Desenvolvimento de sistemas poliméricos termocontráteis de baixa condutividade térmica para controle de pressão em anulares confinados.
Aumento de pressão no espaço anular; Poli(ácido acrílico); Polimerização em suspensão inversa; Sistemas termocontráteis; Isolamento térmico
Este estudo teve como objetivo desenvolver sistemas poliméricos termocontráteis de baixa condutividade térmica, baseados na polimerização em suspensão inversa do ácido acrílico. Os sistemas foram avaliados quanto à potencial aplicabilidade no controle do aumento de pressão no espaço anular (Annular Pressure Buildup – APB), fenômeno térmico capaz de comprometer a integridade de poços de petróleo e gás. Para isso, ácido acrílico foi disperso em olefina, com o auxílio de um par de surfactantes, e a capacidade de reduzir seu volume à medida que a polimerização ocorria por aquecimento foi investigada a 5% (FPAA 5%) e 10% (FPAA 10%) de ácido acrílico. A propriedade isolante foi avaliada por meio de medidas de condutividade térmica. Além disso, as formulações foram analisadas por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e reologia. As amostras de poli(ácido acrílico) obtidas nas duas reações de polimerização foram purificadas e caracterizadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), cromatografia de permeação em gel (GPC) e análise termogravimétrica (TGA). A análise espectroscópica confirmou a formação do polímero, enquanto a GPC demonstrou que o aumento da concentração de ácido acrílico de 5% para 10% resultou em maior massa molar média ponderal e menor índice de polidispersão. Os perfis de degradação térmica do poli(ácido acrílico) apresentaram três estágios: desidratação, descarboxilação e degradação térmica da cadeia polimérica. A análise de DSC das formulações FPAA 5% e FPAA 10% evidenciaram fenômenos de autoaceleração iniciados a 78 °C e 72 °C, respectivamente. As análises reológicas revelaram comportamento pseudoplástico para FPAA 5% e FPAA 10% antes e após a polimerização. Além disso, houve predominância do caráter elástico após a polimerização. FPAA 5% e FPAA 10% apresentaram redução de volume de 21% e 46%, respectivamente, a 60 °C, em comparação ao branco (formulação sem monômero). Além disso, FPAA 10% manteve uma redução de volume de cerca de 50% após um ciclo de aquecimento-resfriamento-aquecimento, apresentando condutividade térmica constante com o aumento da temperatura (0,18 W/m·K). A polimerização em suspensão inversa do ácido acrílico combinou, em uma única formulação, contração volumétrica e isolamento térmico. Essa característica inovadora ainda não foi relatada na literatura, evidenciando o potencial dessas formulações para o controle do APB.