Tipos de Cimentação
Durante a perfuração, algumas operações são frequentes, tais como cimentação, mud logging, LWD/MWD e Leak Off Test. As operações de cimentação, por exemplo, compreendem as atividades realizadas após a descida da coluna de revestimento, cujo objetivo é preencher o espaço anular entre o revestimento e as paredes do poço com cimento, de modo a fixar o revestimento e prover vedação entre as várias zonas permeáveis para evitar migração de fluidos.
Segundo Santos (2016), o primeiro uso de cimento em um poço de petróleo ocorreu na Califórnia em 1883, passando a ser usado o cimento Portland apenas em 1902, em um processo manual de mistura. O método de bombear a pasta para o poço, com deslocamento feito por vapor d’água ou fluido de perfuração e com tampões metálicos à frente e atrás da mesma, foi patenteado por Almond A. Perkins em 1910.
Já em 1922, a Halliburton patenteou o misturador com jatos (jet mixer), automatizando a mistura da pasta e ampliando as possibilidades operacionais. Como geralmente aguardava-se de 7 a 28 dias para o tempo de pega, cimentos especiais começaram a ser fabricados com aditivos químicos, que lhe conferiam, entre outras propriedades, alta resistência inicial. Desta forma, o tempo de pega foi reduzido significativamente.
Existem dois tipos de cimentação: cimentação primária e cimentação secundária. A primária é realizada logo após a descida de cada coluna de revestimento no poço e sua qualidade é geralmente avaliada por meio de perfis acústicos corridos por dentro do revestimento, após a pega do cimento. Seus principais objetivos são:
Prover isolamento entre o poço e as formações;
Prover isolamento entre as diferentes formações atravessadas pelo poço;
Conferir rigidez estrutural e impedir desmoronamentos das paredes do poço;
Proteger zonas de água doce, impedindo sua contaminação;
Proteger o revestimento de fluidos corrosivos das formações.
No entanto, para que as pastas de cimento possuam essas funções e garantam a segurança e eficiência produtiva do poço ao longo de sua vida, a escolha de sua composição e aditivos deve ser de tal modo que atenda às condições específicas existentes em cada cenário. Além disso, erros no processo de injeção de cimento no anular exigem custosas medidas e, caso endureça antes de atingir a altura ideal, torna-se impossível bombear mais cimento de maneira convencional. Será preciso fazer um squeeze de cimento, técnica que envolve operações delicadas e demoradas. Portanto, é extremamente importante elaborar um bom projeto para que esta etapa seja bem-sucedida e possa conduzir as diversas operações posteriores de produção ou estimulação.
Já na cimentação secundária o objetivo é corrigir a cimentação primária, se necessário. Como dito, o topo do cimento pode não alcançar a altura prevista no espaço anular. Nesse caso, pode-se fazer uma recimentação circulando pasta de cimento por trás do revestimento, através dos canhoneios, ou realizar-se a compressão do cimento (squeeze) para corrigir os defeitos ou sanar vazamentos na coluna de revestimento quando a circulação da pasta não é possível. Nas operações de completação e de workover, squeezes são amplamente utilizados para vedação de canhoneios em frente a zonas que se deseja isolar.
A figura abaixo é um esquema do resultado de uma operação de cimentação.
O cimento que é utilizado em poços de petróleo constitui um tipo de cimento Portland de aplicação bastante específica. Eles são essencialmente produzidos a partir de uma mistura de calcário e argila, contendo cal, sílica, alumina e óxido de ferro. Destes quatro componentes principais, derivam os compostos que determinam as propriedades do cimento. Entre eles estão:
Aluminato tricálcico – é o componente que controla a pega inicial e o tempo de endurecimento da pasta. Mas como é o responsável pela baixa resistência aos sulfatos, uma pasta em que se exige alta resistência aos mesmos deve ter menos de 3% desse composto.
Ferro-aluminato tetracálcico – é o componente que dá coloração cinzenta ao cimento, devido à presença de ferro, e controla sua resistência à corrosão química.
Silicato tricálcico – é o principal componente do cimento e o que corresponde pela sua resistência mecânica inicial.
Silicato dicálcico – apresenta baixa resistência inicial, mas contribui para o aumento da resistência do cimento a longo prazo.
Em função da composição química, a qual deve estar adequada à temperatura e profundidade dos poços, o API classificou os cimentos Portland em classes de A a J, conforme a tabela abaixo.
Lucas Goulart
Diretoria de Projetos do Portal do Petroleiro
Graduando em Engenharia de Petróleo
Referências
OLIVEIRA, Victor Carlos Costa de. Análise da Segurança em Operações Marítimas de Exploração e Produção de Petróleo. 2004. 123 f. Dissertação (Mestrado) – Curso de Engenharia Mecânica, Instituto de Geociências, Faculdade Estadual de Campinas, Campinas, 2004.
MALOUF, Leonardo Rezende. Análise das Operações de Perfuração de Poços Terrestres e Marítimos. 2013. 120 f. TCC (Graduação) – Curso de Engenharia de Petróleo, Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2013.
SANTOS, Wilson Siguimasa Iramina. Engenharia de Perfuração: São Paulo: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2016. 38 slides.
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