Isao - CCET

EFEITO DAS CONDIÇÕES DE SUPERFÍCIE DO REVESTIMENTO SOBRE A
ADERÊNCIA DE CIMENTOS PARA POÇOS PRODUTORES DE PETRÓLEO
ISAO FUJISHIMA (Graduação), ANTONIO EDUARDO MARTINELLI (Orientador),
RUBENS MARIBONDO DO NASCIMENTO (Co-Orientador)
RESUMO
A aderência entre o revestimento metálico e o cimento é importante no comportamento
mecânico e de isolamento da bainha. Ela é função das condições da superfície do
revestimento e de trabalho do poço, como no caso da injeção cíclica de vapor, onde as
diferenças entre as temperaturas e propriedades dos materiais provocam fratura entre tubo
e cimento. O objetivo deste trabalho é avaliar a aderência do cimento a revestimentos
metálicos por meio de uma metodologia quantitativa capaz de aferir variações da aderência
do cimento em função de parâmetros e condições de superfície do revestimento.
ABSTRACT
The adherence between metallic casing and hardened cement is important in the
mechanical behavior and isolation of the cement sheath. It is a function of the surface
parameters of the casing and working conditions of the well, as in the case of cyclic steam
injection, where the differences between temperatures and properties of the materials may
cause fracture the cement/metal interface. The objective of the present study is to evaluate
the adherence of the cement to metallic casing by means of a quantitative methodology
capable to addressing variations on the adherence of the cement as a function of
parameters and conditions of the surface of the casing.
1. Objetivos.
Este trabalho tem como principal objetivo avaliar quantitativamente a aderência de
cimentos a revestimentos metálicos por meio de uma metodologia de ensaio mecânico que
possa aferir essa aderência e ainda estimar o comportamento termo-mecânico dessas
interfaces quando submetidas a carregamentos estáticos, dinâmicos e à ciclagem térmica
entre a temperatura do fundo do poço (100-150ºC) e a da injeção de vapor (~300ºC).
Também torna-se necessário o estudo fratográfico das interfaces ensaiadas por meio de
microscopia ótica e eletrônica, averiguando-se os mecanismos de desenvolvimento e
crescimento de trincas no cimento.
2. Motivação.
Na região nordeste do Brasil, a injeção cíclica de vapor como método de recuperação
secundária é largamente utilizada devido à natureza essencialmente viscosa do óleo
extraído da maioria dos campos presentes nesta região. O desenvolvimento de uma
metodologia para estudar e compreender as interações ocorrentes entre o cimento e o
revestimento torna-se imprescindível para que se atendam às condições de trabalho destes
III Workshop dos PRHs da UFRN
Natal, 01 e 02 de dezembro de 2003
poços, assim como desenvolver novos materiais que venham a melhorar as propriedades
termomecânicas do cimento e também aumentar sua aderência ao revestimento.
3. Desafios.
Para este trabalho, tem-se inicialmente como principal desafio o desenvolvimento e a
validação de uma metodologia de ensaio que seja capaz de quantificar um parâmetro de
aderência entre o cimento e o revestimento. Após esta primeira etapa pode-se então partir
para o estudo do efeito das condições de superfície do revestimento ao cimento, bem como
analisar a aderência de diferentes pastas, estabelecendo-se padrões para o
desenvolvimento e aplicação de novos materiais que atendam às condições de injeção de
vapor.
4. Aplicabilidade.
A reserva atual de óleo viscoso do nordeste é estimada em aproximadamente 1,5
bilhões de barris. A injeção de vapor é metodologia fundamental no aumento do fator de
recuperação deste óleo. Devido ao grande número de poços que utilizam este método e
aos freqüentes problemas na sua cimentação torna-se necessário o estudo da aderência
entre o revestimento e o cimento, já que a injeção de vapor requer que a interface
cimento/revestimento suporte ciclos termomecânicos que podem gerar trincas e defeitos na
bainha cimentante.
5. Resultados Esperados.
Espera-se que a partir deste trabalho obtenha-se um melhor entendimento sobre o
comportamento da interface cimento/revestimento, bem como do efeito das condições de
superfície e de trabalho do poço sobre a aderência de pastas curadas em superfícies
metálicas. Desta forma será possível aferir em laboratório o desempenho mecânico dessas
interfaces como ferramenta para o desenvolvimento de novos materiais cimentantes e
técnicas de tratamento superficial para revestimentos metálicos.
6. Benefícios Sociais e econômicos.
Muitos problemas podem ocorrer com o cimento, seja durante a cimentação primária do
poço como durante seu período produtivo, como resultado do surgimento de trincas
principalmente na interface cimento/revestimento. O aperfeiçoamento deste acoplamento
mecânico pode diminuir a freqüência de operações de correção, cujo custo direto
aproximado está em torno de US$ 30.000,00 por operação, constituindo no geral sério
impacto econômico para a empresa exploradora, levando-se em conta que o número de
poços que requerem correção da coluna cimentada tem aumentado significativamente nos
últimos anos. Ainda, prejuízos são evitados devido à não interrupção da produção de óleo e
gás. A manutenção da capacidade de isolamento das diferentes zonas atingidas pelo poço
diminui a produção de vapor, água e óleo pelo anular, contribuindo significativamente com a
segurança do poço e reduzindo o risco de impactos ambientais.
III Workshop dos PRHs da UFRN
Natal, 01 e 02 de dezembro de 2003