Rosana de Freitas Correia
Resumo
Este trabalho buscou desenvolver materiais cimentícios modificados com polímero SBR e fibra de volastonita e avaliar seu comportamento mecânico e estrutural para aplicação em poços de petróleo submetidos à injeção de vapor. Foi também desenvolvido um procedimento experimental para avaliação destes materiais submetidos a gradientes térmicos de 250ºC, similares aos aplicados em campo. Quatro famílias de pastas foram estudadas: de referência (PREF), com 5% e 10% de polímero SBR (PP5 e PP10), com 2,3% e 4,6% de fibra de volastonita (PW2, 3 e PW4, 6) e com 10% de polímero SBR e 2% e 4% de fibra de volastonita (PP10W2 e PP10W4). Complementarmente, outro material denominado de SHCC (do inglês Strain Hardening Cementitious Composites) também foi estudado por apresentar alta capacidade de deformação e múltipla fissuração quando submetido a esforços de tração. Com exceção do SHCC, todas as pastas estudadas apresentaram reologia adequada à cimentação de poços. De modo geral, as pastas com polímero e fibras de volastonita apresentaram melhor desempenho com relação ao comportamento mecânico que a pasta de referência. Com relação ao gradiente térmico de primeira fissura e a abertura média de fissura, os materiais que apresentaram melhor performance foram o SHCC (131ºC e 33 m) e o PP10W4 (98ºC e 79 m). Entretanto, o SHCC foi estudado como uma primeira aplicação para poços de petróleo sem a pretensão, neste trabalho, de tornar sua reologia adequada à cimentação.
Abstract
This work aims the development of cementitious materials modified with SBR polymer and the evaluation of its mechanical and structural behavior for application in oil wells submitted to steam injection. It was also established an experimental procedure for the structural evaluation of these materials submitted to thermal gradients of about 250oC, similar to the ones found in the well operation. Four families of sluries have been studied: reference (PREF), with 5% and 10% of SBR polymer (PP5 e PP10), with 2.3% and 4.6% of wollastonite fiber (PW2.3 e PW4.6) and with 10% of SBR polymer together with 2% e 4% of wollastonite fiber (PP10W2 e PP10W4).Complementary, another class of material, named Strain Hardening Cementitious Composites (SHCC), that presents multiple cracking and high ductility in direct tension, have also been studied. Except for SHCC all the pastes fulfill the rheological requirements for oil well cementation. In what concerns the mechanical behavior, in general, the polymeric and wollastonite slurries presented better performance than the reference paste. Regarding the first crack thermal gradient and crack opening, the better performances were obtained for SHCC (131oC and 33 m) and PP10W4 (98oC and 79 m). However, SHCC has been studied as a first approach for its using as oil well cementation material since its rheological behavior is not yet adequate for such purpose.
