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Análise critica dos métodos de precipitação de sais de magnésio e cálcio em águas marinhas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-09-08) Lins, Eduardo Jorge da Cunha; Freitas, Julio Cezar de Oliveira; Martinelli, Antonio Eduardo; Santiago, Rodrigo César; Mendes, Armando Monte
A indústria salineira possui uma fonte de matéria prima inesgotável, a água do mar, no entanto após o processo de produção de sal, essa indústria se depara com o problema da enorme quantidade de água residual resultante dessa produção, água essa que corriqueiramente é chamada de salmoura. Com enorme quantidade de salmoura é necessário que algo seja feito para realizar seu descarte dando assim um destino a esse subproduto, já que descarte inadequado dessa água no meio ambiente sem tratamento prévio, pode causar danos tanto em solos por contaminação quanto em águas superficiais e subterrâneas, além da contaminação existem diversos subprodutos presentes nessa salmoura que possuem altos valores comerciais, sendo muito interessante para as empresas a sua retirada. A alta concentração de sais indesejados e íons dessa salmoura promove uma alteração da salinidade principalmente nas partes mais profundas do mar, em áreas próximas ao local do despejo da salmoura devido à alta densidade dos resíduos, e estes afetam o bioma local. Para que essa água seja descartada de forma adequada, diversas técnicas podem ser aplicadas para realizar a retirada desses sais e íons deixando a salmoura mais pura. Existem vários tipos de sais indesejados numa salmoura, no entanto o foco desse trabalho é realizar um levantamento bibliográfico das técnicas de precipitação de sais de magnésio (Mg) e cálcio (Ca) a partir de águas residuais de salineiras. Esse trabalho mostrará desde as técnicas mais simples para a separação desses sais, até as técnicas mais atuais. Sendo assim possível ter um panorama geral de como esses métodos de precipitação evoluíram até os dias de hoje, assim como os fatores que levam a escolha de cada método, fatores tanto ambientais quanto econômicos.
Análise de propriedades mecânicas de pastas de cimento aditivadas com Óxido de Magnésio e Látex SBR
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-03-18) Ramalho, Ramón Victor Alves; Alves, Salete Martins; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; https://orcid.org/0000-0003-1324-9705; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; https://orcid.org/0000-0002-2659-4746; http://lattes.cnpq.br/8550161853747323; http://lattes.cnpq.br/4464923939795989; Santiago, Rodrigo César; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536; Costa, Bruno Leonardo de Sena; http://lattes.cnpq.br/8841158786789727; Pereira, Dennys Salvino Sérgio
Vazamentos através da bainha de cimento têm sido um problema persistente e crônico na indústria do petróleo há décadas. Assim, diversos aditivos são utilizados para fortalecer a matriz cimentícia e proporcionar melhor adequação da pasta ao cenário do poço. A retração por secagem causada pela perda de água e consolidação do gel é uma séria desvantagem do cimento Portland. Essa retração é capaz de formar microfissuras quando as tensões são superiores à resistência à tração do cimento, o que aumenta significativamente a permeabilidade deste material. O Óxido de Magnésio (MgO) é um aditivo capaz de reduzir a retração por secagem através de substituições estruturais na matriz de cimento. O Látex SBR é um aditivo amplamente utilizado para evitar a migração de gases pois reduz a perda de fluidos, aumenta a resistência a ácidos e melhora as ligações microestruturais do cimento. Com base nisto, este trabalho avalia a influência dos aditivos MgO e Látex SBR utilizando planejamento de experimentos. Os resultados confirmam os efeitos do MgO e do Látex SBR na redução de cenários favoráveis aos vazamentos e apontam forte influência do MgO na redução da retração por secagem e da formação de géis. Indicam que o MgO é pouco determinante na resistência à compressão nas primeiras fases de cura mas tem atuação importante ao longo da cura e também oferece forte influência a resistência ao cisalhamento da pasta. Mostram que o Látex SBR é um aditivo capaz de reduzir a resistência à compressão através do aumento da elasticidade da pasta e que apresenta reduzida influência prática à esforços cisalhantes. A partir dos resultados obtidos, é possível determinar melhores condições de formulação de pastas que utilizam MgO e/ou Látex SBR aplicáveis em operações de cimentação de poços de petróleo.
Avaliação da influência de cinza da casca de arroz em cimentos para poços de petróleo submetidos à injeção de vapor
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-04-28) Santiago, Rodrigo César; Melo, Dulce Maria De Araujo; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536; Garnica, Alfredo Ismael Curbelo; http://lattes.cnpq.br/0257037690238235; Paskocimas, Carlos Alberto; http://lattes.cnpq.br/2365059843175411; Pinto, Erica Natasche De Medeiros Gurgel; http://lattes.cnpq.br/6531020251306710; Freitas, Julio Cezar De Oliveira; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519
Reservatórios que apresentam óleos muito viscosos necessitam de métodos que auxiliem a recuperação dos mesmos até a superfície. A elevada viscosidade do óleo dificulta o seu fluxo no meio poroso e métodos convencionais de recuperação não têm obtido eficiência significativa. Com isto, a injeção de vapor no reservatório, através de um poço injetor, tem sido o método térmico de recuperação de óleo mais utilizado, por permitir elevados fatores de recuperação, pois reduz a viscosidade do óleo, facilitando sua mobilidade pela rocha e consequente entrada no poço produtor por onde será elevado. Em contrapartida, a injeção do vapor afeta não só os fluidos contidos nos poros das rochas, mas também toda a estrutura que compõe o poço por onde é injetado, devido à alta temperatura empregada no processo. Este incremento de temperatura é sentido pelo cimento responsável pelo isolamento da parede do poço e revestimento metálico alocado no mesmo, devido esta alta temperatura atuar na formação de novas fases ricas em cálcio, ocasionando redução de sua permeabilidade e consequente fenômeno da retrogressão de sua resistência mecânica. Estas alterações geram falhas no cimento, reduzindo o isolamento hidráulico do poço, propiciando a haver insegurança nas operações que o poço venha a ser submetido, bem como redução de sua vida econômica. Como forma de reduzir o efeito da retrogressão, este trabalho teve como objetivo avaliar a incorporação de cinza da casca de arroz como aditivo mineral substituinte da sílica four, comercialmente utilizada, como fonte de sílica para reduzir a razão CaO/SiO2 das pastas de cimento submetidas a altas temperaturas na recuperação térmica. Foram formuladas pastas de cimento apresentando teores de cinza de 20 e 30 %, além de uma pasta padrão (água + cimento) e uma pasta referência (água + cimento + sílica flour) como efeito comparativo. As avaliações foram realizadas através de ensaios de resistência à compressão, técnica de difração de raios-X (DRX), termogravimetria (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise química por fluorescência de raios-X (EDS) nas pastas submetidas à cura a baixa temperatura (45 °C) por 28 dias seguido de cura a 280 °C e uma pressão de 2.000 PSI por 3 dias, simulando injeção de vapor. Os resultados obtidos mostraram que a pasta contendo 30 % de cinza da casca de arroz foram satisfatórios, obtendo resistência mecânica desejável e equivalente à resistência mecânica da pasta contendo 40 % de sílica flour, devido a terem sido obtidos produtos de hidratação com baixa relação Ca/Si, como as fases Tobermorita e Xonotlita, para a aplicação em poços sujeitos à injeção de vapor.
Avaliação da resina poliéster como material alternativo para aplicação em operações de abandono de poços de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-09-10) Batista, Willame Gomes da Silva; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; ; http://lattes.cnpq.br/0592299905652957; Menezes, Fabricio Gava; ; http://lattes.cnpq.br/2848745987784319; Moreira, Paulo Henrique Silva Santos; ; http://lattes.cnpq.br/5908982354661671; Santiago, Rodrigo César; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536
Este trabalho estudou composições de resina poliéster para aplicação em operações de tamponamento e abandono de poços petrolíferos. Foram preparados e testados sistemas contendo resina poliéster pura e resina com carga mineral e agente tixotrópico. As composições de resina foram caracterizadas por infravermelho onde foram identificadas bandas características de poliéster e monômeros de estireno em todos os sistemas e mesmo com a adição do agente tixotrópico e da carga mineral, não houve interação química entre os sólidos adicionados e a resina. Foram realizados ensaios de resistência à compressão (RC), reologia e estabilidade. A resina poliéster pura apresentou valor de RC acima de 90 MPa para todos os tempos de cura, resultado 12 vezes acima do minímo necessário para operações de abandono (7 MPa). Os parâmetros reológicos classificam todos os sistemas como fluidos newtonianos. A adição de 5% de carga mineral, em massa de resina, diminuiu a viscosidade aparente da resina em todos os sistemas em que essa concentração se fez presente. Os melhores resultados, em todos os testes, foi o sistema com 0,1 de agente tixotrópico e 5% de carga mineral. Com base nos resultados apresentados, a resina poliéster se mostrou promissora para aplicação em operações de tamponamento e abandono de poços petrolíferos.
Avaliação microestrutural e mecânica de pastas de cimento contendo cinza da casca do arroz e silica flour para poços geotérmicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-01-15) Lins, Eduardo Jorge da Cunha; Martinelli, Antônio Eduardo; https://orcid.org/0000-0003-3885-9104; http://lattes.cnpq.br/0022988322449627; http://lattes.cnpq.br/8581862005616589; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; Santiago, Rodrigo César; Costa, Bruno Leonardo de Sena
A operação de cimentação é uma etapa fundamental para construção de um poço geotérmico. Sua importância abrange desde fatores como a estabilidade mecânica, como a sustentação dos revestimentos e formações rochosas, até o isolamento hidráulico dos diferentes intervalos perfurados, restringindo o movimento de fluidos entre as formações. Dentre os materiais mais utilizados para aplicação em poços geotérmicos, podem ser destacadas as blendas contendo cimento Portland e silica flour. Essa mistura é utilizada para o controle da retrogressão, processo que consiste na redução da resistência à compressão das pastas de cimento quando submetidas a altas temperaturas, comuns em poços geotérmicos, que podem alcançar facilmente temperaturas de até 3000C. A Cinza da Casca de Arroz (CCA) é uma fonte sustentável de sílica que vem sendo amplamente aplicada em substituição parcial ao cimento como alternativa à sílica cristalina, reduzindo a produção de cimento Portland. Assim, o objetivo desse trabalho consiste em desenvolver blendas cimentícias com proporções variadas de silica flour e CCA para aplicação em cenários de poços geotérmicos. As pastas foram submetidas a 300 0C e 2000 psi por 7, 14 e 28 dias e após esse período foram realizados ensaios de resistência à compressão e caracterizações físico-químicas a partir das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-x (DRX). O incremento da concentração de CCA nas blendas aumentou a resistência mecânica em até 4 vezes quando comparadas com a pasta de referência (apenas água e cimento) além de se mostrar superior mecanicamente quando comparadas às blendas que continham somente a silica flour. Foi notado, também, que essa interação formou uma microestrutura mais densa além de manter as microestruturas características de materiais cimentícios submetidos a altas temperaturas, corroborando para os resultados de resistência à compressão. Com base no exposto, as blendas contendo CCA e SF se apresentam como uma alternativa sustentável para aplicação em cenários de poços geotérmicos.
Bioadsorvente derivado do carvão da casca da castanha de caju para remoção de contaminantes em água produzida
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-03-23) Oliveira, Karine Fonseca Soares de; Melo, Marcus Antônio de Freitas; ; http://lattes.cnpq.br/5840621182000517; ; http://lattes.cnpq.br/9149464840954038; Braga, Renata Martins; ; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; Santiago, Rodrigo César; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536; Curbelo, Fabíola Dias da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/6991333478380004; Melo, Vítor Rodrigo de Melo e; ; http://lattes.cnpq.br/0892282595815754
A água produzida de petróleo é um efluente industrial com composição bastante complexa e seu descarte indevido gera danos ao meio ambiente. Um dos métodos de tratamento da água produzida é a adsorção, no entanto, o uso do carvão ativado comercial como adsorvente, em escala industrial, torna o processo oneroso. Uma alternativa para a substituição do carvão ativado comercial é a utilização bioadsorventes, que vem ganhando ênfase nas últimas décadas, apresentam alta performance e um baixo custo de produção. O Nordeste é o maior produtor de castanha de caju no Brasil, logo o beneficiamento do caju (Anarcadium accidentale L) gera bastante resíduo lignocelulósico, a casca da castanha de caju, que pode ser reutilizado como bioadsorvente. O objetivo deste trabalho é desenvolver um bioadsorvente eficiente e de baixo custo, reutilizando o carvão da casca da castanha de caju (Anarcadium acidentale L) para a remoção de íons metálicos (Cu2+, Pb2+ e Cr3+) e teor de óleo e graxas (TOG). O bioadsorvente foi pré tratado com NaOH e caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), o ponto de carga zero (pHpcz) e a titulação de Boehm. Os ensaios de adsorção envolveram experimentos de cinética e equilíbrio de adsorção, em sistema de batelada, utilizando soluções iônicas mono e multielementares, e em coluna de leito fixo para a solução metálica multielementar e solução semi sintética de TOG. Os resultados de caracterização obtidos revelaram a presença de grupos hidroxilas, carboxilas e carbonilas, assim como uma estrutura irregular e heterogênea, que são características favoráveis para o processo de adsorção. Os modelos cinéticos das soluções multielementares mostraram que ocorreu processo de quimissorção, assim como os modelos de isoterma que melhor se ajustaram aos dados experimentais foram de Langmuir para o Cu2+, e Redclih-Peterson para o Pb2+ e Cr3+. As curvas de ruptura dos íons metálicos mostraram que na vazão de 7 mL/min e uma altura de leito de 5 cm, o tempo de rutura para o Cu2+ e Pb2+ foi de 10,70 min e para o Cr3+ foi de 8,56 min. As capacidades de adsorção dos metais na coluna de leito fixo obteve a seguinte ordem Pb2+ < Cr3+ < Cu2+, sendo menor que aquela obtida no sistema em batelada. A dessorção dos ions metálicos, retidos na coluna, foi suficiente usando HCl 1,0 mol/L como eluente. Os ensaios de regeneração da coluna mostraram que o bioadsorvente pode ser utilizado por dois ciclos, seguindo os parâmetros estudados. O ponto de ruptura para TOG foi em aproximadamente 25 min e a saturação do leito não foi atingida no tempo de 171,34 min, a capacidade de adsorção no tempo de operação da coluna de 171 min foi de 4,85 mg/g. Concluise que o bioabsorvente produzido a partir da casca da castanha de caju tem alto potencial de remoção de metais e TOG, além de ser um produto abundante na natureza, é renovável e biodegradável e seu reaproveitamento contribui para a redução da poluição ambiental, a produção de resíduo e melhora a economia circular local através da valorização do subproduto.
Blenda contendo cimento Portland Classe G e resíduo da produção de argamassa para cimentação de poços petrolíferos de altas temperaturas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-03-14) Santiago, Rodrigo César; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; https://orcid.org/0000-0003-1324-9705; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536; Martinelli, Antonio Eduardo; https://orcid.org/0000-0003-3885-9104; http://lattes.cnpq.br/0022988322449627; Gasparotto, Luiz Henrique da Silva; https://orcid.org/0000-0002-4711-393X; http://lattes.cnpq.br/2649423643904707; Araújo, Edson de Andrade; http://lattes.cnpq.br/8650473508622190; Aum, Pedro Tupã Pandava; https://orcid.org/0000-0002-2339-9865; http://lattes.cnpq.br/7515419219571335
A exploração por novos campos de petróleo continua sendo fortemente uma busca constante, bem como o incremento de produção dos campos considerados maduros, para aumento das reservas e atendimento energético global crescente. Para isso, necessita-se de otimizações que contribuam para a redução de custos operacionais na perfuração de poços e que sejam mais sustentáveis, de modo a conciliar utilização de novas tecnologias ao mesmo tempo em que se garanta maior integridade dos poços construídos e menores impactos ambientais. Com os adventos tecnológicos, já é comum atingir cenários de reservatórios de petróleo e gás mais agressivos quando se trata principalmente em parâmetros como alta temperatura e alta pressão. Entretanto, nessas condições há maiores desafios a serem considerados, especialmente em relação ao projeto de cimentação, uma vez que em temperaturas superiores a 110 °C o cimento sofre modificações em sua hidratação, as quais tendem a favorecer a formação de fases com maior permeabilidade e provocando a retrogressão da sua resistência mecânica, tornando o cimento vulnerável ao isolamento hidráulico do poço e comprometendo a sua integridade. De outro lado, o setor industrial, de uma maneira geral, gera uma quantidade significativa de resíduos, muitos destes sem aplicações ou destinações adequadas. Como exemplo, a indústria de produção de argamassas gera um subproduto até então descartado e o objetivo desse trabalho é aplicar esse rejeito em pastas de cimento sujeitas às altas temperaturas e pressões dos poços de petróleo e gás no intuito de agregar valor através do desenvolvimento de uma blenda comercial a ser potencialmente utilizada na cimentação de poços como produto tecnologicamente eficiente e que proporcione a redução significativa do uso de cimento sem perdas nas propriedades exigidas, o que contribui também para a redução de custos e impactos ambientais. Os estudos foram conduzidos com a caracterização do resíduo utilizando as técnicas de difração de raios-X, análise granulométrica e análise de composição química, e as pastas foram formuladas com diferentes proporções da blenda resíduo + cimento em cenários de cura em condições de alta e baixa temperatura e pressão com posterior caraterização das fases formadas e ensaios tecnológicos de resistência à compressão, comparando os dados obtidos com os dados de pastas-padrão. Os resultados preliminares demonstram a potencialidade do uso da blenda de cimento com resíduo da argamassa em substituição aos produtos atualmente comercializados, favorecendo impactos positivos, sendo considerado um produto sustentável, conferindo propriedades mecânicas adequadas às solicitações operacionais e com um apelo ambiental que, ainda, pode gerar redução de custos na fabricação das pastas, facilitando a viabilidade de operações em diversos campos, com condições de alta temperatura e onde serão aplicadas técnicas de recuperação térmica.
Business Strategy Copilot: uma prova de conceito de assistente inteligente usando modelo small language model (SLM) para o planejamento estratégico de startups
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-20) Medeiros, Gilvandro César Santos de; Santana Junior, Orivaldo Vieira de; https://orcid.org/0000-0003-4918-3162; http://lattes.cnpq.br/5050555219716698; https://orcid.org/0000-0002-6820-0610; http://lattes.cnpq.br/6701331514049600; Santiago, Rodrigo César; https://orcid.org/0000-0003-2034-9157; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536; Goldbarg, Mateus Arnaud Santos de Sousa; https://orcid.org/0009-0003-2176-793X; http://lattes.cnpq.br/5393775937989569
Large Language Models (LLMs) são modelos de processamento de linguagem natural modernos, que estão por trás de tecnologias como Gemini (Google), Copilot (Microsoft) e ChatGPT (OpenAI). No entanto, LLMs comumente podem ter uma alta exigência computacional e energética, de modo a tornar o desenvolvimento de soluções baseadas nestas tecnologias algo dependente de grandes companhias de tecnologia. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho é explorar Small Language Models (SLMs), especificamente o modelo pré-treinado Phi3-Mini, como uma alternativa relevante e eficiente, capaz de fornecer respostas inteligentes em problemas complexos e com menor demanda de recursos. Assim, em um ambiente de programação Python com o suporte da plataforma open-source Ollama, configurado em um laptop Dell Inspiron 15 5510, foi desenvolvida uma aplicação para auxiliar o planejamento estratégico de startups. A aplicação Python combina boas práticas de orientação a objetos e prompt engineering, permitindo gerar, refinar e priorizar objetivos estratégicos com base em dados como missão, visão e clientes da startup, aplicando controle de qualidade das respostas. Um estudo de caso evidenciou a eficiência do modelo em hardware local, e todo o código-fonte foi disponibilizado publicamente no Github, fomentando o uso de IA de menor custo computacional e energético para fins de gestão, empreendedorismo e inovação.
Catalisadores a base de Níquel suportados em perovskitas do tipo CexAl2-xO3 para a reforma a seco do Metano
(2019-03-15) Araújo, Tomaz Rodrigues de; Melo, Marcus Antonio de Freitas; ; ; Vitor Sobrinho, Eledir; ; Braga, Renata Martins; ; Medeiros, Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo; ; Santiago, Rodrigo César;
O aluminato de cério é uma perovskita do tipo AmBnO3 que tem propriedades catalíticas ainda pouco estudadas quando sintetizada por autocombustão assistida por micro-ondas. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi produzir aluminato de cério via combustão assistida por micro-ondas em etapa única usando ureia (250% excesso) como combustível e aplicá-los como suporte para catalisadores destinados à produção de gás de síntese via reforma a seco do metano. Os suportes foram denominados por CexAl2-xO3, onde x é o teor em mol de cério (x = 0,25; 0,50; 0,75 e 1); após a síntese os suportes foram impregnados por via úmida com 10% de níquel em massa e posteriormente calcinados à 500°C por 3 h à 10 °C.min-1 , sendo denominados por Ni/CexAl2-xO3 (catalisadores). Uma α-Al2O3 foi usada como referência (Ni/α-Al2O3). A difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDS e MEV-FEG), análise termogravimétrica, densidade por picnonometria a gás hélio, redução a temperatura programada e espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível foram às técnicas usadas nas caracterizações, além do teste catalítico “in situ” realizado na linha XPD do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron analisando a estabilidade e evolução da estrutura cristalina por DRX. Os resultados mostram que houve formação do aluminato na síntese com início do aumento da refletividade em 380 nm; a presença dos defeitos microestruturais e macroestruturais impactaram na variação da refletividade na região do UV-visível e na variação dos valores das densidades (5,06 a 5,96 g.cm- ³); morfologias heterogêneas expressadas por superfícies diversificadas, relevos acidentados, particulados tendendo à simetria equiaxiais e sinais de perfurações circunferenciais, além de cristais prismáticos crescendo paralelamente a superfície. Da reforma a seco do metano, as conversões de CO2 e CH4 ficaram acima de 60 %, mesmo havendo formação de coque na forma de nanotubos, todavia, não houve desativação dos catalisadores após 20 h de reação. Todos os catalisadores contendo cério apresentaram maior conversão de CH4 e CO2 e melhor estabilidade do que o catalisador Ni/α-Al2O3, os catalisadores com 0,50 e 0,75 em mol de cério apresentaram maior seletividade para o CO2 e maior quantidade de coque. O catalisador com percentual 0,25 em mol de cério apresentou os maiores percentuais de conversões, melhor estabilidade e menor formação de coque. O catalisador Ni/Ce1Al1O3 apresentou melhor razão H2/Co (1,02). O teste catalítico “in situ” mostra estabilidade da estrutura cristalina (CeAlO3) e da fase CeAl11O18 no em um dos catalisadores. Estes resultados mostram-se pertinentes, visto que o trabalho produziu em etapa única suportes catalíticos de perovskitas (CexAl2-xO3) com estruturas estáveis que influenciaram positivamente no desempenho dos catalisadores a base de níquel aplicados na produção do gás de síntese, além de otimizar o processo de fabricação destes catalisadores com a eliminação da etapa de calcinação do suporte.
Catalisadores de Ni suportado em MgAl2O4 para reforma a seco do metano: efeito da rota de síntese por combustão nas propriedades catalíticas
(2019-07-19) Souza, Marcel Galdino de; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; ; Braga, Renata Martins; ; Santiago, Rodrigo César;
Nos últimos anos a demanda energética mundial tem aumentado rapidamente sendo o petróleo a principal fonte energética dessa matriz, porém, por se tratar de um recurso limitado e poluente, diversas pesquisas estão voltadas para encontrar uma fonte que possa substituir a atual. Dessa forma, surge o hidrogênio como uma fonte alternativa de energia limpa, renovável e de alto rendimento energético. Com isso, este trabalho avalia o método de síntese e sua influência na preparação de catalisadores para o processo de reforma a seco de metano o qual fornece como um dos produtos o H2. Os catalisadores usados na reforma foram sintetizados via combustão assistida por micro-ondas usando-se ureia como combustível com concentração de 25 e 200% do valor estequiométrico; para dois dos materiais preparados a fase ativa foi incorporada via método one-pot e para os outros dois materiais usou-se o método de impregnação para incorporar o níquel para dois desses catalisadores. A caracterização dos materiais sintetizados foi feita por difração de raios X (DRX), área superficial (BET), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e termorredução programada (TPR). O catalisador feito pelo método da impregnação com baixo teor de ureia apresentou uma alta estabilidade catalítica, já o material sintetizado pelo método One-pot com alto teor de combustível e sem calcinação apresentou uma alta reatividade. Os resultados obtidos com as conversões de metano e dióxido de carbono foram bastantes promissoras, principalmente, para o Ni-MgAl (IBT) e Ni-MgAl (OAT), onde obteve-se conversões em torno de 90% após 12h de reação e a uma temperatura de operação de 800°C.
Concepção de um modelo teórico “predição da resistência a compressão em cimentos Portland utilizando modelagem estatística”
(2015-07-09) Oliveira, José Francinaldo de; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; ; Silva, Djalma Ribeiro da; ; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; Santiago, Rodrigo César; ; Freitas, Silvia Maria de;
Entender as propriedades físicas e químicas de um determinado material é a chave para uma produção de qualidade, que atenda aos requisitos estabelecidos por entidades normatizadoras. A produção do cimento Portland é um processo complexo que envolve várias etapas durante sua fabricação. Infinitas modificações e adições podem ser feitas a esse processo e, se tratando de produção de grandes volumes, erros durante a fabricação podem acontecer e devem ser eliminados para garantir êxito na qualidade da produção. Durante a preparação do clínquer, todos os componentes da farinha são estequiometricamente balanceados para garantir uma composição adequada das fases após sua fusão e resfriamento. Antes da expedição, o cimento é especificado através de normas para determinar sua conformidade com a aplicação. Caso a aplicação seja destinada a poços petrolíferos, o cimento deve ser especificado por ensaios reológicos, resistência à compressão, tempo de pega e água livre. Esses ensaios demandam tempo e pessoal qualificado para serem realizados. Um modelo estatístico resume-se a representação simplificada da realidade, tomando por base dados experimentais a estatística é capaz de simular e prever resultados com precisão. A utilização de modelos matemáticos e estatísticos é uma alternativa de grande valor na otimização de processos de produção e, simulações confiáveis irão favorecer a produção de um material de características desejadas em um menor intervalo de tempo. Esse trabalho tem como objetivo, fazendo o uso de dados experimentais,elaborar um modelo estatístico capaz de prever a resistência a compressão, tendo como dados de entrada os principais constituintes do cimento Portland, C3S,C3A e 2*C3A+C4AF. A aplicação do modelo resultou em valores próximos aos experimentais, contudo, o tamanho do universo utilizado como dados de input mostrou-se um fator limitante na precisão dos resultados, no qual foi observado uma discrepância que pode ser atribuída ao volume do universo utilizado. A divergência apresentou variação mínima de 4% e máxima de 21%.
Desenvolvimento de pastas leves contendo nanossílica para aplicação em poços petrolíferos de alta temperatura com baixo gradiente de fratura
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-02-28) Dantas, Carlos Augusto Leal; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; Gasparotto, Luiz Henrique da Silva; https://orcid.org/0000-0002-4711-393X; http://lattes.cnpq.br/2649423643904707; http://lattes.cnpq.br/9441310314387152; Aum, Pedro Tupã Pandava; Santiago, Rodrigo César
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.
Desenvolvimento de pastas leves utilizando microesferas ocas de cerâmica para aplicação em cimentação de poços petrolíferos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-05-23) Lima, João Afonso Néo de Andrade; Braga, Renata Martins; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; https://orcid.org/0000-0002-6232-0945; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; http://lattes.cnpq.br/0652675511327648; Miranda, Cristiane Richard de; Santiago, Rodrigo César; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536
As geopressões estão relacionadas aos principais problemas ocasionados durante a perfuração de poços e, quaisquer danos que sejam causados às formações podem comprometer sua segurança e economicidade. Portanto, são necessárias soluções alternativas para controlar as pressões exercidas durante o deslocamento de pastas de cimento, como alterar sua massa específica. Uma maneira de se reduzir a massa específica das pastas é utilizando agregados leves em sua composição e, dentre estes, a microesfera oca de cerâmica apresenta potencial para essa aplicação. Além disso, as microesfereras ocas de cerâmica, por serem subprodutos da queima do carvão mineral, possuem baixo custo, além de serem ambientalmente sustentáveis. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho consistiu em desenvolver pastas com baixa massa específica, utilizando microesferas ocas de cerâmicas (fly ash) e silicato, para aplicação em operações de cimentação primária de poços petrolíferos. As microesferas ocas de cerâmica foram caracterizadas por ensaios de picnometria, análise granulométrica, DRX, MEV e FRX para determinação da sua classe conforme ASTM-C618−12A. As pastas foram formuladas com massas específicas entre 11,5 e 12,5 lb/gal, visando aplicação em poços com zonas de baixo gradiente de fratura. Os ensaios de caracterização tecnológica seguiram os procedimentos estabelecidos pela API RP 10B-2 e PROCELAB. De acordo com os ensaios de estabilidade, o silicato de sódio apresentou maior influência na coesão das partículas, sendo a concentração de 0,3 gpc a mais adequada para os sistemas que contém agregados leves em sua composição. Os sistemas estudados apresentaram resistência à compressão entre 3,0 e 13,5 Mpa em 24 h de cura, resultados satisfatórios para pastas com baixa massa específica, comprovando a potencialidade da substituição parcial do cimento Portland pelo rejeito industrial, tornando sua aplicação sustentável e de menor custo.
Desenvolvimento de sistemas à base de sulfato de cálcio para aplicação em poços de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-12-12) Pereira, Dennys Salvino Sérgio; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; ; http://lattes.cnpq.br/4352453763974107; Costa, Bruno Leonardo de Sena; ; http://lattes.cnpq.br/8841158786789727; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; ; http://lattes.cnpq.br/5453593230706116; Souza, Miguel Ângelo Fonseca de; ; Santiago, Rodrigo César; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536
A produção de cimento Portland está diretamente associada a diferentes impactos ambientais, relacionados desde as fases de extração da matéria prima até a fase de clinquerização, tais como a emissão de grandes volumes de CO2 e o elevado gasto energético. A busca por materiais alternativos ao cimento, que possam apresentar propriedades tecnológicas semelhantes e com uma menor agressão ao meio ambiente, se tornou alvo de vários seguimentos da indústria que fazem uso do cimento Portland. O sulfato de cálcio hemihidratado (HH) é um aglomerante com reduzidos impactos ambientais atrelados tanto a sua produção quanto a sua utilização, se mostrando como um material menos agressivo ao meio ambiente se comparado ao cimento. Os sistemas de sulfato de cálcio podem ser utilizados tanto em sua forma pura, como podem ter suas propriedades melhoradas com a substituição parcial pelo cimento Portland e por outros materiais como a cinza da casca do arroz, como um agente de atividade pozolânica. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e analisar sistemas à base de sulfato de cálcio puro e com a adição da cinza da casca do arroz (CCA) e do cimento Portland (CP), como alternativa as formulações utilizadas em diferentes cenários de cimentação de poços rasos de petróleo. Para o desenvolvimento deste estudo foram preparadas pastas com fatores água/gesso (FAGs) entre 0,5-0,6, sendo as mesmas submetidas a diferentes idades de curas (24 horas, 7 e 28 dias) e temperaturas (27, 38 e 60oC). As pastas foram aditivadas, utilizando retardador de pega (tetraborato de sódio) e superplastificante (policarboxilato), visando a obtenção das propriedades tecnológicas requeridas para aplicação na indústria de petróleo. Tais formulações foram avaliadas através de ensaios de resistência à compressão, parâmetros reológicos e permeabilidade, além do uso de técnicas de caracterização térmica (TG/DTG), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV – EDS) para o HH puro e suas formulações com CCA e CP. Os resultados obtidos mostraram que o sistema à base de sulfato de cálcio puro tipo HH-α e do HH-β com substituição de 30% por CCA e cimento, apresentam resultados de resistência compressiva bastante satisfatórios, com valores superiores frente a formulação de CP, tradicionalmente utilizada nas operações de cimentação. Os sistemas apresentaram propriedades tecnológicas aplicáveis em operações para poços com baixa profundidade (500-800 m) e/ou fases iniciais de poços mais profundos com condições mais brandas de temperatura e pressão. Somando a isso se tem o fator custo da matriz, em que o HH costuma ser em média 60-70% mais barato que o CP utilizado atualmente.
Efeitos da adição de nanofibras de celulose e nanossílica em pastas de cimento para poços de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-15) Silva, Dayanne Gabriella da; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; Martinelli, Antonio Eduardo; Santiago, Rodrigo César; Campos Júnior, José Ribamar
As Nanofibras de Celulose (NFC) são uma alternativa promissora como aditivos sustentáveis em matrizes cimentícias. Isto porque sua morfologia fibrilar pode resultar em compósitos com elevada resistência à tração e flexibilidade. Em contrapartida, alguns estudos sugerem perda de desempenho das NFC em matrizes alcalinas e pouca influência na resistência à compressão. Uma possibilidade é a adição de um material altamente reativo que diminua a alcalinidade da matriz cimentícia e forneça boas propriedades compressivas, como as Nanopartículas de Sílica (NS). Desse modo, este trabalho tem como objetivo analisar o efeito sinergético das NFC e NS nas propriedades mecânicas de pastas cimentícias destinadas a poços petrolíferos. Para isso, seis formulações, com massa específica de 1,797 g/cm3, foram desenvolvidas com uma concentração fixa de NS (0,1 gpc), variando apenas a concentração de NFC (0,0 a 0,5%). Inicialmente foi realizada uma análise de mistura dos nanoaditivos adicionados à pasta cimentícia, dividindo-se em grupos de baixa (sem dispersante) e alta concentração (com dispersante) de NFC. Com isso, foram realizadas em todas as formulações, ensaios de estabilidade, reologia, como também resistência à compressão e tração por compressão diametral curadas por 1, 7 e 28 dias. Além disso, foram realizadas caracterizações microestruturais (MEV-FEG) e cristalográficas (DRX) nas formulações curadas por 28 dias. Os resultados mostraram alterações expressivas na estabilidade e nas propriedades reológicas com o progressivo aumento das NFC. Entretanto, pouca influência das NFC nas resistências à tração e compressão foram verificadas. Por sua vez, as análises morfológicas indicaram uma elevada adesão das NFC com a matriz cimentícia, como também possíveis aglomerações entre os nanomateriais. Portanto, as NFC possuem características promissoras como aditivo em pastas cimentícias para poços de petróleo, tornando-se necessários outros ajustes das concentrações das NFC e NS.
Efeitos da substituição de La por Mg em óxidos do tipo perovskita La-Ni-O para reforma a seco do metano em baixa temperatura
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-08-26) Santana, Lívia Cristina de Oliveira Felipe; Melo, Dulce Maria de Araújo; https://orcid.org/0000-0001-9845-2360; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; http://lattes.cnpq.br/3006446052813192; Braga, Renata Martins; https://orcid.org/0000-0002-6232-0945; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; Medeiros, Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo; Santiago, Rodrigo César; Fernandes, Silvia Leticia
Materiais catalíticos do tipo perovskita são potenciais candidatos para a reforma a seco do metano (RSM) devido a sua estabilidade térmica, melhor dispersão do metal ativo e resistência à sinterização. A RSM foi principalmente investigada em temperaturas superiores a 700 °C, para obter altas conversões de CH4 e CO2. No entanto, do ponto de vista industrial, considerando a viabilidade econômica, é desejável operar em temperaturas mais baixas. O presente estudo avalia o efeito da substituição do La pelo Mg em óxidos do tipo perovskita La-Ni-O para reforma a seco do metano em baixa temperatura, e avalia também a velocidade espacial (GHSV) no catalisador padrão (LaNiO3). O papel do Mg é aumentar a basicidade, de maneira a melhorar tanto a atividade do catalisador quanto a supressão da formação de carbono. Os precursores catalíticos foram preparados pelo método one-step usando quitosana como agente quelante, e seus desempenhos para RSM foram avaliados a 600 ºC, com velocidade espacial de 36 L.h-1.g-1 durante 10 h. Os catalisadores foram sintetizados seguindo a fórmula La1-xMgxNiO3 (x = 0,2; 0,5; e 0,8), calcinados a 900 ºC por 3 h e caracterizados por DRX e TPR. A estrutura dos catalisadores na redução sob atmosfera de H2 e durante a reação de reforma a seco do metano foi investigada por difração de raios-X in-situ, e após reação de RSM os catalisadores foram caracterizados por DRX, TG, FTIR, Raman e MEV-FEG. Os padrões de DRX das amostras substituídas mostram picos característicos da formação da solução sólida Mg0,5Ni0,5, sendo que, à medida que a substituição do Mg pelo La aumenta, a quantidade desta solução sólida também aumenta. Além disso, foram identificadas a formação de três fases ternárias: LaNiO3, La2NiO4 e La4Ni3O10. Observa-se também um aumento nas temperaturas máximas de redução à medida que o teor de Mg na estrutura aumenta, isto pode ser devido às fortes interações que o Ni apresenta com o Mg. Após a ativação das amostras, independente da estrutura, as perovskitas mostram duas novas fases que correspondem às fases óxido de lantânio (La2O3) e níquel (Niº). Os resultados após RSM indicam que uma fração do catalisador de óxido de partida é convertida em La2O2CO3 e que a presença das características mencionadas confirma fortemente a formação de nanotubos de carbono. O catalisador La0,2Mg0,8O3 se destacou devido a sua alta estabilidade e elevadas conversões de CH4 e CO2 do início ao fim da reação. Entretanto há a possibilidade do catalisador La0,5Mg0,5O3 se sobressair a longo prazo, em consequência da sua baixa deposição de carbono.
Estudo da adsorção do cálcio e estrôncio da água produzida utilizando carvão babaçu
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-06-30) Medeiros, Hena Lissa de Sousa; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/9315312800047508; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; Braga, Renata Martins; ; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; Santiago, Rodrigo César; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536
A água produzida é um dos principais resíduos gerados durante a exploração e produção de petróleo, devido ao grande volume e a sua composição química complexa surge á preocupação para que as concentrações dos contaminantes atendam as legislações vigentes, com a finalidade de reduzir os efeitos nocivos ao meio ambiente provocado pelo seu descarte sem tratamento prévio. Assim, o objetivo deste trabalho é caracterizar a água produzida no Campo de Periquito, do Estado do RN e avaliar o potencial adsortivo do carvão vegetal de coco babaçu para remoção dos metais Ca e Sr da água produzida, visando a sua adequação para descarte. Através da caracterização físico-química da água produzida, pôde-se observar que as concentrações dos metais cálcio e estrôncio foram: 322 mg/L e 69 mg/L, respectivamente. O material a ser utilizado como adsorvente foi caracterizado por diferentes técnicas físico-químicas, tais como: granulometria, densidade aparente, análise elementar, análise térmica, FRX, MEV, DRX e pHPZC. De posse das análises das caracterizações foram realizados ensaios de adsorção, pelo método de banho finito em soluções sintéticas dos metais Ca e Sr. Os resultados demonstraram que o carvão babaçu possui remoção máxima em baixas concentrações. Paralelamente ao estudo de adsorção em soluções sintéticas, foi realizado ensaios de adsorção com a água produzida e o resultado mostrou que o carvão babaçu possui bom potencial de adsorção, removendo acima de 50 % do cálcio e acima 45 % do estrôncio, e apresentando valores para a capacidade de adsorção de 17,31 mg/g para o cálcio e 3,15 mg/g para o estrôncio. Para otimizar os ensaios de adsorção foi aplicado o planejamento fatorial completo de dois níveis com o intuito de verificar a influência da concentração dos metais Ca e Sr e a massa do adsorvente em solução sintética sobre a % remoção e a capacidade de adsorção dos metais. Através dos resultados das análises das superfícies de respostas pôde-se observar que as regiões ótimas para a remoção dos metais foram no nível superior da concentração dos metais e no nível superior da massa de adsorvente (+1,+1) obtendo uma remoção máxima de 58 % do cálcio e 63 % do estrôncio.
Estudo da substituição parcial de cimento por aditivos minerais sustentáveis para aplicação em poços de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-08) Cavalcante, Felipe Wiclef Silva; Santiago, Rodrigo César; 0000-0003-2034-9157; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536; 0009-0000-6367-190X; https://lattes.cnpq.br/8350477495270375; Batista, Willame Gomes da Silva; 0000-0003-1293-7688; http://lattes.cnpq.br/0592299905652957; Ventura, Rafael Augusto; 0000-0001-6059-1912; http://lattes.cnpq.br/5822311969383943
Dentre as etapas até atingir a produção de óleo e gás, a cimentação de um poço de petróleo tem grande importância na segurança operacional durante sua vida útil. Na fabricação de cimento são emitidas grandes quantidades de gases causadores do efeito estufa, no entanto, a tendência mundial é de diminuição de emissões e o estímulo à descarbonização nas produções industriais. Além disso, é de conhecimento geral que produções em escalas industriais produzem quantidades significativas de rejeitos, podendo estes rejeitos serem utilizados em algum outro segmento de interesse. Portanto, buscando impactar nas duas frentes, este estudo visa a substituição parcial do cimento por resíduos industriais que possuam características apropriadas para utilização em poços de petróleo. Os resíduos analisados neste trabalho foram os resíduos de construção civil (RCC) e cerâmica vermelha (RCV) em diferentes concentrações (20% bwoc e 35% bwoc para ambos os resíduos), em condições de baixa temperatura e baixa pressão (38 ºC e 1 atm) e foram comparados com formulações comumente utilizadas na indústria como a formulação padrão contendo água e cimento (PP) e uma formulação referência contendo farinha de sílica (SF35). Todas as pastas foram testadas mecanicamente a partir do ensaio de resistência à compressão para avaliação da influência da substituição do cimento pelos aditivos minerais e posteriormente foram caracterizados através de teste de DRX para identificar as fases formadas após o período de hidratação. Os resultados se demonstraram promissores, em especial as formulações contendo resíduo de cerâmica vermelha, se destacando a formulação RCV35 que possui um valor de resistência mecânica apenas 12% menor em comparação à resistência apresentada pela pasta padrão, e com produtos identificados não estando distantes dos produtos comumente encontrados em formulações de cimento para poços de petróleo.
Estudo de composição de pasta de cimento contendo cinza de casca do arroz para aplicação em poços com elevadas temperaturas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-01-29) Vidal, Anderson Wanderley; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; ; Braga, Renata Martins; ; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; Santiago, Rodrigo César; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536
O cimento quando submetido a altas temperaturas apresenta um efeito conhecido como efeito de retrogressão da resistência à compressão, onde os produtos hidratados se convertem em fases do tipo α-silicato dicálcico hidratado (αC2SH ou Ca2(HSiO4)OH), que possui estrutura cristalina, elevada massa específica e permeabilidade, e baixa resistência mecânica à compressão. Na indústria do petróleo é comum a adição de 35 a 40 % de sílica flour por massa de cimento (BWOC) na formulação da pasta para minimizar os efeitos do fenômeno da retrogressão. O objetivo do trabalho é avaliar o comportamento da Cinza da Casca do Arroz (CCA) como uma alternativa à sílica flour no combate à retrogressão. A CCA é um resíduo oriundo da queima da casca do arroz que possui, em média, 92% de sílica em sua composição, mostrando-se uma alternativa promissora de matéria prima nacional e de baixo custo. Para avaliar este produto foram formuladas pastas de cimento contendo 30 ou 40% BWOC de CCA. Variaram-se as densidades das formulações até que fossem alcançados os parâmetros de água livre e consistometria similares aos descritos na norma NBR 9831 e na especificação API spec 10, respectivamente. As formulações com propriedades similares às de uma pasta de cimento padrão (normativa) foram submetidas ao ensaio de retrogressão da resistência à compressão (RC) de pastas hidratadas em condições estáticas de fundo de poço (temperatura BHST) e com pastas hidratadas em condições de alta temperatura (300°C). Utilizaram-se as técnicas de DRX e TG/DSC/DTA para acompanhar a evolução química do processo. Os resultados obtidos foram comparados com uma pasta de cimento referência de densidade 15,8 lb/gal e contendo 35,0% BWOC de sílica flour, aditivo comercial para combate à retrogressão da resistência à compressão. As formulações contendo 30% da CCA obtiveram uma retrogressão média de 60% na RC, enquanto que as formulações com 40% da CCA obtiveram cerca de 5% de retrogressão. A adição da CCA foi mais eficiente no combate à retrogressão da RC que a sílica flour comercial e com valores de densidade inferiores a 15,8 lb/gal, isto é, uma pasta com menor custo, maior eficiência e maior rendimento.
Influência da cinza da casca de arroz em pastas de cimento para fases iniciais de poços de petróleo offshore, uma alternativa sustentável e econômica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-03-08) Teixeira, Mizraim Bessa; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; ; http://lattes.cnpq.br/9999968497948626; Santiago, Rodrigo César; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536; Soares, Lech Walesa Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/2589222232407358
O uso da cinza da casca de arroz (RHA) em formulações cimentícias vem sendo estudada amplamente na literatura nos últimos anos. Existem diversas aplicações para esse subproduto da indústria alimentícia. Alguns exemplos são a utilização da cinza como fonte de sílica amorfa ou cristalina e na formulação de pastas de cimento, tanto na construção civil quanto em poços petrolíferos onshore de temperatura média a alta (50-200°C). Entretanto, pouco se investigou sobre a utilização da RHA para sistemas de baixa temperatura, como é o caso dos processos de cimentação das fases iniciais de poços offshore, que em geral, ocorrem a temperaturas de 3-5°C. Esse estudo tem por objetivo analisar a influência da adição da RHA em matrizes de cimento destinadas à operações offshore que ocorram entre 3-5°C. Pastas de cimento com densidade fixa em 13.5 lb/gal (1.62 g/cm³ ), contendo RHA (0%; 10%; 20%; 30%; 40% e 50%), foram preparadas e ensaios tecnológicos conduzidos (Resistencia à Compressão a longo prazo, UCA, Tempo de Espessamento, Estabilidade, Reologia) a fim de verificar a viabilidade do uso da cinza para poços de petróleo de baixas temperaturas. Os testes mostraram que a utilização da cinza proporcionou produto hidratado de resistência similar à uma pasta padrão (Cimento Portland + 2% de bentonita), bem como melhorou propriedades e reológicas da pasta em relação à pasta sem adição. A adição de 50% de cinza reduziu em 5.6% a porcentagem de água livre da pasta, em comparação com a 0%RHA. A formulação contendo 50% de RHA apresentou um perfil adequado de ganho de resistência, com tempo de bombeabilidade de 23h (50Bc). O teste de estabilidade comprovou que a adição de RHA aumenta a estabilidade da pasta, reduzindo o rebaixamento de topo (top drawn) e evitando decantação da pasta. A RHA se apresenta como alternativa sustentável para aplicações em ambientes de baixas temperaturas, tais como fases iniciais de poços de petróleo marítimos, reduzindo consideravelmente o consumo de cimento (15% em peso a menos, em relação à pasta padrão), contribuindo assim com a redução na emissão de CO2 na atmosfera devida à produção do cimento. Por fim, a RHA se mostrou extremamente viável economicamente, em que, em comparação com a pasta padrão, a utilização de 50% de cinza reduziu o custo do barril em 15.6%, o que representa economia de cerca de R$ 17,38 por cada barril de pasta.

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