Micro esferas ocas de vidro como aditivo

Estas se apresentam sob a forma de pó branco de fluidez semelhante à de um líquido. De densidade bem mais baixa que as cargas convencionais, a adição de microesferas

ocas de vidro a formulações de polímeros termo fixos ou termoplásticos traz benefícios relacionados à diminuição do peso de peças extrudadas, injetadas, moldadas ou obtidas por diferentes tipos de processamento, confere aos materiais uma boa constante dielétrica e propriedades de isolamento térmico, devido à inclusão de “bolhas” de ar permanentes por toda a matriz polimérica. (NERY BARBOSA e DE PAOLI, 2002).

As microesferas ocas de vidro são consideradas como alternativas para a formulação de cimentos de baixa densidade. Ressalta Arco (2008) em artigo publicado na E&P revista, que é uma publicação líder mundial dedicada a disseminar conhecimento técnico sobre a exploração, perfuração e operações de produção, onshore e offshore e em todas as partes do mundo. Artigo publicado em maio de 2008 no Texas – USA- Estados Unidos da América mostra que:

“Atualmente as microesferas de vidro com alta resistência são amplamente disponíveis. As Microesferas ocas de vidro têm tipicamente diâmetros entre 10 e 90 microns e não tendem a segregar por tamanho, mantendo-se uniformemente distribuída no transporte e armazenamento e estável numa mistura pastosa. Ao se reduzir o tamanho das microesferas ocas de vidro, a resistência à compressão em relação às cenosferas cerâmicas se assemelham e resultam em mais resistência a compressão de cimento. Tendo um volume equivalente de ar retido, mas com espaçamento menor, as microesferas ocas de vidro têm tolerância à pressão substancialmente maior do que os materiais alternativos, reduzindo a densidade do cimento utilizando microesferas ocas de vidro. Tornando particularmente útil nas pressões mais elevadas encontradas em perfuração de poços em águas profundas ou locais com altas colunas de cimento”. (Arco 2008).

Os equipamentos necessários para a utilização de microesferas de vidro são normalmente mais simples e menos onerosos do que os usados para a formação de espuma. Múltiplos estágios de cimentação são utilizados em alguns locais para isolar as zonas em áreas de formação rochosa de estruturas fracas. Infelizmente, as ferramentas utilizadas para dividir o estágio superior e inferior na zona cimentação, neste processo pode ter um alto índice de fracasso, e uma falha de campo pode impedir a perfuração para cimentar o segundo estágio.

Para Arco (2008), os riscos potenciais e os custos associados com múltiplos estágios de cimentação podem ser minimizados ou evitados, no entanto, por meio de

utilização de microesferas ocas de vidro de baixa densidade possibilita a suspensão para cimentar um longo intervalo de tempo em um único estágio. É possível reduzir a densidade do cimento usando uma combinação de água e microesferas ocas de vidro para chegar a aproximadamente 958, 61Kg/m3 (£ 8 / gal ), sendo, que a mistura utilizando espuma com cerca de 25% em volume de nitrogênio atinge uma densidade final abaixo de 647, 06Kg/m3 (£ 5,4 / gal), mantendo as propriedades físicas necessárias.

Usando somente microesferas ocas de vidro, uma pasta de cimento puro convencional pode ser ajustada gradualmente a densidades muito baixas. Este nível de ajuste não é possível quando é usada apenas espuma, sem uma perda inaceitável das propriedades do cimento.

Além disso, o cimento espumado pode ser de difícil preparação para pequenas quantidades, enquanto uma mistura de cimento adequadamente elaborada usando microesferas ocas de vidro pode ser mais simples para formular, com densidade mais consistente e com boa homogeneidade, independentemente de volume.

As propriedades mecânicas do cimento de baixa densidade feito apenas com microesferas ocas de vidro são excelentes, e a experiência na indústria confirma o seu desempenho.

Em um artigo técnico publicado pela SPE - Society of Petroleum Engineer (Associação dos Engenheiros de Petróleo), Arco (2008), relata que uma nata de cimento de baixa densidade, sendo adequadamente preparada com microesferas ocas de vidro, tem a maior relação de força-peso e menor permeabilidade que qualquer outra nata de cimento. Também desenvolve resistência à compressão mais rapidamente, assim reduzindo o tempo de espera dispendioso.

2.11.1. Aplicações de Microesfera de vidro ocas em alta temperatura

Injeção de vapor no cimento requer uma tolerância das pressões impostas em processos cíclicos, que incluem altas temperaturas e ciclos térmicos. Zonas de petróleo pesado, com formações rochosas subterrâneas enfraquecidas, adicionam outro desafio para o cimento de baixa densidade. Se o cimento é suficientemente leve para fluir como pretendido, mas não pode suportar condições do poço (por exemplo, a 550º F ou 287,5° C, ambiente extração de vapor) o selo resultante pode ser comprometido.

A pasta leve, capaz de manter um selo sob exigentes condições, que incluem temperaturas elevadas, bem como a presença de gás corrosivo de dióxido de carbono, foi formulado para uso na região do Oriente Médio onde existe petróleo pesado em áreas de baixo teor de calcário onde a injeção do vapor é necessária. Os cimentos não foram preparados adequadamente para esta tarefa, a permeabilidade e porosidade da espuma de cimento também tornou-se inadequada; pasta leve foi necessária para alcançar a meta de densidade, resistir a condições rigorosas e torná-lo possível para colocar o tubo rapidamente.

Um aditivo específico que disponibilize menor densidade é necessário para minimizar o quantidade de material não-cimento na lama e a microesferas oca de vidro foi escolhida como o agente de redução de densidade. Foi especificado o uso de 0,32% em volume de microesferas ocas de vidro permitindo uma maior proporção de cimento-aditivo, e resultou em uma pasta pesando apenas 1018, 52 Kg/m3 (8,5 lb / gal), com a resistência térmica e integridade da pasta necessária.

Esferas de vidro ultraleve com resistência a força de compressão tão alto quanto 12410,56KPa (18.000 psi) têm mostrado que pode resistir as difíceis condições de perfuração que são encontrados em um poço a elevadas pressões.

Para Arco l (2008), além disso, pastas feitas com microesferas de vidro ocas são simples de formular e bombear. O uso intensivo de microesferas de vidro ocas, com alta resistência, isoladamente ou em conjunto com outros cimentos de baixa densidade e métodos de redução teve um aumento nos últimos anos como ganhos de experiência pelos executores, efetivando este controle de densidade como opção.