição de NC), apresentam baixa permeabilidade. Ainda assim, a adição dos nanocristais reduziu em aproximadamente 27% a porosidade e 25% da permeabilidade das pastas após adição de quaisquer concentrações de NC. Os resultados idicam que há um grande potencial no uso de NC para o aprimoramento da resistência mecânica do cimento destinado a cimentação de poços, bem como redução de sua porosidade e permeabilidade, possibilitando assim uma vedação mais eficaz do espaço anular, impedindo a migração de gás pela bainha de cimento e, consequentemente, melhorando integridade do poço.