Pastas de yeso para pozos petrolíferos: Análisis del tiempo de espesamiento

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v13i3.45299

Palabras clave:

Pastas de yeso; Aditivos retardantes; Tiempos de espesamiento; Cementación de pozos.

Resumen

El yeso es bien conocido en la industria de la construcción, principalmente como aglutinante hidráulico. Algunos estudios han indicado el uso del yeso α-HH como material alternativo al cemento Portland en la cementación de pozos petrolíferos, destacando la reducción del impacto ambiental derivado de la reducción del cemento Portland. El sulfato de calcio α-Hemihidratado (CaSO4 . ½ H2O) ha demostrado ser un material prometedor para sustituir al Cemento Portland en algunas aplicaciones.  La hidratación de las pastas de yeso pasa por el proceso de saturación del medio con iones Ca+2 y SO4-2, luego por el fenómeno físico de la cristalización, y finalmente por el fenómeno del endurecimiento, donde los cristales formados precipitan para producir Dihidrato (CaSO4 . 2H2O). Las pastas de yeso se endurecen muy rápidamente y su bombeabilidad se ve afectada con tiempos de espesamiento inferiores a 20 minutos. Para aplicaciones que requieren tiempos de bombeo más largos, es necesario el uso de aditivos retardantes. Esta investigación estudió los efectos de los aditivos retardantes en sistemas de pastas de yeso α-HH variando el factor agua-yeso (FAG 0,4; 0,5 y 0,6) utilizando el consistómetro presurizado, en condiciones de 54 °C y 9500 psi, con el objetivo de obtener formulaciones con tiempos de espesamiento admisibles para aplicaciones de cementación de pozos petrolíferos. Los resultados mostraron que era posible desarrollar sistemas de pasta con tiempos de espesamiento variables, con intervalos de más de 120 minutos. El sistema de 0,5 FAG demostró ser más estable a las mismas concentraciones de retardante en comparación con los sistemas de 0,4 y 0,6 FAG.

Citas

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9831. (2020). Cimento Portland para poços petróliferos, requisitos e métodos de ensaios. Standard.

Ali, M. B., Saidur, R., & Hossain, M. S. (2011). A review on emission analysis in cement industries. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(5), 2252–2261. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.02.014

American Petroleum Institute. API SPEC 10B-2. (2016): Recommended Practice for testing Well Cements. Standard.

Arruda Junior, E. S., de Sales Braga, N. T., & Barata, M. S. (2023). Life cycle assessment to produce LC3 cements with kaolinitic waste from the Amazon region, Brazil. Case Studies in Construction Materials, 18, e01729. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01729

Camarini, G., & De Milito, J. A. (2011). Gypsum hemihydrate–cement blends to improve renderings durability. Construction and Building Materials, 25(11), 4121–4125. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.04.048

Cao, Z., Shen, L., Zhao, J., Liu, L., Zhong, S., Sun, Y., & Yang, Y. (2016). Toward a better practice for estimating the CO2 emission factors of cement production: An experience from China. Journal of Cleaner Production, 139, 527–539. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.08.070

Duarte da Silva Meireles, P. (2014). Desenvolvimento de sistemas de pastas à base de sulfato de cálcio hemihidratado-α para aplicação em poços petrolíferos. Ph. D these. Post graduation program of Science and Materials Engineering. Federal University of Rio Grande do Norte, Natal/RN-Brazil.

Fagundes, L., Moretti, F., Silvestri, R., Moraes, W., Sobreira, M., & Debruijn, G. (2013). Successful Cement Plug in HPHT Pre-Salt Offshore Well in Brazil. Offshore Technology Conference Brasil, 24292. https://doi.org/10.4043/24292-MS

Guan, B., Ye, Q., Wu, Z., Lou, W., & Yang, L. (2010). Analysis of the relationship between particle size distribution of α-calcium sulfate hemihydrate and compressive strength of set plaster—Using grey model. Powder Technology, 200(3), 136–143. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.powtec.2010.02.015

Hao, J., Cheng, G., Hu, T., Guo, B., & Li, X. (2021). Preparation of high-performance building gypsum by calcining FGD gypsum adding CaO as crystal modifier. Construction and Building Materials, 306, 124910. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124910

Hua, S., Wang, K., & Yao, X. (2016). Developing high performance phosphogypsum-based cementitious materials for oilwell cementing through a step-by-step optimization method. Cement and Concrete Composites, 72, 299–308. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2016.05.017

Kanno, W. M. (2010). Propriedades Mecânicas Do Gesso De Alto Desempenho. Ph. D these. Post graduation program of Science and Materials. São Paulo University, São Paulo/SP-Brazil. https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/88/88131/tde-21112010-084639/pt-br.php

Liu, C., Gao, J., Chen, X., & Zhao, Y. (2021). Effect of polysaccharides on setting and rheological behavior of gypsum-based materials. Construction and Building Materials, 267, 120922. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120922

Liu, J., Song, G., Ge, X., Liu, B., Liu, K., Tian, Y., Wang, X., & Hu, Z. (2024). Experimental Study on the Properties and Hydration Mechanism of Gypsum-Based Composite Cementitious Materials. Buildings, 14(2). https://doi.org/10.3390/buildings14020314

Ludwig, H.-M., & Zhang, W. (2015). Research review of cement clinker chemistry. Cement and Concrete Research, 78, 24–37. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.05.018

Meireles, P. D. S., Pereira, D. S. S., Melo, M. A. F., Braga, R. M., Freitas, J. C. O., Melo, D. M. A., & Silvestre, F. R. S. (2019). Technical evaluation of calcium sulphate α-hemihydrate in oilwell application: An alternative to reduce the environmental impacts of Portland cement. Journal of Cleaner Production, 220, 1215–1221. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.120

Mota, D. (2022). Engenharias: Criação e repasse de tecnologias 3. Atena Editora. 10.22533/at.ed.061220509

Mróz, P., & Mucha, M. (2018). Hydroxyethyl methyl cellulose as a modifier of gypsum properties. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 134(2), 1083–1089. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7238-3

Panpa, W., & Jinawath, S. (2006). Effect of additives on the properties of α-hemihydrate. Advances in Cement Research, 18(4), 145–152. https://doi.org/10.1680/adcr.2006.18.4.145

Pourchez, J., Peschard, A., Grosseau, P., Guyonnet, R., Guilhot, B., & Vallée, F. (2006). HPMC and HEMC influence on cement hydration. Cement and Concrete Research, 36(2), 288–294. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.08.003

Yin, S., & Yang, L. (2020). α or β -hemihydrates transformed from dihydrate calcium sulfate in a salt-mediated glycerol–water solution. Journal of Crystal Growth, 550, 125885. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2020.125885

Yu, Q. L., & Brouwers, H. J. H. (2011). Microstructure and mechanical properties of β-hemihydrate produced gypsum: An insight from its hydration process. Construction and Building Materials, 25(7), 3149–3157. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.12.005

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Publicado

19/03/2024

Cómo citar

BRAGA, G. S. .; FREITAS, J. C. de O. . Pastas de yeso para pozos petrolíferos: Análisis del tiempo de espesamiento. Research, Society and Development, [S. l.], v. 13, n. 3, p. e7413345299, 2024. DOI: 10.33448/rsd-v13i3.45299. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/45299. Acesso em: 25 nov. 2024.

Número

Sección

Ingenierías