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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9846
Document type: Dissertação
Title: Análise da degradação por CO2 em cimento classe G com nanoalumina para aplicações em poços de armazenamento geológico de carbono
Author: Schemmer, Luana Bottoli 
Advisor: Costa, Eleani Maria da
First advisor-co: Andrade, Jairo José de Oliveira
Abstract (native): Se torna crescente o interesse em implementar novas tecnologias em pesquisas com o intuito de mitigar as emissões de carbono para a atmosfera. Com base nisso, a técnica de CCS consiste em capturar e armazenar CO2 em sítios de armazenamento geológico, sendo considerada a técnica mais eficaz na mitigação de emissões do dióxido de carbono. Embora a tecnologia seja promissora, existe a preocupação para que o vazamento do fluído injetado seja o menor possível, que dentre as diversas formas de fuga do CO2, pode ocorrer através de microfissuras e/ou poros da pasta de cimento do poço. Diante deste cenário, este trabalho visa analisar o comportamento da degradação da pasta de cimento classe G de referência com teores de substituição em massa de 0,5% e 1,5% de nanoalumina (n-Al2O3). Devido a complexibilidade da dispersão das nanopartículas, foram estudadas duas técnicas de dispersão da nanoalumina a fim de analisar e comparar o comportamento da nanoalumina, sendo utilizada a ponteira de ultrassom (SP) e moinho planetário (MP). Para a simulação de condições representativas de um poço petrolífero foi utilizado reator para a realização da cura em autoclave dos corpos de prova com pressão de 6 MPa em temperatura de 60 °C e para o processo de degradação os corpos de prova foram imersos em água saturada com CO2 em pressão de 15 MPa e temperatura de 90°C durante 21 dias. Após o processo de degradação, os corpos de prova foram caracterizados por microtomografia, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo, picnometria a gás, microdureza Vickers e resistência à compressão. Em presença de nanoalumina o avanço da frente de carbonatação não é restringida, porém quando bem dispersadas a precipitação de carbonatos nos poros da pasta de cimento é menor. A dispersão por moinho planetário reduziu o tamanho de grão do cimento, resultando em uma matriz mais densa e limitando o avanço da frente de carbonatação quando em ausência de nanoalumina. A dispersão de sonicador de ponteira produziu pastas com resistência à compressão próximas a da pasta padrão referência para teores de substituição de 0,5% e cerca de 45,5% superior para o teor de 1,5%. A quantidade de nanoalumina que proporcionou o melhor desempenho foi 0,5% e o método de dispersão que proporcionou melhor homogeneidade foi o de sonicador de ponteira.
Abstract (english): The interest in implementing new technologies in research to mitigate carbon emissions into the atmosphere is growing. Based on this, the CCS technique consists in capturing and storing CO2 in geological storage, being considered the most effective technique in mitigating carbon dioxide emissions. Although this technology is promising, there is concern that the leakage of the injected fluid will be as small as promising, there is a concern that leakage of the injected fluid should be a small as possible, which, among the various forms of CO2 leakage, can occur through micro-cracks and/or pores in the well’s cement paste. Given this scenario, this work aims to analyze the degradation behavior of reference class G cement paste with mass replacement contents of 0.5 wt% and 1.5 wt% of nano-alumina (n-Al2O3). Due to the complexity of the nanoparticle dispersion, two techniques of nano-alumina dispersion were employed in order to analyze and compare the behavior of n-Al2O3, and the ultrasonic tip (SP) and planetary mill (MP) were used. For the simulation of conditions representative of an oil well, a reactor was used to perform the autoclave of 6 MPa and temperature of 60°C, and for the degradation process the specimens were immersed in CO2 saturated water at a pressure of 15 MPa and a temperature of 90°C for 21 days. After the degradation process, the specimens were characterized by microtomography, X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, gas pycnometry, Vickers microhardness and compressive strength tests. In the presence of nano-alumina, the advance of the carbonation front is not restricted, but when dispersed well, the precipitation of carbonates in the pores of the cement paste is lower. The dispersion by planetary mill reduced the grain size of the cement, resulting in a denser matrix and limiting the advance of the carbonation front when in the absence of nano-alumina. The dispersion of the tip sonicator produced pastes with compressive strength close to that of the standard reference paste for substitution levels of 0.5% and about 45.5% higher for the content of 1.5%. The amount of nano-alumina that provided the best performance was 0.5% and the dispersion method that allowed to reach the best homogeneity was that of the tip sonicator.
Keywords: Nanoalumina
Dispersão de Nanopartículas
Degradação por CO2
Cura em Autoclave
Nano-alumina
Nanoparticle Dispersion
CO2 Degradation
Autoclave Cure
CNPQ Knowledge Areas: ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Escola Politécnica
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
Access type: Acesso Aberto
Fulltext access restriction: Trabalho não apresenta restrição para publicação
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9846
Issue Date: 30-Oct-2020
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais

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