Estudo de estabilidade da cerâmica Ca2AlZrO5,5 em petróleo cru e produção de substrato para fabricação de sensores de temperatura para poços de petróleo

Abstract

Na produção de petróleo, são utilizados vários tipos de sensores a fim de monitorar alguns parâmetros importantes tais como temperatura, pressão e vazão. Estes sensores estão sujeitos a condições hostis de funcionamento por isso eles devem apresentar um comportamento inerte e estável nestas condições de trabalho. Os sensores de temperatura que se mostram mais adequados à indústria de petróleo são os Detectores de Temperatura por Resistência (DTR), isso porque eles apresentam elevada acuidade e grande faixa de temperatura. Geralmente estes sensores são construídos com metais como elementos detectores de temperatura por resistência encapsulada em cerâmicas inertes e vendidos a preços elevados. O principal objetivo desse trabalho é produzir novos cerâmicos de estrutura perovskita cúbica complexa Ca2AlZrO5,5 para o encapsulamento de sensores de temperatura. A cerâmica Ca2AlZrO5,5 foi produzida por processos termomecânicos. As quantidades estequiométricas dos produtos químicos constituintes (CaO, Al2O3 e ZrO2 ) foram homogeneizadas e calcinadas à temperatura de 1150º C durante 24 horas. A estrutura cristalina do composto foi determinada por difração de raios-X que mostrou a formação da estrutura da perovskita cúbica complexa ordenada. O composto foi moído e homogeneizado em moinho de bolas e submetido a análise granulométrica. O pó foi compactado em forma de discos circulares e sinterizado em estado sólido a uma temperatura de 1300°C por 24 horas. A microestrutura e as propriedades mecânicas das pastilhas sinterizadas foram estudadas por MO, MEV e microdureza Vickers, respectivamente. Após esses ensaios as amostras são imersas no petróleo de mar e de terra durante 60 dias e então os ensaios de dureza Vickers, MO e DXR são realizados novamente a fim de verificar a estabilidade da cerâmica ao petróleo cru. Os resultados do DRX e MO mostraram que não houve alterações na estrutura e microestrutura das cerâmicas após imersão no petróleo cru. O ensaio de microdureza Vickers mostrou um aumento significativo da dureza média das amostras após a imersão no petróleo. Esses estudos revelam que a cerâmica fabricada mostrou-se estável em contato com o petróleo cru, podendo ser utilizada como encapsulamento de sensores de temperatura