Avaliação da Região de Contato Pasta de Cimento-Tubo Metálico sob Diferentes Condições de Contato Após a Ocorrência de Dano.

Dispositivo utilizado para a moldagem e impressão de dano ao sistema

Com o objetivo de avaliar a região de contato de compósitos pasta de cimento–tubo metálico, semelhantes aos sistemas característicos de poços de petróleo, foi desenvolvido um dispositivo representativo deste tipo de sistema. A

77 Figura 3.5 apresenta o referido dispositivo. O mesmo permite a injeção de fluidos, sob pressão controlada, tanto na região do contato pasta de cimento-tubo metálico, quanto internamente no tubo metálico, separadamente ou em conjunto, visando simular as ações das pressões de gases nos contatos em estruturas tubulares causando danos nos revestimentos de pasta de cimento.

Figura 3.5: Dispositivo desenvolvido para a avaliação da região de contato em sistemas cimento-tubo metálico sob diversas condições de contato.

Impressão de dano ao sistema

A impressão de dano ao sistema ocorreu mediante a injeção de ar sob pressão na base do dispositivo até que fosse observado seu vazamento pela interface interna superior (evidenciado pela presença de bolhas na superfície previamente coberta por uma lâmina d’água). As pressões máximas às quais os sistemas foram submetidos foram da ordem de 65psi em média. Utilizou-se para tanto um compressor com capacidade de pressão máxima de 230psi e um regulador de pressão acoplado a um manômetro digital, com precisão de 0,1psi e capacidade máxima de 230psi. A taxa de aplicação da pressão foi de 1psi por

78 minuto durante os dez primeiros minutos passando a 1psi a cada meio minuto, nos dez minutos seguintes. A Figura 3.6 e Figura 3.7 apresentam, respectivamente, detalhes do aparato e do procedimento utilizado para a introdução de dano no sistema.

Figura 3.6: Detalhes do aparato utilizado para a introdução de dano no sistema.

Figura 3.7: Detalhe da lâmina d’água utilizada para visualização do vazamento. Sistema Regulador de Pressão Mangueira Acoplada ao Compressor Manômetro Lâmina D’água

79 Propriedades dos sistemas avaliados

Foram analisados sistemas cujas pastas de cimento constituíram-se das misturas M44 e M44PZ constantes da Tabela 3.5, com idades de 1(um) e (três) dias, sob três diferentes condições de contato. As misturas utilizadas foram confeccionadas segundo procedimento anteriormente descrito no subitem 3.2.1.

A variação na condição de contato dos sistemas foi obtida mediante a aplicação de diferentes tratamentos ao seu tubo interno de maneira a simular condições passíveis de ocorrerem em sistemas desta natureza em poços de petróleo. Deste modo, foram analisados sistemas cujos tubos internos se encontravam nas seguintes condições:

LS – tubo lavado com detergente, objetivando retirar possíveis resquícios de lubrificantes utilizados para a sua confecção e conservação, e seco (amostra de controle).

NaCl – tubo lavado com detergente e seco, borrifado com solução de NaCl a 3% , instantes antes da moldagem.

Atenção especial foi destinada ao preenchimento do dispositivo com as pastas de cimento, uma vez que a pequena espessura do anular representou uma dificuldade para esta etapa. Visando aprimorar este procedimento os dispositivos foram preenchidos simultaneamente à etapa de vibração durante um minuto, sendo o sistema depois de preenchido vibrado por mais um minuto. Os sistemas foram então imediatamente envoltos em sacos plásticos e acondicionados em caixas de poliestireno expandido até a idade do ensaio, visando manter temperatura e umidade constantes. É importante salientar que o dispositivo foi concebido de modo a não permitir o vazamento das pastas durante as etapas de preenchimento e vibração, bem como durante o período em que as mesmas encontravam-se ainda muito fluidas.

80 Avaliação da região de contato do sistema pasta de cimento-tubo metálico em microescala

A região de contato, depois de danificada, foi analisada em micro escala através de ensaios de microdureza Vickers e análise de imagens por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Para tanto, o tubo interno do sistema foi extraído cuidadosamente com o auxílio de uma haste metálica concebida para este fim utilizando-se uma prensa mecânica operando em regime quase-estático. Mesmo procedimento foi efetuado para proceder a extração do anular de pasta de cimento do tubo externo. A Figura 3.8 apresenta o sistema após a extração do tubo interno e do anular de pasta.

(a) (b)

Figura 3.8: Detalhes do sistema: (a) após a extração do tubo interno e (b) após a extração do anular de pasta de cimento.

Após a extração do anular de pasta fez-se uso de uma máquina de corte para retirar uma amostra da região central do mesmo, com cerca de 1cm de espessura (Figura 3.9 (a)), a qual foi acondicionada em um recipiente contendo acetona visando estagnar o seu processo de hidratação. A fim de efetuar a caracterização micromecânica e microestrutural deste tipo de amostra, pequenos pedaços das mesmas foram submetidos a um banho ultra-sônico imersos em acetona (para remover impurezas deixadas pelo corte) e embutidos em resina O

81 processo de lixamento, polimento, limpeza e acondicionamento das amostras seguiu o mesmo procedimento descrito no subitem 3.2.4.

Figura 3.9: Amostra para avaliação micromecânica e microestrutural da interface do sistema pasta de cimento- tubo metálico

Os ensaios de microdureza foram efetuados em um microdurômetro da SHIMADZU (modelo HMV 2), utilizando-se uma carga de 10 gramas e tempo de indentação de 15 segundos. Foram efetuadas cerca de 300 indentações por amostra, distribuídas em 30 regiões de 10 indentações cada, ao longo de toda a região de contato interna, conforme malha apresentada no esquema da Figura 3.10.

Figura 3.10: Esquema da malha de indentação para avaliação da região do contato pasta de cimento- tubo metálico (interface).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 70 140 210 280 350 D is tâ n ci a d a I n te rf a ce ( m) Linha da Interface

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