Efeito anti-regressão de sílicas alternativas na cimentação de poços de petróleo a alta temperatura e alta pressão

dc.contributor.advisorNóbrega, Ana Cecilia Vieira da
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0003-1118-1911
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3109732203611868
dc.contributor.authorPereira, Fábiopt_BR
dc.contributor.referees1Costa, Bruno Leonardo de Sena
dc.contributor.referees2Braga, Glauco Soarespt_BR
dc.date.accessioned2025-05-28T23:46:14Z
dc.date.issued2024-10-25
dc.description.abstractWell cementing in high-temperature scenarios is a critical process in well construction. In high-temperature and high-pressure environments, challenges increase significantly because the cement must withstand elevated temperatures without compromising its stability and mechanical properties. This study aimed to evaluate the contribution of different replacement percentages in the combined use of two silica-rich (SiO2) waste materials: Quartz-Aluminous Sand (QAS) and Biomass Thermal Treatment Residue (BTTR), in comparison to a reference paste with Crystalline Silica, a typical mineral additive used in cementing operations in hightemperature environments. Specimens were cast according to international standards and cured directly in a curing chamber at 180 °C and 3000 Psi (20 MPa) for 7, 14, and 28 days. After these curing periods, the specimens underwent uniaxial compressive strength testing to evaluate their mechanical strength. Samples were collected for microstructural analyses, including Xray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), and scanning electron microscopy (SEM), as well as qualitative analyses by energy dispersive spectroscopy (EDS). The results showed that the reference paste with 35% Crystalline Silica replacement preferentially formed the Xonotlite phase at all three curing ages. The ternary pastes, with 50% combined replacement of residues from industrial mortar production and biomass thermal treatment, preferentially formed the Tobermorite phase at all curing ages; the presence of the Tobermorite phase is a positive indicator for the long-term stabilization of ternary cementitious systems. Systems using the combined waste materials rich in silica (SiO2), with an AQAAQA/RTTB ratio below one, achieved 87% of the compressive strength when compared to the Crystalline Silica system. These aspects can provide a solid basis for optimizing formulations used in wells.
dc.description.embargo2025-11-29
dc.description.resumoA cimentação de poços petrolíferos em cenários de alta temperatura é um processo crítico na construção de poços. Em ambiente de alta temperatura e pressão, os desafios aumentam significativamente, pois o cimento deve resistir a temperaturas elevadas sem comprometer sua estabilidade e propriedades mecânicas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a contribuição de diferentes percentuais de substituição na utilização combinada de dois resíduos ricos em sílica (SiO2), Areia Quartzo Aluminosa (AQA) e o Resíduo do Tratamento Térmico de uma Biomassa (RTTB), em comparação a uma pasta com Sílica Cristalina, adição mineral usual nas operações de cimentação em ambientes de alta temperatura. Foram moldados Corpos de Prova (CPs) conforme padrões internacionais e curados diretamente em câmara de cura na temperatura de 180 °C e 3000 Psi (20 MPa) ao longo de 7, 14 e 28 dias. Após essas idades de cura, os CPs foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão uniaxial para avaliação da sua resistência mecânica. Amostras foram coletadas para a realização das análises microestruturais, incluindo difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de análises qualitativas por espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Os resultados mostraram que a pasta de referência com substituição de 35% de Sílica Cristalina formou preferencialmente a fase Xonotlita nas três idades de cura. Já as pastas ternárias, com 50% de substituição combinada dos resíduos da produção industrial de argamassa e do tratamento térmico de uma biomassa, formaram preferencialmente a fase Tobermorita, nas três idades de cura, a presença da fase Tobermorita é um indicativo positivo para a estabilização dos sistemas cimentícios ternários a longo prazo. Os sistemas com o uso combinado dos dois resíduos ricos em sílica (SiO2), com razão AQA/RTTB inferior à um, atingiram 87% da resistência à compressão quando comparados ao sistema com Sílica Cristalina. Esses aspectos podem fornecer uma base sólida para a otimização das formulações utilizadas em poços.
dc.identifier.citationPEREIRA, Fábio. Efeito anti-regressão de sílicas alternativas na cimentação de poços de petróleo a alta temperatura e alta pressão. Orientadora: Dra. Ana Cecília Vieira da Nobrega. 2024. 63f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63731
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBRpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTALpt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectCimentação
dc.subjectMicroestrutura
dc.subjectSílicas alternativas
dc.subjectFases semicristalinas
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
dc.titleEfeito anti-regressão de sílicas alternativas na cimentação de poços de petróleo a alta temperatura e alta pressão
dc.typemasterThesispt_BR

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