Durabilidade de pastas de cimento contendo a rede polimérica Epoxy-Etilenodiamina : avaliações em ambientes aquosos quimicamente agressivos

Autor: Santos, Danilo Oliveira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSUniversidade Federal de SergipeUFS.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Cement slurries are used in oil wells to isolate the production area from the rock formation. An important property of these materials is their durability. Due to the interactions of the cement slurries with aggressive media in the oil wells, the durability can be threatened or lost. Cement slurries modified with polymers are promising materials candidates for cementing oil wells. Thus, it is necessary to evaluate new materials in hostile environments. In this work, new cement slurries were prepared with the Epoxy resin and the ethylenediamine hardener in two different media: distilled water and sea water. The new slurries were tested for their mechanical properties and characterized before and after interaction with the following media: production water, hydrochloric acid solution and mud acid solution. After 365 days of contact with the production water, the modified slurries showed greater chemical and mechanical resistance compared to the slurries without the polymer network (Standard slurries). Moreover, for the modified slurries after contact with the production water, a decrease of 9% in the compressive strength occurred, whereas for the slurries without the polymer network, the reduction reached 40%. Kinetic studies, chemical and thermodynamic equilibrium were carried out in the investigation of the interaction of the cement slurries with the solutions of HCl and mud acid. The results have suggested that the interactions between the modified slurries and the acid media are due to surface reactions with preservation of the hydrated compounds of the cement, causing a mass loss around 25%. For the standard slurries, the mechanism is predominantly diffusion, with structural deterioration of these slurries and mass loss of approximately 46%. Thus, the modified slurries with the polymer network Epoxy-EDA presented good characteristics to be used in the oil well procedures.
Pastas de cimento são utilizadas em poços de petróleo para isolar a zona de produção da formação rochosa. Uma propriedade importante desses materiais é sua durabilidade. Devido suas interações com meios agressivos, essa propriedade pode ser ameaçada ou perdida. Pastas de cimento modificadas com polímeros são materiais promissores candidatos à cimentação de poços de petróleo. Assim, é necessário avaliar novos materiais em meios hostis. Neste trabalho, novas pastas de cimento foram preparadas com a resina Epoxy e o endurecedor Etilenodiamina em dois meios distintos: água destilada e água do mar. As novas pastas foram testadas em relação às suas propriedades mecânicas e caracterizadas antes e após a interação com os seguintes meios: água de produção, solução de ácido clorídrico e solução de mud acid. Após 365 dias de contato com a água de produção, as pastas modificadas apresentaram maior resistência química em comparação com as pastas sem a rede polimérica (pastas padrão). Além disso, para as pastas modificadas após o contato com a água de produção, ocorreu uma diminuição de 9% na resistência à compressão, já para as pastas sem a rede polimérica, a redução atingiu 40%. Estudos cinéticos, equilíbrio químico e termodinâmico foram realizados na investigação da interação das pastas de cimento com as soluções de HCl e mud acid. Os resultaram sugerem que as interações entre as pastas modificadas e os meios ácidos são devido a reações superficiais com preservação dos compostos hidratados do cimento, ocasionando uma perda de massa em torno de 25%. Para as pastas padrão, o mecanismo é predominantemente por difusão, com deterioração estrutural dessas pastas e perda de massa de aproximadamente de 46%. Desta forma, as pastas modificadas com a rede polimérica Epoxy-EDA apresentaram boas características para serem utilizadas em ambientes subterrâneos dos poços de petróleo.
São Cristóvão, SE
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