Vivian Karla Castelo Branco Louback Machado Balthar
Resumo
Neste trabalho foram desenvolvidas e caracterizadas pastas leves de alto desempenho e pastas fibrosas para a aplicação em cimentação de poços de petróleo. A dosagem dos materiais granulares das pastas foi realizada visando sua máxima compacidade, por meio do modelo de empacotamento compressível (MEC). As pastas leves de alto desempenho foram avaliadas quanto às propriedades mecânicas, físicas, térmicas e de variação dimensional. A pasta que apresentou melhor comportamento foi escolhida para o recebimento do reforço fibroso, que foi realizado com as fibras de volastonita, PVA e polipropileno. O reforço fibroso com fibras de PVA e polipropileno foi efetuado almejando benefícios na capacidade de deformação da matriz frágil. Além disso, o reforço fibroso de microfibra de volastonita foi feito com o objetivo de se aumentar a resistência mecânica da matriz. Todas as pastas do trabalho foram avaliadas quanto à reologia, água livre, estabilidade, massa específica e filtrado. As pastas fibrosas também foram caracterizadas quanto às suas propriedades mecânicas, por meio de ensaios de compressão uniaxial e triaxial, de tração na flexão e de tração por compressão diametral. A ampla caracterização realizada representa uma contribuição à indústria do petróleo em relação ao comportamento das pastas. Além disso, os resultados alcançados mostram os benefícios que uma pasta de cimentação pode sofrer com o acréscimo de fibras em sua dosagem.
Abstract
In this thesis, we developed and characterized high performance lightweight and fiber reinforced oilwell cement slurries. The proportion of the granular materials was established within the framework of the Compressive Packing Model (CPM) with the aim of maximizing the compacity of the granular mix. The physical, thermal and dimensional properties of the high performance lightweight slurries were evaluated. Then, the slurry that presented the best properties was reinforced with wollastonite, PVA and polypropylene fibers. All slurries were characterized for rheology, free water, stability, density and fluid loss. Besides the fresh state behavior the mechanical properties through uniaxial and triaxial compression tests, flexural and splitting tension tests were also evaluated. PVA and polypropylene fibers were used to improve the ductility of the brittle matrix, while wollastonite was used to increase its mechanical strength. The comprehensive study here presented is a contribution to the oil industry indicating the benefits of the use of fibers in oilwell cement slurries.
