Otimização de formulação de pastas de cimento contendo bentonita para aplicação em poços petrolíferos com baixo gradiente de fratura

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Marques, Jacqueline Ferreira Santos
• Orientador(a): Vieira, Marcela Marques
• 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 CIÊNCIA E ENGENHARIA DE PETRÓLEO
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Cimentação de poços de petróleo; Baixo gradiente de fratura; Estendedor; Bentonita
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/19792

A cimentação é uma das operações mais importantes executadas entre as fases de perfuração de um poço. Quando essa cimentação não é bem realizada, há o risco de ocorrer falhas e fraturas, tanto na formação quanto no próprio cimento. Quando os reservatórios possuem uma baixa profundidade, eles tendem a fraturar mais facilmente, devido ao seu baixo gradiente de fratura, por isso, a densidade da pasta de cimento é de suma importância para equilíbrio das pressões, evitando problemas de fraturas. É ela que vai garantir a estabilidade das pressões atuantes entre o poço e a formação. Tendo em vista que são necessárias pastas mais leves para promover o isolamento, sem que haja esse faturamento, é necessário formular sistemas cimentantes que reduzam a pressão hidrostática da coluna de cimento. Para isso, são adicionados, às pastas, materiais com funções de reduzir a densidade. Portanto, este trabalho teve como objetivo otimizar formulações de pastas de cimento de baixa densidade, contendo bentonita para aplicação em poços rasos e com baixo gradiente de fratura, como também comparar a eficiência do aditivo estendedor bentonita adicionado a estas pastas, através da variação das densidades e concentrações e observação do comportamento das propriedades reológicas, estabilidade e resistência à compressão. As pastas foram formuladas com os seguintes valores de densidades: 12,0 lb/gal; 12,5 lb/gal; 13,0 lb/gal e 13,5 lb/gal, com diferentes concentrações de bentonita (1,0; 2,0; 3,0 e 4,0 %) para cada composição. Os resultados obtidos através dos testes reológicos mostraram que o incremento da concentração de bentonita proporcionou o aumento das partículas dispersas no meio, provocando o aumento dos parâmetros reológicos para todas as densidades. Nos testes de estabilidade os melhores resultados obtidos foram para densidades mais elevadas, se tornando mais estáveis com concentrações a partir de 3 %, não apresentando rebaixamento. Nos testes de resistência à compressão, a pasta com densidade de 13,5 lb/gal com concentração de 4,0% de bentonita obteve uma maior resistência mecânica, porém, muito viscosa, o que pode ser dificultoso para o bombeamento. Através das caracterizações de difração de raios-X (DRX) da bentonita pura foi observado a presença das fases montmonrilonita e quartzo, característicos dessa argila. No DRX das pastas de cimento de 13,5 lb/gal foi observado que houve a presença de Etringita, portlandita, silicato de cálcio e quartzo. Observou-se também que nas imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) a pasta de 13,5 lb/gal com 4 % de bentonita mostrou notoriamente a presença de agulhas de etringita, como também as fases de portlandita e silicato de cálcio, produtos da hidratação do cimento. Por fim, pode-se considerar que as pastas que obtiveram melhores resultados, são as pastas com densidade de 13,5 lb/gal, com concentrações de 2,0 % e 3,0 %, por serem mais estáveis e resistentes mecanicamente, comparadas com as demais com densidades menores.