Efeito da adição de fibras de basalto na resistência à fratura em cimentação de poços de petróleo
Cimentação de poços de petróleo; Pasta de cimento; Tenacidade; Fibras de basalto
Embora pastas de cimento possam adquirir bom desenvolvimento mecânico para poços de petróleo, o cimento, por sua vez, apresenta fragilidade intrínseca e baixa energia à fratura. A ocorrência de fissuras à bainha de cimento é frequente, provocando perda de estabilidade mecânica e isolamento zonal. O panorama vem impondo novos desafios à tecnologia de cimentação de poços de petróleo, no que diz respeito ao desempenho de pastas resistentes à fratura. Para isso, materiais que possibilitem aumentar a tenacidade do cimento são pesquisados. Neste estudo, foram avaliadas pastas de cimento com adição de fibras de basalto em condições reais de poço. Foi desenvolvido, inicialmente, tratamento das fibras por moagem, acompanhada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e caracterizações físico-químicas do material por determinação de densidade, Fluorescência de Raios X (FRX), Difração de Raios X (DRX) e Termogravimetria (TG). Em seguida, composições de pastas foram preparadas utilizando 5% de fibras (BWOC) e 40% de sílica flour, sob condições de BHSTs 80°C (176°F) e 300°C (572°F), durante 7 dias de cura. Foi realizado ensaio de compressão uniaxial, a fim de investigar o comportamento mecânico das pastas de cimento. Análises microestruturais por Difração de Raios X (DRX) e MEV foram realizadas com amostras de cimento. Os resultados obtidos mostraram fibras ricas em SiO2 amorfo, de massa específica 2,37 g/cm3 e estabilidades térmicas adequadas as condições de temperaturas do estudo. O tratamento por moagem mostrou técnica simples, econômica e possível de ajustar distribuições médias das fibras para mistura à pasta de cimento. Inserção de fibras as composições de pastas em 80°C apresentaram resultados mais eficientes que a 300°C. A adição de sílica flour combinada às fibras possibilitou garantir melhores incrementos de energia à fratura, em relação à pasta de referência, com acréscimo de aproximadamente 32,0 a 51,0 J.