Cimentação - Petroleo, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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Cimentação de

Poços de Petróleo

João Carlos R. Plá[email protected]

Cimentação Secundária

Objetivos

-^

Squeeze:– Corrigir cimentação primária pela pressurização da

pasta através de canhoneios e canais formados por umamá cimentação primária

• Eliminar influxo de água selando alguns canhoneios– Reduzir produção de gás selando alguns canhoneios– Abandonar zonas depletadas– Corrigir vazamentos no revestimento

Cimentação primária

• Tipos de pasta para:

– revestimento de superfície– revestimento intermediário / produção– zonas de sal– zonas de gás– zonas HTHP– perdas de circulação– abandono– fluidos leves (com nitrogênio)

Cimentação: Histórico

•^

1928 - Humble Oil and Refining Co. - Estudo das falhasde cimentação - Efeito da contaminação pelo fluido deperfuração - Condicionamento antes da cimentação euso de um colchão de água entre o fluido e a pasta

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1929 - Halliburton - Primeiro laboratório específicopara pasta de cimento

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1930 - H. R. Irvine - Uso de centralizadores

-^

1934 - Schlumberger - Método de detecção do topo docimento através de perfil de temperatura

-^

1935 - E. F. Silcox - Teste do tempo de espessamento dapasta de cimento

-^

1937 - API - Estabelecido comitê para estudar cimentopara poços petrolíferos

Cimentação: Histórico

-^

1939 - R. F. Farris - Teste do tempo deespessamento com pressão e temperatura

-^

1940 - M. M. Kinley - Uso do perfil caliper paracalcular o volume de cimento

-^

1946 - WOC reduzido de 72 horas para 24-36horas

-^

1948 - G. C. Howard & J. B. Clark - estudo daeficiência de deslocamento lama-cimento

-^

1952 - API - Primeira edição da norma APIpara testes em pastas de cimento

-^

1957 - Phillips Petroleum Co. - Uso de agentesredutores de filtrado

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1962 - Cias de Serviço - Uso de dispersantes (ouredutores de fricção)

Aditivos

• Controlador de densidade:

• razão água/cimento, bentonita, nitrogênio,

baritina, hematita

• Controlador de tempo de pega:

• Acelerador de pega: Cloreto de Cálcio– Retardador de pega: compostos orgânicos

Aditivos

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Controlador de perda de circulação:– fibrosos (fibra de nylon, serragem, feno), granulares

(gilsonita, casca de noz) e lamelados (celofane, mica),pasta de escória de alto forno

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Controlador de filtrado:– látex, polímeros orgânicos

-^

Controlador de viscosidade:– Dispersantes (lignosulfonato de cálcio), polímeros

orgânicos.

-^

Outros Aditivos:– Alta temperatura: sílica

Exemplo 1

-^

Deseja-se misturar uma pasta de cimento Classe Acontendo 3% de bentonita, usando a quantidade deágua específica da Tabela 3.6 (Bourgoine).Determine o peso da bentonita e o volume de águanecessária para misturar com um saco de cimento(94 lbs). Calcule também o conteúdo de água(percent mix), o volume de pasta obtido com umsaco de cimento (yield) e a densidade da pasta.

Exemplo 1

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Peso de bentonita a ser misturado com um saco de cimento Classe A:0,03(94)=2,82 lbm

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Da Tabela 3.6, o percentual de água de mistura para o cimento ClasseA recomendado pelo API é 46%. Além disso, mais 5,3% de água para1% de bentonita deve ser adicionado (Nota 1 da Tabela 3.6).

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Logo, o conteúdo de água por saco de cimento (percent mix) é:46 + 3(5,3) = 61,9%

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O volume de água a ser adicionado por saco de cimento é:0,619(94 lbm/sack) / 8,33 lbm/gal = 6,98 gal/saco

-^

Da Tabela 3.8:Densidade relativa do cimento=3,14 e Densidade relativa da bentonita=2,

-^

Volume de pasta por saco de cimento (yield):

-^

Densidade da pasta:

(^

)^

(^

)^

saco gal

saco gal

gal lbm

saco lbm

gal sacolbm lbm

/ (^7) , 10

/

(^98) , 6

/

(^33) , 8 (^65) , 2

/

(^82) , 2

/

(^33) , 8 (^14) , 3

/

94

=

gal lbm

/

(^48) , 14

(^7) , 10

) (^33) , 8 ( (^98) , 6

(^82) , 2

94

=

Exemplo 2

-^

Fazendo x representar a massa (lbm) de hematita por saco de cimento.

-^

Volume total de água requerida: 4,5 + 0,0036(x)

-^

Tabela 3.8:Densidade relativa do cimento=3,

e Densidade relativa da hematita=5,

-^

Densidade da pasta=17,5 lb/gal

-^

Resolvendo a equação acima resulta em x igual a 18,3 lbm de hematitapara cada saco de cimento de 94 lbm

(^

gal lbm

x

x

x

x

gal V

lbm m^

/ (^5) , 17

(^0036) , 0 (^5) , 4

) (^34) , 8 ( (^02) , 5 ) (^34) , 8 ( (^14) , 3

94

)

(^0036) , 0 (^5) , 4 ( (^34) , 8

94

) (

) (^

= ⎤ ⎥ ⎦

⎡^ ⎢ ⎣

• • • = = ρ

Fabricação do Cimento

•^

Matérias-primas - Calcário + argila + pequena quantidade deferro, alumínio e silício

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Britador primário + moinho de bolas - Pulverização ehomogeneização do material - FARINHA

-^

Pré-aquecimento

-^

Forno Rotativo - 2600-

o

F

•^

Resfriamento - CLINQUER (material pelotizado)

-^

Moinho de bolas - Pulverização + Adição de gesso (impedir pegarápida do Aluminato tricálcico C

A) - Produto final 3

Classificação do Cimento

•^

Classificação API - 8 classes (Tabela 3.3 Bourgoine)

-^

Mais comuns: A (similar ao da construção civil), B, C, G, H,Especial (Brasil)

-^

No Brasil: Cimesa (Sergipe – Especial) ; Holcim (Cantagalo –G)

Água demistura(gal/pe

Peso dapasta(lb/gal)

Prof.(ft)

BHST

o(

F)

A

B

C

(res. inicial)

D

(retardado)

E

(retardado

)^

F^

(retardado)

G

H

Composição do Cimento

•^

C

S - Alita - 3CaO.SiO 3

2

hidratação rápida - resistênciainicial (~ 60%)

-^

C

S - Belita - 2CaO.SiO 2

2

hidratação lenta - resistênciafinal (~ 20%)

-^

C

A - Aluminato - 3CaO.Al 3

O 2

3

hidratação muito rápida (~ 3%)

-^

C

AF - Ferrita - 4 4CaO.Al

O 2

.Fe 3

O 2

3

•^

Gesso