Desenvolvimento e produção de encapsulamentos cerâmicos inertes ao petróleo cru baseados em zirconatos para fabricação de sensores de temperatura para poços de petróleo

Abstract

Nos poços de extração de petróleo, muitos sensores são utilizados para monitorar parâmetros importantes porém esses sensores ficam submetidos a altas temperaturas e a um ambiente quimicamente agressivo, tendo em vista que o petróleo é um produto altamente corrosivo. Uma alternativa para solucionar esse problema é proteger esses equipamentos através de um encapsulamento inerte que suporte altas temperaturas. Neste trabalho foram produzidos novos compostos cerâmicos de estrutura perovskita cúbica complexa Ca2MgZrO6, Ca2NiZrO6 e Sr2AlZrO5,5 para o encapsulamento de sensores de temperatura. As cerâmicas foram produzidas por processo termomecânico. As quantidades estequiométricas dos reagentes foram homogeneizadas e calcinadas à temperatura de 1150 ºC durante 24 horas. A estrutura cristalina dos compostos foi determinada por difração de raios X que mostrou a formação da estrutura da perovskita cúbica complexa ordenada com parâmetros de rede iguais a 8,0504 Å para Ca2MgZrO6, 8,3438 Å para Ca2NiZrO6 e 8,4487 Å para Sr2AlZrO5,5. Os compostos também foram submetidos à análise de tamanho de partículas e análise térmica. O pó cerâmico foi compactado em forma de discos circulares e sinterizado em dois ciclos térmicos diferentes com temperaturas variando de 1350 a 1500 ºC. A microestrutura e as propriedades mecânicas das cerâmicas sinterizadas foram estudadas por densidade, microdureza Vickers, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva. O composto Ca2MgZrO6 sofreu falência estrutural, impossibilitando o estudo da sua estabilidade em petróleo cru. As cerâmicas com melhores propriedades mecânicas e microestruturais foram selecionadas para o ensaio de estabilidade em petróleo. Após o ensaio de estabilidade, as cerâmicas Ca2NiZrO6 e Sr2AlZrO5,5 apresentaram-se inertes ao petróleo dentro das condições analisadas. Os resultados obtidos indicam que essas duas cerâmicas têm potencial para serem utilizadas como encapsulamento de sensores de temperatura em poços de extração de petróleo.