NÓBREGA, ANA CECÍLIA VIEIRA. “ESTUDOS DE DURABILIDADE FRENTE AO
ATAQUE ÁCIDO DE COMPÓSITOS PORTLAND-POLÍMERO PARA CIMENTAÇÃO
DE POÇOS DE PETRÓLEO”. Tese de Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais,
UFRN, Programa de Pós- Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – Área de
concentração: Compósito, Natal, Brasil.
Orientador: Prof. Dr. Antonio Eduardo Martinelli / Prof. Dra. Dulce Maria de Araújo Melo
RESUMO
Compósitos Portland-polímeros são promissores candidatos à cimentação de poços de
petróleo contendo óleos pesados submetidos à injeção de vapor nos campos do Nordeste do
Brasil. Assim, faz-se necessário avaliar sua degradação frente aos ácidos comumente
utilizados em operações de acidificação. Além disso, identificar a agressividade dos diferentes
meios hostis à corrosão externa do revestimento constitui uma importante contribuição na
decisão dos sistemas ácidos a serem utilizados. Foram avaliados compósitos adicionados de
poliuretana em pó, poliuretana em solução aquosa, borracha de pneu moída e um biopolímero
através das API Spec. 10, sendo reforçados com aço carbono polido SAE 1045 para os
ensaios eletroquímicos. HCl 15,0 %, HCl 6,0 % + HF 1,5 % (soft mud acid), HCl 12,0 % +
HF 3,0 % (regular mud acid) e HAc 10,0 % + HF 1,5 % foram aplicadas como meios
degradantes e eletrólitos. A solução ácida mais agressiva à pasta de cimento Portland
convencional é a regular mud acid, que apresenta perda de massa em torno de de 23,0 %,
seguida da soft mud acid, com perda de massa de 11,0 % e da solução HCl 15,0 %, em torno
de 7,0 %. As menores perdas de massa, no entanto, são relativas ao meio agressivo HAc 10,0
% + HF 1,5 %, com perdas no patamar de 1,0 %. Os compósitos com poliuretana em pó e
poliuretana em solução aquosa apresentaram maior durabilidade, com redução em torno de
87,0 % na perda de massa frente ao regular mud acid. O ataque ácido é superficial e ocorre
como uma frente de ação, sendo a camada degradada responsável pela minimização da
cinética do processo de degradação, principalmente no compósito Portland-poliuretana em
dispersão aquosa, por ser impregnada por polímero quimicamente modificado. O fato de não
haver, de uma forma geral, influência do ataque ácido na resistência à compressão e
fratografia das amostras, após ataque ácido, ratifica essa teoria. O mecanismo da maior
eficiência dos compósitos Portland-polímeros frente ao ataque ácido é regido por menores
porosidades e permeabilidades que a pasta de cimento convencional, menor quantidade de
Ca
+2
, elemento prioritariamente lixiviado para a solução ácida, efeito tortuosidade e
substituição de massa degradável por massa polimérica. O eletrólito HAc 10,0 % + HF 1,5 %
foi o menos agressivo à corrosão externa do revestimento, com potenciais de circuito aberto
superiores à solução simuladora dos poros como eletrólito, +250 mV frente a -130 mV para as
primeiras 24 horas de imersão, mantendo esse comportamento ao longo de, pelo menos, 2
meses de imersão. Correntes de corrosão semelhantes entre esses dois eletrólitos, em torno de
0,01 µA.cm
-2
, e valores de impedância total, arcos incipientes e grandes arcos capacitivos de
resistência de polarização, indicadores de passivação nos diagramas de Nyquist, confirmam
sua eficiência. Assim, compósitos Portland-polímeros são soluções possíveis de serem
empregadas em cimentação de poços de petróleo submetidos concomitantemente à injeção de
vapor e operações de acidificação, sendo a solução HAc 10,0 % + HF 1,5 % menos agressiva
à corrosão externa do revestimento após operações de acidificação.
Palavras-chaves: Cimentação de poços; Portland; polímeros; acidificação; ataque ácido;
técnicas eletroquímicas.