Como visão geral, a quitosana atribuiu melhoras significativas nas propriedades estudadas. A formulação contendo 2,5% de quitosana se destaca por sua maior resistência a tração e condutividade térmica, indicando que nessa concentração o filme polimérico garantem maior força de interação e densificação aos grãos hidratados dos compósitos cimentícios, sem o comprometimento de nenhuma das outras propriedades medidas.
Todas as pastas formuladas apresentaram peso específico de 1,87 g/cm (15,6 lb/gal), tanto na balança de lama atmosférica, quanto na pressurizada, confirmando o valor estipulado inicialmente, não sendo necessário o uso de antiespumante nos sistemas de pastas com adição de quitosana.
A quitosana influenciou nas propriedades reológicas da pasta de cimento, aumentando a tensão de cisalhamento, viscosidade plástica e limite de escoamento.
A temperatura favoreceu o alinhamento das cadeias do biopolímero, favorecendo a fluidez das pastas.
O biopolímero não atuou como controlador de filtrado nas concentrações e condições testadas. No entanto, o volume perdido foi menor em função da concentração da adição, indicando que os grupos amino interagem fortemente com as moléculas de água da solução de quitosana.
A quitosana aumentou a consistência inicial das pastas, favorecendo a gelificação e diminuindo o tempo de bombeio.
Foi possível formular pastas com adição de diferentes concentrações de solução de quitosana, usando dispersante e controlador de filtrado. Garantindo as propriedades no estado fresco necessárias para operação de cimentação de poços rasos.
Os compósitos contendo adição de quitosana apresentaram maior resistência à compressão que a formulação de referência nas mesmas condições de cura. As amostras submetidas à condição de injeção de vapor apresentaram maior incremento na resistência a compressão. A formulação contendo 5,0 %p. de solução de quitosana atingiu 39 MPa, valor correspondente a 30 % superior a pasta sem adição na mesma condição de cura.
A energia de fratura absorvida na resistência a compressão aumenta em função da adição de quitosana e do aumento da temperatura. A formulação
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contendo 5,0% de quitosana que absorveu 52 J até atingir a fratura, 50 % a mais que a pasta sem adição de quitosana na mesma condição de cura.
O biopolímero atribui maior rigidez aos compósitos, devido à interação dos filmes rígidos de quitosana com a matriz cimentícia.
As formulações contendo quitosana apresentaram melhores respostas de resistência à tração depois de submetidas à condição de injeção de vapor, indicando que a interação do cimento com o filme polimérico de quitosana é fortalecida em temperaturas elevadas.
A concentração de 2,5 %p. de solução de quitosana atribui maior resistência à tração as pastas, tanto na condição estática de fundo de poço quanto após ciclagem térmica, atingindo resistência de 4 MPa, valor 50 % superior ao observado para a pasta sem adição do biopolímero na mesma condição de cura.
As pastas contendo quitosana apresentaram menor retração térmica nos ensaios de dilatometria, indicando que às propriedades quelantes e hidrofílicas do biopolímero diminuem a desidratação da fase C-S-H do cimento, garantindo coeficientes de dilatação térmica mais elevados nas faixas de temperaturas analisadas.
Os coeficientes de dilatação térmica das formulações contendo 2,5 e 5,0 % de quitosana foram, respectivamente, -13 x10-6 e -11 x10-6 °C-1, medidos para a variação de temperatura de 30 a 280 °C.
A quitosana aumentou a condutividade e a capacidade térmica dos compósitos. Foram observados maiores incrementos na formulação com adição de 2,5 % do biopolímero, indicando que nessa concentração as interações do filme polimérico com as fases hidratadas do cimento favorecem o fluxo de calor, mas é necessário mais energia para variar sua temperatura.
As concentrações de quitosana estudadas não provocaram variações significativas nos valores médios medidos de difusividade térmica dos compósitos. No entanto, foi observado menor variação nos desvios padrões nas formulações contendo o biopolímero.
As formulações contendo quitosana apresentaram maior estabilidade termogravimétrica que a pasta de referência, devido à interação do biopolímero com a água quimicamente combinada dos produtos hidratados, sendo mais benéfica aos silicatos de cálcio hidratados.
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Em condição de cura de baixa temperatura a quitosana não interfere significativamente na formação das fases de hidratação do cimento, apresentando apenas pequena diminuição na intensidade dos picos de Portlandita.
Em condição de injeção de vapor, os grupos amino interagem com o cálcio do cimento, favorecendo a formação de fases com razão CaO/SiO2 menores que 1,
que podem ter atribuído melhores resultados de resistência à compressão.
As micrografias mostraram claramente a formação dos filmes poliméricos de quitosana interconectando, envolvendo e modificando as fases hidratadas do cimento.
A quitosana apresentou potencial aplicabilidade como bio-aditivo, atuando como reforço disperso na matriz de cimento Portland para melhorar o comportamento à fratura de bainhas de cimento de poços de petróleo sujeitos à injeção de vapor.
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SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Estudar o efeito da adição de quitosana em pastas submetidas à CO2.
Avaliar a aderência dos compósitos contendo quitosana ao revestimento metálico.
Avaliação da reatividade da pasta de cimento com quitosana em meio agressivo contendo sulfatos.
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