Foi observado que a aditivação de pastas de cimento com plastificantes, em função do tipo de cimento, altera o comportamento reológico das mesmas. Contudo, para as composições, tipo de cimento e condições utilizadas nos ensaios foi observado que o lignossulfonato e a melamina não se apresentaram eficientes na redução da viscosidade das pastas. Pelos resultados obtidos, foi notado que:
x A presença dos mesmos não reduziram a fluidez do sistema, para as concentrações estudadas;
x Foi notado que a temperatura foi um fator de grande influência no comportamento reológico das pastas, promovendo uma aceleração do processo de hidratação do cimento com um conseqüente aumento de viscosidade;
x A utilização do policarboxilato mostrou-se eficaz para as condições de teste. Este aditivo promoveu o aumento da fluidez, redução da viscosidade plástica e limite de escoamento e diminuição da consistência das pastas, para todas as temperaturas de ensaio;
x Os modelos reológicos de Bingham, Ostwald de Waale e Herschell-Buckley puderam descrever uma certa composição de pastas, em determinada condição, para um determinado aditivo. Porém, um único modelo não foi suficiente para descrever qualquer sistema de pasta.
Assumindo que os maiores valores do coeficiente de correlação são fundamentais na escolha do melhor modelo reológico, foi observado que:
x O modelo de Bingham descreveu bem o comportamento reológico das pastas com policarboxilato para concentrações superiores a 0,010 gal/pé³ (1,3 L/m³);
x O modelo de Ostwald de Waale descreveu bem o comportamento reológico das pastas com lignossulfonato para todas as concentrações, em todas as temperaturas de teste; descreveu bem o comportamento reológico das pastas com melamina para todas as concentrações, em todas as temperaturas de teste; descreveu bem o comportamento reológico das pastas aditivadas com policarboxilato em concentrações inferiores a 0,015 gal/pé³ (1,95 L/m³).
x O modelo de Herschell-Buckley descreveu bem o comportamento reológico das pastas com policarboxilato nas concentrações superiores a 0,010 gal/pé³ (1,3 L/m³);
Desta maneira, foi concluído que é importante a escolha do melhor modelo para descrição do comportamento reológico de um sistema de pasta de cimento com aditivos plastificantes, para melhor descrição do escoamento das pastas, para prever de forma mais realística as condições de mistura e bombeio destas em operações de campo, já que o comportamento reológico é influenciado por diversos fatores.
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GLOSSÁRIO
Os termos e definições listados abaixo são relevantes para a compreensão, discussão e determinação dos diversos parâmetros utilizados ao longo desse documento e na industria do petróleo.
A
Aditivo - É um material que não seja cimento ou água e que é adicionado durante a preparação de uma pasta de cimento ou durante a manufatura do cimento com o objetivo de melhorar suas propriedades;
Água – É a água doce e/ou do mar isenta de quaisquer aditivos;
Água de Hidratação – A água quimicamente combinada com um sólido para formar um composto cristalino. Nas pastas de cimento, é a água necessária parta hidratar a pasta de cimento, formando materiais cimentantes;
Água de Mistura – É o fluido composto pela água base e aditivos sólidos e/ou líquidos nela dissolvidos;
Alita – Denominação dada ao Silicato tricálcico formado na fabricação do cimento; Anular, Espaço Anular – Espaço que cerca a tubulação no poço. A parede exterior do espaço anular pode ser a formação ou revestimento;
API – American Petroleum Institute (Instituto Americano de Petróleo);
Bainha de cimento – Região cimentada entre o revestimento do poço e a parede da formação;
Belita - Denominação dada ao Silicato bicálcico formado na fabricação do cimento; Bombeabilidade – São os pares de pontos relacionando unidades Bearden e percentuais do tempo de espessamento;
C
Cimentação de Revestimento – Prática de preencher o espaço anular entre o revestimento e as paredes do poço com cimento;
Cimentação, Operação de - Operação na qual uma pasta de cimento é forçada a descer através de um revestimento até sair na outra extremidade deste, preenchendo o espaço entre o revestimento e as paredes do poço a altura pré- determinada acima do fundo do poço. Esta operação tem dentre outras finalidades fixar o revestimento a excluir água e outros fluidos indesejáveis do espaço anular; Clinquerização – Denominação dada ao processo de formação do clínquer na fabricação de cimento;
Composição potencial Bogue – Composição do clínquer arrefecido, igual à composição de um estado de equilíbrio total entre os componentes cristalizados como se estivessem à temperatura de clinquerização;
Concentração de Aditivo – É a concentração expressa em percentagem de peso em relação ao cimento (aditivo sólido) ou em galões de aditivo por pé cúbico de cimento (aditivo líquido). A concentração do sal NaCl é exceção, sendo expressa em peso do sal por peso de água doce;
Controlador de filtrado – Aditivo utilizado para prevenir e/ou reduzir a fração de líquido em uma pasta de cimento, quando esta é submetida a uma filtração.
Correção, Operação de – Operações constituídas de canhoneio do revestimento e compressão do cimento em intervalos com cimentação deficiente;
Cura – Envelhecimento ou maturação de cimentos sob condições especificas. Envelhecimento a pressão atmosférica: o envelhecimento de espécimes de cimento para propósitos de testes à pressão atmosférica normal, apara um período designado de tempo sob certas condições pré-definidas de temperatura e umidade, conforme descrito pela API Spec 10B;
Curva de Fluxo – Representação gráfica da variação da tensão de cisalhamento em função da taxa de cisalhamento;
Curva de Viscosidade – representação gráfica da variação da viscosidade em função da taxa de cisalhamento.
F
Fator Água de Mistura (FAM) – ou simplesmente água de mistura. É o volume total de água doce e/ou do mar e os demais aditivos nelas dissolvidos e/ou disperso por cada pé cúbico de cimento, expresso em galões por pé cúbico de cimento;
Fator Água-Cimento (FAC) – É a relação peso, entre água doce e/ou do mar e cimento, sendo expressa em termos percentuais;
Filtrado – Fração líquida que pode ser filtrada.em uma pasta de cimento. Formação – Denominação dada a determinada camada geológica.
G
Gel Final (Gf) – É um indicativo da dificuldade que um fluido apresenta para reiniciar
o movimento após parada de dez minutos, em teste de laboratório;
Gel Inicial (Gi) – É um indicativo da dificuldade que um fluido apresenta para reiniciar
I
Índice de Comportamento (n) – Expressa o afastamento do reograma (W versus J) do fluido em relação a um fluido newtoniano (n = 1). Os fluidos com índice de comportamento menor que 1 são ditos pseudoplásticos, enquanto os que apresentam valores maiores do que 1 são chamados dilatantes;
Índice de Consistência (k) – É a resistência que o fluido oferece ao escoamento como conseqüência primeira do atrito entre as lâminas que constituem a massa fluida;
L
Limite de Escoamento (LE) – É a tensão mínima a ser aplicada a fim de que o fluido entre em movimento. Matematicamente, é o coeficiente linear da reta do modelo de Bingham;
Liofobia – Aversão à óleo;
M
Mistura Seca – É a mistura homogênea de cimento com quaisquer componentes sólidos;
Modelo de Bingham – O modelo assume uma relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação. É caracterizado por dois parâmetros: limite de escoamento e viscosidade plástica;
Modelo de Potência – O modelo assume uma relação linear entre o logaritmo da tensão de cisalhamento e o logaritmo da taxa de deformação. É caracterizado por dois parâmetros: índice de consistência (k) e índice de comportamento (n).
P
Pasta de Cimento – ou simplesmente pasta. É a mistura de cimento, água doce e/ou do mar e aditivos, com a finalidade de obtenção de propriedades físicas e/ou químicas, destinada à operação de cimentação em poços petrolíferos;
Pega – É período compreendido entre o aumento brusco da consistência da pasta e a cessão do caráter deformável da pasta para pequenas cargas (bloco rígido);
Plastificante – aditivos utilizados em concretos para reduzir a quantidade de água, promovendo manutenção de fluidez.
Portlandita – Denominação dada ao hidróxido de cálcio formado na hidratação do cimento.
R
Reboco – película ou recobrimento formado pelo fluído de perfuração nas paredes do poço, cujo objetivo é evitar filtração de fluídos para a rocha e contribuir com a sustentação das paredes do poço. O reboco também denomina a película formada pelo cimento contra as paredes do poço, durante a operação de cimentação;
Revestimento – Tubo constituído de aço especial, materiais compósitos ou outros materiais, utilizado para revestir e proteger as paredes do poço;
Taxa de Deformação (J) – Expressa a variação de velocidades da pasta no espaço compreendido entre o rotor e o bob do viscosímetro;
Tempo de Bombeabilidade (TB) – É o tempo requerido para que a pasta de cimento atinja 50 Uc nas condições de ensaio;
Tempo de Bombeamento – Sinônimo de tempo de cimentação, exceto nos casos onde um volume de pasta de cimento é misturado previamente para deslocamento