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Autor: José Marcelo Silva Rocha
Orientadores: Verônica Maria de Araujo Calado, Frederico Wanderley Tavares
A avaliação de pastas de cimento para uso em poços de petróleo quanto a sua resistência à migração de gás é feita por testes em simuladores em escala de laboratório e/ou pela medida de propriedades individuais da pasta (força gel, retração e perda de filtrado). Porém, há poucas informações disponíveis sobre a relação entre os resultados da simulação física e as propriedades citadas e qual a influência da composição das pastas nesses resultados.
Este trabalho tem como objetivo estudar o efeito da composição da pasta de cimento nas suas propriedades e quanto a sua capacidade de resistir à migração de gás. Para isso, um planejamento fatorial com pontos centrais foi adotado. Quatro variáveis composicionais foram estudadas: o fator água/cimento e as concentrações de três aditivos (controlador de filtrado, látex e dispersante).
Os resultados obtidos no simulador físico foram comparados às propriedades medidas por diferentes métodos, dentre os quais, força gel estática por método ultrassônico, expansão/retração volumétrica sem acesso à água e perda de filtrado. Entre as formulações testadas no simulador de fluxo de gás, as pastas contendo látex na concentração de 8,14% (em massa do componente sólido por massa de cimento) foram resistentes à migração de gás, independente das outras variáveis.
É mostrado que há uma relação entre as concentrações dos aditivos controlador de filtrado e dispersante com a retração volumétrica, a resistência à compressão e a migração de gás. Entre pastas sem látex, com o mesmo fator água/cimento e contendo controlador de filtrado, o aumento da concentração de dispersante levou a um aumento da retração volumétrica, da resistência à compressão e, ao mesmo tempo, a uma maior resistência à migração de gás. Este comportamento deve estar relacionado ao grau de hidratação da pasta, pois, é conhecido que, com a evolução da hidratação das pastas de cimento, a resistência à compressão e a retração aumentam e a permeabilidade e a porosidade diminuem. Por outro lado, é um consenso que pastas com maior retração apresentam maior risco de migração de gás (pela formação de fraturas ou microespaços anulares).
Portanto, apesar dos efeitos negativos que a retração da pasta de cimento causa com respeito à migração de gás, não é correto afirmar que pastas com menor retração volumétrica são melhores para o combate a migração de gás, como demonstrado neste trabalho. Não é encontrada uma relação entre o teste de migração de gás e o desenvolvimento da força gel.