| Abstract: | A captura e armazenamento de carbono em formações geológicas é uma tecnologia promissora para mitigação das emissões do principal gás de efeito estufa, o CO2. Entretanto, sua aplicação envolve manter a integridade por longos períodos de tempo dos materiais empregados nos poços de injeção para evitar vazamento de CO2. Por outro lado, o avanço nas pesquisas em nanotecnologia tem contribuído para a melhoria do desempenho de materiais cimentícios. Neste contexto, este trabalho investiga a influência da incorporação de nanopartículas de argila (montmorilonita organofílica- OMMT) e sílica nas propriedades da pasta de cimento classe G empregada na completação e abandono de poços de petróleo, em dois meios reacionais, CO2 supercrítico úmido e água saturada com CO2, a alta pressão (15 MPa) e temperatura (90 °C), durante 7, 21 e 56 dias. As técnicas de microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FEG/MEV), difração de raios X (DRX), microdureza Vickers e resistência à compressão foram utilizadas para avaliar o efeito da degradação na estrutura e propriedades mecânicas da pasta de cimento. De modo geral, a inclusão de nanopartículas promoveu um aumento da camada alterada quimicamente, com exceção da adição de 0,5% de OMMT, o que é um indicativo de que há um teor adequado de nanopartículas que pode aumentar a resistência à degradação química em presença de CO2. Contudo, de um modo geral, observou-se uma melhora nas propriedades mecânicas com a adição de nanopartículas, se comparado com a pasta de cimento padrão. Dentre os tipos e teores de nanopartículas testados, os melhores resultados em termos de densidade da pasta endurecida e resistência à degradação por CO2 foram obtidos para o teor de 0,5% de OMMT.
Carbon capture and storage in geological formations is a promising technology to mitigate emissions of the main greenhouse gas, CO2. However, its application involves maintaining the integrity of the materials used in the injection wells to prevent leakage of CO2. On the other hand, advances in nanotechnology research have contributed to improve the performance of cementitious materials. In this context, this work investigate the influence of the incorporation of clay (organomodified montmorillonite- OMMT) and silica nanoparticles in the class G cement paste used in the completion and abandonment of oil wells in two reaction media, wet supercritical CO2 and water saturated with CO2, at high pressure (15 MPa) and high temperature (90 °C) for 7, 21 and 56 days. The techniques of field emission gun scanning electron microscopy (FEG/SEM), X ray diffraction (XRD), Vickers hardness and compressive strength were used to evaluate the effect of degradation on the structure and mechanical properties of the cement paste. In general, the inclusion of nanoparticles promoted an increase in chemically altered layer, with the exception of adding 0. 5% OMMT, which can be an indication that there is an adequate amount of nanoparticles that can produce an increasing on the resistance to chemical degradation in the presence of CO2. However, in general, the results indicate an improvement on mechanical properties with the addition of nanoparticles, compared with the cement paste without addiction of nanoparticles. Among all types and concentrations of nanoparticles studied, the best results in terms of density and resistance to degradation by CO2 was obtained for the content of 0. 5% OMMT. |
