Influência da cinza da casca de arroz em pastas de cimento para fases iniciais de poços de petróleo offshore, uma alternativa sustentável e econômica
The use of rice husk ash (RHA) in cementitious formulations has been widely studied in the literature in recent years. There are several applications for this by-product of the food industry. Some examples are the use of RHA as source of amorphous or crystalline silica, and in the formulation of...
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| Autor principal: | |
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| Outros Autores: | |
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | pt_BR |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32621 |
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Cinza da casca de arroz Cimentação Offshore Baixa temperatura Sustentável |
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Cinza da casca de arroz Cimentação Offshore Baixa temperatura Sustentável Teixeira, Mizraim Bessa Influência da cinza da casca de arroz em pastas de cimento para fases iniciais de poços de petróleo offshore, uma alternativa sustentável e econômica |
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The use of rice husk ash (RHA) in cementitious formulations has been widely studied
in the literature in recent years. There are several applications for this by-product of the food
industry. Some examples are the use of RHA as source of amorphous or crystalline silica, and
in the formulation of cement slurries, both for civil construction and onshore oil wells from
medium to high temperature (50-200°C). However, little has been investigated about the use of
RHA for low temperature systems, as is the case with the cementation processes of the initial
phases of offshore wells, which generally occur at temperatures around 3-5°C. This study aims
to analyze the influence of the addition of RHA in cement matrices destined for offshore
operations that occur between 3-5°C. Cement pastes with a fixed density of 13.5 lb/gal (1.62
g/cm³), containing RHA (0%;10%; 20%; 30%; 40% and 50%), were prepared and technological
tests conducted (Compressive Resistance, UCA, Thickening Time, Sedimentation test,
Rheology) in order to verify the feasibility of using ash for low temperature oil wells. Tests
showed that the use of ash provided hydrated product with 96.8% of the standard slurry
resistance (Portland cement + 2% bentonite), as well as improved stability and rheology of the
slurry containing RHA in relation to those without ash. Replacement of 50% of RHA reduced
the percentage of free water in the paste by 5.6%, compared to 0% RHA. The formulation
containing 50% RHA showed adequate resistance gain profile, with a pumpability time of 23h
(50Bc). Sedimentation test proved that the addition of RHA increases the stability of the paste,
reducing the top drawn and avoiding decantation of the paste. RHA is a sustainable alternative
for applications in low temperature environments, such as early stages of marine oil wells,
considerably reducing cement consumption (15% by weight in relation to standard paste), thus
contributing to the reduction in emissions of CO2 in the atmosphere due to cement production.
Finally, RHA proved to be extremely economically viable. Compared to standard formulation,
the use of 50% ash reduced the cost of the barrel by 15.6%, which represents savings of U$
7.49 for each barrel (bbl). |
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Freitas, Júlio Cézar de Oliveira |
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Freitas, Júlio Cézar de Oliveira Teixeira, Mizraim Bessa |
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Teixeira, Mizraim Bessa |
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ri-123456789-326212021-06-09T18:09:03Z Influência da cinza da casca de arroz em pastas de cimento para fases iniciais de poços de petróleo offshore, uma alternativa sustentável e econômica Teixeira, Mizraim Bessa Freitas, Júlio Cézar de Oliveira http://lattes.cnpq.br/9999968497948626 http://lattes.cnpq.br/2357217530716519 Santiago, Rodrigo César http://lattes.cnpq.br/6823966481089536 Soares, Lech Walesa Oliveira http://lattes.cnpq.br/2589222232407358 Cinza da casca de arroz Cimentação Offshore Baixa temperatura Sustentável The use of rice husk ash (RHA) in cementitious formulations has been widely studied in the literature in recent years. There are several applications for this by-product of the food industry. Some examples are the use of RHA as source of amorphous or crystalline silica, and in the formulation of cement slurries, both for civil construction and onshore oil wells from medium to high temperature (50-200°C). However, little has been investigated about the use of RHA for low temperature systems, as is the case with the cementation processes of the initial phases of offshore wells, which generally occur at temperatures around 3-5°C. This study aims to analyze the influence of the addition of RHA in cement matrices destined for offshore operations that occur between 3-5°C. Cement pastes with a fixed density of 13.5 lb/gal (1.62 g/cm³), containing RHA (0%;10%; 20%; 30%; 40% and 50%), were prepared and technological tests conducted (Compressive Resistance, UCA, Thickening Time, Sedimentation test, Rheology) in order to verify the feasibility of using ash for low temperature oil wells. Tests showed that the use of ash provided hydrated product with 96.8% of the standard slurry resistance (Portland cement + 2% bentonite), as well as improved stability and rheology of the slurry containing RHA in relation to those without ash. Replacement of 50% of RHA reduced the percentage of free water in the paste by 5.6%, compared to 0% RHA. The formulation containing 50% RHA showed adequate resistance gain profile, with a pumpability time of 23h (50Bc). Sedimentation test proved that the addition of RHA increases the stability of the paste, reducing the top drawn and avoiding decantation of the paste. RHA is a sustainable alternative for applications in low temperature environments, such as early stages of marine oil wells, considerably reducing cement consumption (15% by weight in relation to standard paste), thus contributing to the reduction in emissions of CO2 in the atmosphere due to cement production. Finally, RHA proved to be extremely economically viable. Compared to standard formulation, the use of 50% ash reduced the cost of the barrel by 15.6%, which represents savings of U$ 7.49 for each barrel (bbl). Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq O uso da cinza da casca de arroz (RHA) em formulações cimentícias vem sendo estudada amplamente na literatura nos últimos anos. Existem diversas aplicações para esse subproduto da indústria alimentícia. Alguns exemplos são a utilização da cinza como fonte de sílica amorfa ou cristalina e na formulação de pastas de cimento, tanto na construção civil quanto em poços petrolíferos onshore de temperatura média a alta (50-200°C). Entretanto, pouco se investigou sobre a utilização da RHA para sistemas de baixa temperatura, como é o caso dos processos de cimentação das fases iniciais de poços offshore, que em geral, ocorrem a temperaturas de 3-5°C. Esse estudo tem por objetivo analisar a influência da adição da RHA em matrizes de cimento destinadas à operações offshore que ocorram entre 3-5°C. Pastas de cimento com densidade fixa em 13.5 lb/gal (1.62 g/cm³ ), contendo RHA (0%; 10%; 20%; 30%; 40% e 50%), foram preparadas e ensaios tecnológicos conduzidos (Resistencia à Compressão a longo prazo, UCA, Tempo de Espessamento, Estabilidade, Reologia) a fim de verificar a viabilidade do uso da cinza para poços de petróleo de baixas temperaturas. Os testes mostraram que a utilização da cinza proporcionou produto hidratado de resistência similar à uma pasta padrão (Cimento Portland + 2% de bentonita), bem como melhorou propriedades e reológicas da pasta em relação à pasta sem adição. A adição de 50% de cinza reduziu em 5.6% a porcentagem de água livre da pasta, em comparação com a 0%RHA. A formulação contendo 50% de RHA apresentou um perfil adequado de ganho de resistência, com tempo de bombeabilidade de 23h (50Bc). O teste de estabilidade comprovou que a adição de RHA aumenta a estabilidade da pasta, reduzindo o rebaixamento de topo (top drawn) e evitando decantação da pasta. A RHA se apresenta como alternativa sustentável para aplicações em ambientes de baixas temperaturas, tais como fases iniciais de poços de petróleo marítimos, reduzindo consideravelmente o consumo de cimento (15% em peso a menos, em relação à pasta padrão), contribuindo assim com a redução na emissão de CO2 na atmosfera devida à produção do cimento. Por fim, a RHA se mostrou extremamente viável economicamente, em que, em comparação com a pasta padrão, a utilização de 50% de cinza reduziu o custo do barril em 15.6%, o que representa economia de cerca de R$ 17,38 por cada barril de pasta. 2021-06-09T18:05:49Z 2021-06-09T18:05:49Z 2021-03-08 masterThesis TEIXEIRA, Mizraim Bessa. Influência da cinza da casca de arroz em pastas de cimento para fases iniciais de poços de petróleo offshore, uma alternativa sustentável e econômica. 2021. 53f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32621 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA |