Temat: compressive strength - Katalog OPAC zbiorów

Skocz do pozycji: 1.

Tytuł:: Możliwości zastosowania nanorurek węglowych (CNTs) w technologii zaczynów cementowych
The possibility of using carbon nanotubes in cement slurries technology
Autorzy:: Kędzierski, Miłosz
Rzepka, Marcin
Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834239.pdf
Data publikacji:: 2020
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: nanorurki węglowe
kamień cementowy
wytrzymałość na ściskanie
zaczyn cementowy
carbon nanotubes (CNTs)
cement stone
compressive strength
cement slurry
Opis:: The article presents the results of testing the influence of carbon nanotubes on the mechanical and rheological properties of cement slurry and stone. 0.1 and 0.2% carbon nanotubes were added to the cement slurry. Laboratory tests of cement slurries were carried out at Oil and Gas Institute – National Research Institute. The densities of tested slurries ranged from 1830 to 1870 kg/m3 , and were prepared on the basis of CEM I 42.5 Portland cement. Compressive strength tests and adhesion measurements were carried out after 2, 7, 14 and 28 days, while porosity after 28 days. Cement slurry recipes with very good technological parameters were developed, with very high compressive strength values after curing (after 28 days of hydration), reaching up to 51 MPa (for slurry with the addition of 0.1% CNTs) and 36.8 MPa (for slurry with the addition of 0.2% CNTs). Such high compressive strength values are extremely difficult to obtain with conventional cement slurries. When 0.2% CNTs was added, lower compressive strength values were obtained, which may be due to difficulty in uniform distribution of large quantities of nanoparticles in the slurry. Cements were characterized by high values of adhesion to pipes and smaller fluid loss – compared to basic cement slurry. The obtained set cement slurries had low porosity and their pore distribution was characterized by a small number of pores with diameters greater than 100 nm, within the range of 1.3–2.8%, which prove their compact structure. As a result of the research, it can be stated that the addition of carbon nanotubes has a positive effect on the mechanical strength and microstructure of cement stones. The obtained results allow to determine the influence of carbon nanotubes on the cement slurry and stone and are initial research in this direction.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2020, 76, 2; 110-118
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 2.

Tytuł:: Wpływ nanorurek węglowych (CNTs) na parametry mechaniczne kamieni cementowych w warunkach HPHT
Influence of carbon nanotubes (CNTs) on the mechanical parameters of cement stones under HPHT conditions
Autorzy:: Kędzierski, Miłosz
Rzepka, Marcin
Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/2143530.pdf
Data publikacji:: 2021
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: nanorurki węglowe
CNTs
kamień cementowy
wytrzymałość na ściskanie
zaczyn cementowy
carbon nanotubes
cement stone
compressive strength
cement slurry
Opis:: Artykuł przedstawia wyniki badań wpływu nanorurek węglowych (CNTs) na parametry mechaniczne kamieni cementowych w warunkach HPHT. W badaniach zastosowano wielościenne nanorurki węglowe (MWCNTs) o średnicy zewnętrznej 10–20 nm i długości 10–30 µm. Do zaczynów dodawano 0,1% nanorurek węglowych. Receptury cementowe opracowane zostały w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego. Badania przeprowadzono w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury w zakresie temperatur 60–130C i zakresie ciśnień 25–80 MPa. W przypadku temperatury 60C jako spoiwo wiążące zastosowano cement portlandzki CEM I 42,5R oraz cement wiertniczy G. Zaczyny dla temperatur od 80C do 130C sporządzono na osnowie cementu wiertniczego G. Przy opracowywaniu receptur kierowano się wymaganiami, jakie powinien spełniać zaczyn cementowy użyty do cementowania rur okładzinowych w warunkach występowania bardzo wysokich temperatur oraz ciśnień złożowych. Zaczyny po- siadały gęstość od około 1840 kg/m3 (zaczyny dla temperatury 60C) do około 2250 kg/m3 (zaczyny z dodatkiem hematytu). Badania wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur prowadzono po 2, 7, 14 i 28 dniach. Opracowano receptury o bardzo dobrych parametrach technologicznych, które po utwardzaniu (po okresie 28 dni hydratacji) posiadały bardzo wysokie wartości wytrzymałości na ściskanie, osiągające nawet do 44 MPa. Uzyskano również wysokie wartości przyczepności kamienia cementowego do rur, dochodzące do około 8 MPa po 28 dniach hydratacji, oraz wytrzymałości na zginanie, wynoszące około 11 MPa. Przeprowadzone badania ujawniają pozytywny wpływ dodatku nanorurek węglowych na wytrzymałość kamieni cementowych z ich dodatkiem. Zmodyfikowane w ten sposób kamienie charakteryzują się wysokimi wartościami wytrzymałości na ściskanie oraz wysokimi przyczepnościami do rur stalowych. Konieczne są jednak dalsze badania w kierunku określenia wpływu nanorurek węglowych na mikrostrukturę stwardniałych zaczynów cementowych. Niezbędne jest również kontynuowanie badań nad określeniem optymalnych ilości tych środków oraz doborem najbardziej kompatybilnych dodatków do zaczynów cementowych działających w sposób optymalny w połączeniu z nanocząsteczkami.
The article presents the results of testing the influence of carbon nanotubes on the mechanical parameters of cement stones under HPHT conditions. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) with an external diameter of 10–20 nm and a length of 10–30 μm were used for testing. 0.1% of carbon nanotubes was added to the cement slurry. Laboratory tests of cement slurries were carried out at Oil and Gas Institute – National Research Institute. The tests were carried out under conditions of increased pressure and temperature in the temperature range of 60–130C and the pressure range of 25–80 MPa. CEM I 42.5R Portland cement and Class G drilling cement were used to make the slurries at temperature of 60o C. Cement slurries for temperatures from 80o C to 130o C were prepared on the basis of class G drilling cement. The recipes were developed on the basis of the requirements to be met by cement slurry for the cementing of casing under conditions of very high temperatures and reservoir pressures. The densities of tested slurries ranged from 1,840 kg/m3 (slurries at a temperature of 60C) to 2.250 kg/m3 (slurries with the addition of hematite).Compressive strength tests and adhesion measurements were carried out after 2, 7, 14 and 28 days. Cement slurry recipes with very good technological parameters were developed, which after curing (after 28 days of hydration) showed very high values of compressive strength, reaching up to 44 MPa. Cements were characterized by high values of adhesion to pipes reaching up 8 MPa after 28 days and flexural strength of about 11 MPa. The test results show that the addition of carbon nanotubes has a positive effect on the mechanical strength of cement stones with their addition. The stones modified in this way are characterized by high compressive strength and high adhesion to steel pipes. Further research is needed to determine the influence of carbon nanotubes on the microstructure of hardened cement slurries. It is also necessary to conduct further research on the determination of the optimal amounts of these agents and the selection of the most compatible additives for cement slurries that work optimally in combination with nanoparticles.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2021, 77, 2; 106-117
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 3.

Tytuł:: Poprawa wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z zaczynu lekkiego
Improvement of the early mechanical strength of cement sheath formed from lightweight cement slurry
Autorzy:: Kremieniewski, M.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1835258.pdf
Data publikacji:: 2018
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
płaszcz cementowy
wytrzymałość mechaniczna
wytrzymałość na ściskanie
pomiary geofizyczne
cement slurry
cement sheath
mechanical strength
compressive strength
cement bong logging
Opis:: Stosowanie zaczynów o obniżonej gęstości warunkowane jest występowaniem w otworze wiertniczym zróżnicowanych warunków geologiczno-technicznych. Najczęściej zaczyny lekkie stosuje się w przypadku konieczności podniesienia cementu w przestrzeni pozarurowej na wyznaczoną wysokość, podczas przewiercania profilu geologicznego, w którym występują skały chłonne, do uszczelniania warstw słabo zwięzłych i sypkich, a także w czasie prowadzenia prac rekonstrukcyjnych odwiertu. Zaczyny o obniżonej gęstości otrzymuje się wskutek wprowadzenia lekkich dodatków mineralnych lub odpadowych surowców wypełniających. Niestety płaszcz cementowy uzyskany z zaczynu lekkiego wykazuje w początkowym czasie hydratacji niskie wartości parametrów mechanicznych (wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie), a odpowiedniej wytrzymałości nabiera dopiero w późniejszym czasie wiązania. Stanowi to problem podczas pomiaru stanu zacementowania. W ostatnich latach coraz częściej skracany jest czas oczekiwania na pomiary geofizyczne po zatłoczeniu i związaniu cementu. Niestety pomiary po zbyt krótkim czasie wiązania zaczynu cementowego mogą skutkować niemiarodajnym obrazem CBL, RBT, na podstawie którego związanie zaczynu może być odczytane jako częściowe lub słabe mimo obecności zaczynu w przestrzeni pierścieniowej. W związku z powyższym niezbędne było podjęcie prac nad poprawą wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z zaczynu lekkiego. W publikacji przedstawiono wyniki prac nad poprawą wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z zaczynów o obniżonej gęstości. Nowo opracowane receptury zaczynów charakteryzują się podwyższonymi wartościami wytrzymałości na ściskanie po krótkim czasie wiązania, co przyczynia się zarówno do poprawy efektywności uszczelniania, jak też do uzyskania faktycznego (miarodajnego) obrazu stanu zacementowania podczas pomiarów geofizycznych.
The use of slurries with reduced density is conditioned by the occurrence of diversified geological and technical conditions in the borehole. Most often, lightweight slurries are used in the case of the need to raise the cement higher in the annular space, while drilling a geological profile in which there are absorbent rocks, or sealing weak and loose layers, as well as during the well reconstructing work. Lightweight slurries are obtained by the addition of light mineral additives or waste filler materials. Unfortunately, the cement sheath obtained from the lightweight slurries initially exhibits low values of mechanical parameters (compressive strength, bending strength) and adequate strength is obtained at a later bonding time. This is a problem during cement bond logging. In recent years, the waiting time on cement before running a cement bond log has been increasingly reducing. Unfortunately, measurements after too short binding time of cement slurry can result in an unreliable CBL and RBT logs, based on which bonding of the cement slurry can be read as partial or weak, despite the presence of cement slurry in the annular space. Therefore, it was necessary to undertake research to improve the early mechanical strength of cement sheath formed of lightweight cement slurry. This paper presents the results of research on improving the early mechanical strength of the cement sheath formed of slurries with reduced density. Newly developed cement slurry recipes are characterized by increased values of compressive strength after a short binding time, which contributes to both the improvement of sealing efficiency and to obtaining a true (reliable) reading of the cement bond logging.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2018, 74, 8; 606-612
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 4.

Tytuł:: Korelacja wyników badań filtracji i wczesnej wytrzymałości mechanicznej zaczynów cementowych z dodatkiem mączki krzemionkowej
Correlation of filtration results and early mechanical strength of cement slurries with the addition of silica
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1835078.pdf
Data publikacji:: 2019
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: filtracja zaczynu
zaczyn cementowy
wytrzymałość na ściskanie
korelacja
ultradźwiękowy analizator cementu
filtration
cement slurry
compressive strength
correlation
Ultrasonic Cement Analyzer
Opis:: Uzyskanie szczelnego połączenia płaszcza cementowego zarówno z formacją skalną, jak i powierzchnią rur okładzinowych uzależnione jest od wielu parametrów projektowanego zaczynu cementowego. Jednym z bardziej istotnych parametrów jest filtracja zaczynu, której nadmierna wartość może powodować odfiltrowywanie wody w strefy chłonne, przez co zaczyn będzie wykazywał mniejszą przyczepność do powierzchni formacji skalnej, jak również do powierzchni rur okładzinowych. Dodatkowo nadmierna wartość filtracji może być przyczyną zakolmatowania strefy przyodwiertowej i w konsekwencji wydłużenia czasu niezbędnego do wywołania produkcji i zmniejszeniem wydajności odwiertu. Ponadto zbyt duże wartości filtratu w wyniku których wzrosną parametry reologiczne mogą być przyczyną rozszczelinowania złoża i utraty cyrkulacji, w związku z potrzebą użycia większych ciśnień tłoczenia zaczynu. Odpowiednia ilość wody zarobowej w zaczynie cementowym jest niezbędna do uzyskania wymaganego zgodnego z projektem cementowania czasu wiązania i osiągnięcia wymaganej wartości wytrzymałości na ściskanie. Parametry mechaniczne, głównie w początkowym okresie hydratacji zaczynu cementowego są niezwykle istotne z punktu widzenia przystąpienia do dalszych prac po cementowaniu oraz interpretacji uzyskanych wyników pomiarów stanu zacementowania. W przypadku uzyskania niskich wartości wczesnej wytrzymałości na ściskanie wyniki pomiarów geofizycznych mogą błędnie świadczyć o braku stwardniałego zaczynu cementowego w przestrzeni pierścieniowej. W związku z tym, że bardzo istotne jest utrzymanie wymaganych wartości filtracji płynnego zaczynu, jak również uzyskanie wymaganych optymalnych wartości wytrzymałości na ściskanie w niedługim czasie po wtłoczeniu zaczynu cementowego. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki korelacji filtracji zaczynów i wczesnej wytrzymałości mechanicznej określonej za pomocą ultradźwiękowego analizatora cementu. W celu przeprowadzenia analizy korelacyjnej wartości filtracji i parametrów mechanicznych, wykonane zostały badania dla 8 receptur zaczynów, podzielonych na 2 grupy. W pierwszej grupie zaczynów zwiększano ilość dodatku mączki krzemionkowej przy zachowaniu stałego współczynnika wodno-cementowego natomiast w drugiej grupie zaczynów zwiększono również ilość wody w zaczynie. Dla tak opracowanych świeżych zaczynów wykonane zostały badania filtracji. Następnie zaczyny te zostały poddane badaniom narastania wczesnej wytrzymałości mechanicznej w ultradźwiękowym analizatorze cementu. Określano głównie wytrzymałość na ściskanie po 12, 24 oraz 48 godzinach od zarobienia zaczynu cementowego, a także czas rozpoczęcia budowania wytrzymałości mechanicznej oraz czas, po jakim stwardniały zaczyn uzyska wartość 3 MPa oraz 4 MPa. Następnie uzyskane wyniki badań filtracji zaczynów oraz wartości wczesnej wytrzymałości na ściskanie zostały poddane analizie korelacyjnej na podstawie której określono zależność pomiędzy analizowanymi cechami.
Obtaining a tight connection of the cement sheath with both the rock formation and the surface of the casing depends on many parameters of the designed cement slurry. One of the most important parameters is the filtration of cement slurry, which excessive value may cause the filtration of water into the absorbing zones, so that the slurry will tend to detach from both the surface of the rock formation and also from the surface of the casing pipes. In addition, excessive filtration value can be the reason for clogging the zone near the well and, consequently, increase the time necessary to induce production and reduce the efficiency of the well. Too high values of the filtrate, as a result of which the rheological parameters increase, may cause cracking of the rock formation and loss of circulation, which will result from the necessity of using higher pressures. The correct amount of water in the cement slurry is necessary to obtain the required hardening time in accordance with the design and to achieve the required value of compressive strength. Mechanical parameters, mainly in the initial period of hydration of cement slurry are extremely important from the point of view of proceeding with further works after cementing and interpretation of the obtained results of cementing measurements. If low values of early compressive strength are obtained, the results of geophysical measurements may erroneously indicate a lack of hardened cement slurry in the annular space. As it is very important to obtain the required filtration values of the fresh slurry, as well as to obtain the required optimal compressive strengths shortly after the cement slurry placement, the paper presents the results of the correlation of cement slurry filtration and early mechanical strength determined by the Ultrasonic Cement Analyzer (UCA). In order to perform a correlation analysis of the filtration values and mechanical parameters, tests were carried out for 8 slurries, divided into two groups. In the first group of slurries the amount of the addition of silica flour was increased while maintaining a constant water-cement ratio, while in the second group of slurry the amount of water in the slurry was also increased. The filtration tests were carried out for fresh slurries. Then, these slurries were subjected to investigations of the expansion of early mechanical strength in an ultrasonic cement analyzer. The compression strength was determined mainly after 12, 24 and 48 hours from making a cement slurry as well as the start time of building mechanical strength and the time after which the hardened cement will obtain 3 MPa and 4 MPa. Next, the obtained results of the filtration of slurries and values of early compressive strength were subjected to a correlation analysis on the basis of which the relationship between the analyzed features was determined.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2019, 75, 7; 394-403
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 5.

Tytuł:: Zaczyny cementowe z dodatkiem nanorurek węglowych do uszczelniania otworów wiertniczych o wysokiej temperaturze i ciśnieniu złożowym (150°C, 90 MPa)
Cement slurries with the addition of carbon nanotubes for sealing boreholes with high temperature and reservoir pressure (150°C, 90 MPa)
Autorzy:: Kędzierski, Miłosz
Rzepka, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/2143657.pdf
Data publikacji:: 2021
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: nanorurki węglowe
kamień cementowy
wytrzymałość na ściskanie
zaczyn cementowy
czas gęstnienia
carbon nanotubes (CNTs)
cement stone
compressive strength
cement slurry
thickening time
Opis:: Artykuł przedstawia wyniki badań wpływu nanorurek węglowych (ang. carbon nanotubes – CNTs) na parametry technologiczne zaczynów i kamieni cementowych w warunkach bardzo wysokiej temperatury i ciśnienia (150C, 90 MPa). W badaniach zastosowano wielościenne nanorurki węglowe (ang. multi-walled carbon nanotubes – MWCNTs) o średnicy zewnętrznej 10–20 nm i długości 10–30 µm. Zaczyny cementowe zawierały 0,1% bwoc (tj. w stosunku do masy suchego cementu) nanorurek węglowych. Receptury cementowe opracowane zostały w INiG – PIB w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających. Badania przeprowadzono w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury: 150C i 90 MPa. Zaczyny sporządzono na osnowie cementu wiertniczego klasy G. Przy opracowywaniu receptur kierowano się wymaganiami, jakie powinien spełniać zaczyn cementowy użyty do cementowania rur okładzinowych w warunkach występowania wysokiej temperatury oraz ciśnienia złożowego. Zaczyny miały gęstość od około 1900 kg/m3 do około 2250 kg/m3 (zaczyn z dodatkiem hematytu). Na zaczynach cementowych wykonano badania gęstości, rozlewności, parametrów reologicznych, filtracji oraz czasu gęstnienia. Badania wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur prowadzono po 2, 7, 14 i 28 dniach. Opracowano receptury o bardzo dobrych parametrach technologicznych, które po utwardzaniu (po 28 dniach hydratacji) osiągały wyjątkowo wysokie wartości wytrzymałości na ściskanie, nawet 45 MPa. Uzyskano również wysokie wartości przyczepności kamienia cementowego do rur – około 7 MPa po 28 dniach hydratacji. W wyniku przeprowadzonych badań zdobyto istotne informacje o możliwościach zastosowania nanorurek węglowych do modyfikacji zaczynów cementowych w warunkach bardzo wysokiej temperatury i ciśnienia. Przeprowadzone badania potwierdziły, że dodatek nawet niewielkich ilości CNTs poprawia parametry wytrzymałościowe kamienia cementowego w porównaniu z próbką bazową bez takiego dodatku, a także powoduje skrócenie czasu gęstnienia zaczynów cementowych oraz obniżenie filtracji. Ponadto dodatek nanorurek węglowych spowodował wzrost lepkości plastycznej i granicy płynięcia zaczynu cementowego. Sprawia to, że zaczyny z dodatkiem MWCNTs będą skuteczniej wypierać płuczkę z otworu wiertniczego i znacząco wpływać na jakość cementowania.
The article presents the results of the influence of carbon nanotubes on the mechanical parameters of cement stones under high temperature and pressure conditions (150C, 90 MPa). The tests used multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) with an external diameter of 10–20 nm and a length of 10–30 μm. Cement slurries contained 0.1% of CNTs bwoc (by the weight of cement). Laboratory tests of cement slurries were carried out at the Oil and Gas Institute – National Research Institute. The tests were carried out under conditions of increased pressure and temperature at 150C, 90 MPa. Cement slurries were prepared on the basis of class G drilling cement. Developing recipes were guided by the requirements to be met by cement slurry for the cementing of casing in the conditions of high temperature and reservoir pressures. The densities of tested slurries ranged from 1900 kg/m3 to 2250 kg/m3 (slurries with the addition of hematite). The cement slurries were tested for density, fluidity, rheological parameters, filtration and thickening time. Compressive strength tests and measuring adhesion were carried out after 2, 7, 14 and 28 days. Cement slurry recipes with very good technological parameters were developed and after curing (after 28 days of hydration) had very high values of compressive strength, reaching up to 45 MPa. Cements were characterized by high values of adhesion to pipes reaching up 7 MPa after 28 days. The research showed significant information about possible applications of carbon nanotubes to modify the cement slurry under conditions of high temperature and pressure. The conducted tests confirmed that the addition of even small amounts of CNTs improves the mechanical parameters of the cement stone compared to the base sample without such addition, and also reduces the thickening time of cement slurries and reduces filtration. It is investigated that CNTs addition increases the viscosity and yield point of cement slurry. As a result, slurries with the addition of MWCNTs will more effectively displace the mud from the borehole and significantly affect the quality of cementation.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2021, 77, 5; 323-331
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 6.

Tytuł:: Wpływ drobnoziarnistej krzemionki na parametr czasu oczekiwania na cement – WOC
The effect of fine-grained silica on the waiting on cement (WOC) parameter
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834972.pdf
Data publikacji:: 2019
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: receptura
zaczyn cementowy
czas oczekiwania
cement
wytrzymałość na ściskanie
mikrokrzemionka
dodatek drobnoziarnisty
ultradźwiękowy analizator cementu
recipe
cement slurry
compressive strength
microsilica
fine-grained addition
ultrasonic cement analyzer
Opis:: Podczas projektowania zaczynu cementowego przeznaczonego do uszczelniania kolumny rur okładzinowych jego parametry dobierane są w zależności od występujących warunków geologiczno-technicznych. Właściwości świeżego zaczynu powinny pozwalać na odpowiednie przetłoczenie go przez kolumnę rur w uszczelniany interwał przestrzeni pierścieniowej lub pozarurowej przy możliwie maksymalnym wyparciu płuczki oraz odpowiednim usunięciu pozostałości osadu. Czas gęstnienia oraz wiązania dobiera się w taki sposób, aby zaczyn rozpoczął wiązanie po wtłoczeniu go w uszczelnianą przestrzeń pierścieniową lub pozarurową. Po związaniu zaczynu następuje budowanie wczesnej wytrzymałości mechanicznej, a czas niezbędny do związania zaczynu określany jest mianem WOC (z ang. waiting on cement – „czas oczekiwania na cement”). Wymaga się, aby wartość tego parametru była możliwie niska, co umożliwi wcześniejsze przystąpienie do dalszych prac i wiercenia kolejnego interwału. W związku z tym uzyskanie krótkiego czasu WOC jest bardzo korzystne z ekonomicznego punktu widzenia i trwają prace, aby parametr ten był skracany do minimum. Ze względu na powyższe wymagania, które są stawiane zaczynom cementowym wykorzystywanym do uszczelniania otworów wiertniczych, istnieje konieczność ciągłego doskonalenia stosowanych receptur, dlatego też badaniom poddawane są coraz nowsze materiały. Jednym z takich dodatków jest dwutlenek krzemu o bardzo dużej powierzchni właściwej, dzięki czemu wykazuje on korzystny wpływ na parametry technologiczne zaczynu. Ten właśnie rodzaj mikrokrzemionki został poddany badaniom, podczas których określono wpływ SiO2 na szybkość osiągnięcia wartości WOC, co zostało omówione w niniejszej publikacji. W trakcie realizacji prac badawczych, których celem było określenie wpływu drobnoziarnistej krzemionki na szybkość osiągnięcia wartości 3,5 MPa, czyli parametru WOC, wykonano badania dla czterech receptur zaczynów. Jedna z receptur to zaczyn kontrolny, który służył za punkt odniesienia, kolejne trzy zaczyny to składy zawierające odpowiednio 10%, 20% i 30% drobnoziarnistej mikrokrzemionki SBC. Podczas badań wstępnych określono wpływ stosowanego dodatku na parametry technologiczne świeżego zaczynu. Następnie skoncentrowano się na wartościach wczesnej wytrzymałości mechanicznej stwardniałego zaczynu. Badania prowadzono za pomocą metody nieniszczącej przy użyciu UCA w warunkach otworopodobnych (temperatura 30°C i ciśnienie 5 MPa). Określono wytrzymałość na ściskanie po upływie ustalonego czasu (12, 42, 48 godzin) oraz czas, po jakim uzyskano wymagane wartości wytrzymałości na ściskanie (3 MPa, 3,5 MPa, 4 MPa, 10 MPa). Na podstawie otrzymanych wyników określono wpływ dodatku drobnoziarnistej mikrokrzemionki na parametr WOC, czyli na szybkość osiągnięcia wartości wytrzymałości 3,5 MPa.
When designing a cement slurry for sealing a column of casing pipes, its parameters are selected depending on the geological and technical conditions. The properties of the fresh cement slurry should be that it can be properly forced through the column of pipes into the interval of the annular space being sealed with the possible maximum removal of the drilling mud. The thickening and setting time is selected in such a way that the cement slurry begins to set after being pressed into the annular space being sealed. When the slurry is set, early mechanical strength starts to build up. The time needed for the cement slurry to set is called WOC (waiting on cement). The value of this parameter should be as short as possible, thus allowing for earlier commencement of further work and drilling of the next interval. Therefore, obtaining a short WOC time is very beneficial from an economic point of view and work is underway to keep this parameter to a minimum. Due to the above requirements, which are posed by cement slurries used to seal boreholes, it is necessary to continuously improve the recipes used, which is why newer materials are being tested. One of such additions is silicon dioxide with a very large specific surface area, thanks to which it has a beneficial effect on the technological parameters of the cement slurry. This type of microsilica has been studied and the effect of SiO2 on the rate of reaching WOC value has been determined, which is discussed in this publication. During the research works aimed at determining the effect of fine-grained silica on the rate of reaching 3.5 MPa, or the WOC parameter, tests were carried out for four cement slurries formulas. One of the recipes was a control slurry that served as a reference point, the next three slurries were compositions containing 10%, 20% and 30% of SBC fine-grained microsilica, respectively. During the preliminary tests, the effect of the applied additive on the technological parameters of the fresh cement slurry was determined. Then we focused on the values of early mechanical strength of the hardened cement slurry. The tests were carried out by non-destructive method using UCA under borehole-like conditions (temperature of 30°C and pressure of 5 MPa). We determined the compressive strength after a specified time (12, 42, 48 hours), and the time after which the compressive strength values were obtained (3 MPa, 3.5 MPa, 4 MPa, 10 MPa). On the basis of the obtained results, the effect of fine-grained microsilica addition on the WOC parameter was determined, i.e. on the rate of reaching the strength value of 3.5 MPa.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2019, 75, 11; 683-690
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 7.

Tytuł:: Change of early compressive strength under the influence of selected agents improving sedimentation stability
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1833909.pdf
Data publikacji:: 2020
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
stabilność sedymentacyjna
frakcjonowanie
czas wiązania
początek wiązania
koniec wiązania
wytrzymałość na ściskanie
cement slurry
sedimentation stability
fractionation
setting time
start of setting
end of setting
compressive strength
Opis:: Low density cement slurries are the most commonly used formulas for sealing casing pipe columns in conditions of reduced reservoir pressure or in low-density zones. Appropriately reduced cement slurry density allows the hydrostatic pressure of the cement slurry to be reduced, so that there is no risk of cement escaping into areas with poor compactness. Lightweight cement slurries can be also successfully used for sealing deep wells, where it is necessary to press the cement slurry to a great depth. Two recipes are used in such a case: the first cement slurry is lightweight slurry, followed by a cement slurry of higher density. In order to reduce the density of the slurry, various types of light fillers are used, whose presence in the slurry reduces its density. However, when lightweight filler materials are used, the slurry fractionates, which is manifested in the separation of light fractions in the upper part of the cemented annular or space between particular casing and settling to the lower parts of the heavy slurry fractions. In order to eliminate this undesirable phenomenon, agents are used which, due to the increase in the viscosity of the mixing water, followed by an increase in the structural strength of the stone, result in improved sedimentation stability of the developed cement slurry recipe. However, the presence of these agents changes the value of early mechanical strength formed from the cement slurry sheath, and this parameter is particularly important for this type of cement slurries. In addition, antisedimentation agents cause a change in the cement slurry setting time, and this parameter is important from a technological point of view (adjusting the circulating time to the time necessary to carry out the cementing operation). Therefore, this publication discusses the issue of changing the value of early compressive strength under the influence of selected agents improving sedimentation stability. The article discusses the results of testing four types of agents that improve sedimentation stability. Tests were carried out for control cement slurries prepared on the basis of two types of cement, CEM I 42.5R cement and aluminum-calcium cement. The tests included mainly the thickening time, transition time from the value of the thickening start to the value of the thickening end and compressive strength after 24 hours of sample hydration. Based on the research carried out, the impact of agents improving sedimentation stability on the value of early compressive strength was determined.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2020, 76, 7; 466--473
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 8.

Tytuł:: Wpływ wybranych domieszek obniżających gęstość na parametry zaczynu cementowego
The effect of selected density-reducing admixtures on cement slurry parameters
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Kędzierski, Miłosz
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834228.pdf
Data publikacji:: 2020
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
gęstość zaczynu
domieszki lekkie
mikrosfera
perlit
czas wiązania
wytrzymałość na ściskanie
wypełniacze
cement slurry
cement slurry density
lightweight admixtures
microsphere
perlite
setting time
compressive strength
fillers
Opis:: Lightweight slurries are most commonly used for sealing columns of casing pipes in conditions of reduced reservoir pressure or in low-density zones. Through appropriate reduction of the cement slurry density, the hydrostatic pressure can be lowered, which prevents the cement slurry from escaping into the weakly compacted zones. In addition, cement slurries with reduced density can be used when it is necessary to raise cement in annulus to a large height (deep boreholes). When developing a lightweight cement slurry formula, light additives and admixtures are commonly used as fillers. These measures make it possible to reduce the slurry density and thus to apply it in specific geological conditions. However, the use of such additives and admixtures has a significant impact on the technological parameters of both fresh and hardened cement stone. In the case of fresh cement slurry, the presence of light fractions changes the rheological parameters of the leaven, increases filtration, and changes the water loss value. On the other hand, the cement bond resulting from lightweight slurry may have lower compressive strength values or higher porosity. It should be noted that lightweight slurry formulas are most often used to seal columns of casing pipes installed at small depths. Therefore, it is also important to obtain a proper transition time from the initial setting time to the final setting time. The above contributes to eliminating the possibility of gas migration pathways in the set cement slurry. In connection with the above, the publication discusses the impact of selected density-reducing admixtures on selected technological parameters of cement slurry. In the article, 4 types of fillers were tested (aluminosilicate microsphere used so far, new generation aluminosilicate microsphere CSF K, glass microsphere and filter perlite E100F). Initial tests were carried out for base cement slurries consisting only of water and cement. Lightweight fillers were used as a 5% grout admixture. At this stage, the setting time of fresh cement slurry and the effect of these admixtures on the obtained values of mechanical parameters were tested. In the next stage, tests were carried out for specific cement slurry, which contained other means necessary to control the parameters determining the effectiveness of sealing the borehole. In these recipes, 15% of the addition of selected lightweight fillers was used and the effect of these filling materials on the parameters of fresh and hardened cement slurries was determined.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2020, 76, 3; 143-153
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 9.

Tytuł:: Wpływ wybranych dodatków lekkich na zmianę parametrów technologicznych zaczynu
Influence of selected light additives on the change of technological parameters of the cement slurry
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/2143207.pdf
Data publikacji:: 2022
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
cementowanie otworów
gęstość zaczynu
dodatki lekkie
mikrosfera
perlit
czas wiązania
wytrzymałość na ściskanie
cement slurry
well cementing
slurry density
light additives
microsphere
perlite
setting time
compressive strength
Opis:: W celu obniżenia gęstości zaczynów przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w warunkach obniżonego ciśnienia złożowego czy w strefach skał słabo zwięzłych stosuje się lekkie dodatki, takie jak mikrosfera bądź perlit. Użycie tego rodzaju materiałów pozwala na zredukowanie wartości ciśnienia hydrostatycznego i tym samym zapobiega ucieczce cementu w strefy słabo zwięzłe. Dodatkowo zaczyny o obniżonej gęstości mogą być stosowane w przypadku konieczności tłoczenia cementu w przestrzeni pozarurowej na dużą wysokość. Jednak wykorzystanie dodatków redukujących gęstość zaczynu nie pozostaje bez znaczenia dla parametrów technologicznych zarówno świeżego, jak i stwardniałego zaczynu. W przypadku płynnego zaczynu obecność lekkich frakcji powoduje zmianę parametrów reologicznych zaczynu, wzrost wartości filtracji bądź też odstoju wody. Natomiast analizując parametry stwardniałego zaczynu cementowego, należy się spodziewać obniżenia wartości wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych itp. Z uwagi na konieczność stosowania w recepturach zaczynów lekkich dodatków redukujących gęstość w niniejszej publikacji omówiono to zagadnienie na podstawie przeprowadzonych prac badawczych. W artykule przedstawiono wyniki badań zaczynów zawierających 4 różne dodatki (mikrosferę glinokrzemianową dotychczas stosowaną, mikrosferę glinokrzemianową nowej generacji CSF K, mikrosferę szklaną oraz perlit filtracyjny E100F). Dodatki lekkie stosowano w ilości 15% w stosunku do masy cementu. Przeprowadzono badania dla zaczynu kontrolnego (bez dodatków lekkich). Zaczyn ten zawierał w swoim składzie środki niezbędne do kontrolowania parametrów decydujących o efektywności uszczelniania otworu wiertniczego. Następnie receptura kontrolna była modyfikowana dodatkiem lekkich frakcji. Przeprowadzono badania laboratoryjne parametrów technologicznych zarówno świeżych, jak i stwardniałych zaczynów cementowych. Na podstawie uzyskanych wyników określono wpływ badanych lekkich dodatków na parametry świeżych i stwardniałych zaczynów cementowych.
Light additives such as microsphere or perlite are used to reduce the density of slurries intended for sealing casing columns in conditions of reduced deposit pressure or in the zones of weakly concise rocks. The use of this type of materials allows to reduce the value of hydrostatic pressure and thus prevents the cement slurry from escaping into weakly consolidated zones. In addition, lightweight cement slurries can be used for pressing the cement slurry to a great height. However, the use of additives reducing the density of the cement slurry changes the technological parameters of both fresh and hardened cement slurry. In the case of a liquid cement slurry, the presence of light fractions changes the rheological parameters of the slurry, increases the filtration value or free water. On the other hand, when analyzing the parameters of the hardened cement slurry, a decrease in the compressive strength, bending strength, adhesion to steel pipes and others should be expected. Due to the necessity to use light additives reducing the density in the cement slurry formulas, this publication discusses this issue on the basis of the conducted research. The article presents the results of tests of slurries containing 4 different additives (the previously used aluminosilicate microsphere, the new generation CSF K aluminosilicate microsphere, glass microsphere and E100F filter perlite). Light additives were used in the amount of 15% in relation to the weight of the cement. Tests were carried out for the control cement slurry (without light additives). This slurry contained in its composition the additives necessary to control the parameters determining the effectiveness of sealing the borehole. Then the control recipe was modified with the addition of light fractions. Laboratory tests of technological parameters of both fresh and hardened cement slurries were carried out. On the basis of the obtained results, the influence of the tested light additives on the parameters of fresh and hardened cement slurries was determined.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2022, 78, 6; 426-434
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 10.

Tytuł:: Korelacja wyników badań wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych płaszcza cementowego z zaczynu o obniżonej gęstości
Correlation of cement sheath mixed of lightweight slurry compression strength and adhesion to steel pipes tests results
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834961.pdf
Data publikacji:: 2019
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: wytrzymałość na ściskanie
przyczepność do rur stalowych
płaszcz cementowy
cementowanie otworów
korelacja
zaczyn o obniżonej gęstości
zaczyn lekki
compressive strength
cement bond
cement sheath
well cementing
correlation
lightweight cement slurry
Opis:: Podczas projektowania receptury zaczynu cementowego jednym z najczęściej określanych parametrów po związaniu zaczynu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Parametr ten może być badany za pomocą metody niszczącej w hydraulicznej prasie wytrzymałościowej, jednak w ostatnich latach coraz częściej wytrzymałość mechaniczną wyznacza się przy użyciu metody nieniszczącej – poprzez pomiar prędkości przenikania fali w ultradźwiękowym analizatorze cementu. Ze względu na to, że jest to badanie proste do przeprowadzenia, ponieważ urządzenie automatycznie rejestruje przyrost wytrzymałości mechanicznej w jednostce czasu, to badanie takie najczęściej wykonuje się w ośrodkach badawczych, a wyniki są umieszczane w wytycznych do cementowania. Należy jednak zaznaczyć, że pod względem poprawy efektywności uszczelniania i stabilizacji kolumn rur okładzinowych bardziej istotna jest przyczepność tworzącego się płaszcza cementowego do powierzchni rur okładzinowych i formacji skalnej. Jednak tego rodzaju wyniki badań najczęściej są zaniedbywane. Ze względu na zależność pomiędzy wartością wytrzymałości mechanicznej i przyczepności stwardniałego zaczynu do powierzchni rur stalowych występuje możliwość obliczenia z dużym prawdopodobieństwem wartości przyczepności na podstawie uzyskanych wyników wytrzymałości na ściskanie stwardniałego zaczynu. Istnieją publikacje poruszające tematykę zależności analizowanych cech, jednak nie natrafiono na wyniki analizy korelacyjnej, na podstawie czego można by było określić, w jakim stopniu porównywane parametry mogą się pokrywać, a szczególnie w przypadku próbek z zaczynów o obniżonej gęstości. W związku z powyższym w niniejszej publikacji omówione zostały wyniki badań, na podstawie których przeprowadzono analizę korelacyjną wartości wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych płaszcza cementowego powstałego z zaczynu o obniżonej gęstości. Analiza korelacyjna została wykonana dla wyników badań wartości wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych próbek powstałych z 9 receptur zaczynów lekkich. Zaczyny podzielono na 3 grupy w zależności od rodzaju dodatku obniżającego gęstość. Dodatkową zmienną była temperatura i ciśnienie hydratacji. Dla tak sporządzonych próbek stwardniałych zaczynów wykonane zostały badania wytrzymałości na ściskanie oraz badanie przyczepności stwardniałego zaczynu do rury stalowej po czasie hydratacji wynoszącym 2, 7, 14 oraz 28 dni. Następnie uzyskane wyniki zostały poddane analizie korela- cyjnej, na podstawie której określono relacje pomiędzy analizowanymi cechami. Korelowano zależność przyczepności do rur od wartości wytrzymałości dla dwóch grup analizowanych cech. W pierwszej grupie analizie poddano stały skład zaczynu w zmieniającej się temperaturze pomiaru, natomiast w drugiej grupie analizowano różne receptury zaczynów w tej samej temperaturze. Na podstawie uzyskanych wyników wykreślono równania empiryczne. Obliczono również, jaki procentowy udział w wartości wytrzymałości na ściskanie stanowi wartość przyczepności do rur stalowych. Uzyskane wyniki mogą być pomocne przy określaniu wartości przyczepności płaszcza cementowego z zaczynu lekkiego do rur stalowych w przypadku posiadania tylko wartości wytrzymałości na ściskanie.
When designing the cement slurry recipe, one of the most commonly deter-mined parameters after setting the slurry is its compressive strength. This parameter can be tested by a destructive method using a hydraulic testing machine. In recent years, however, mechanical strength has increasingly been determined using a non-destructive method by measuring the speed of wave penetration in the Ultrasonic Cement Analyzer. As this test is simple to perform because the device automatically records the increase in mechanical strength per unit of time, it is most often carried out in research centers, and the results are included in the cementing guidelines. It should be noted that in terms of improving the efficiency of sealing and stabilization of the casing pipe columns, the adhesion of the cement sheath to the surface of the casing and rock formation is more important. However, these types of test results are mostly neglected. Due to the relationship between the value of mechanical strength and adhesion of the hardened cement slurry to the surface of steel pipes, it is possible to calculate the adhesion value with high probability based on the obtained compressive strength of the hardened cement slurry. There are publications on the dependencies of the analyzed features, but no correlation analysis results based on which it would be possible to determine to what extent the compared parameters can overlap were found, especially in the case of lightweight cement slurries. This publication therefore discusses the results of the research on the basis of which a correlation analysis of the values of compressive strength and adhesion to steel pipes of the cement sheath produced from reduced density cement slurry was carried out. The said analysis was carried out for the results of the tests of compressive strength and adhesion values for steel pipes of samples made from 9 lightweight cement slurries recipes. The cement slurries were divided into 3 groups depending on the type of density-reducing additive. An additional variable was the temperature and hydration pressure. For such prepared samples of hardened cement slurries, compressive strength tests and adhesion tests of hardened slurry to steel pipe after hydration time of 2, 7, 14 and 28 days were performed. The obtained results were then subjected to a correlation analysis on the basis of which the relations between the analyzed features were determined. The dependence of adhesion to pipes depending on the strength value for two groups of analyzed features was correlated. In the first group, a constant composition of cement slurries with changing temperature of the measurement was analyzed, while in the second group, various recipes of cement slurries were analyzed at the same temperature. On the basis of the obtained results, empirical equations were plotted. It was also calculated what percentage share of the value of compressive strength constitutes the value of adhesion to steel pipes. The results obtained can be helpful in determining the adhesion value of the cement sheath made of lightweight slurry to steel pipes when only compressive strength values are available.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2019, 75, 10; 613-624
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 11.

Tytuł:: Mechanical aspects of wellbore stability in shales and coals
Stateczność otworów w warstwach łupków oraz węgli
Autorzy:: Szpunar, Tadeusz
Budak, Paweł
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/2143630.pdf
Data publikacji:: 2021
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: well
stability
shale
coal
mechanical parameters
unconfined compressive strength
Poisson’s ratio
swelling pressure
overburden
pressure
mud
density
stateczność
otwór
parametry mechaniczne
łupek
węgiel
wytrzymałość na ściskanie
współczynnik Poissona
ciśnienie pęcznienia
ciśnienie
nadkład
gęstość
płuczka
Opis:: This paper presents a simple model which can be used to calculate the following values: critical depth for which the well integrity is preserved in a shale or coal horizon with actual shale/coal mechanical parameters, actual mud density and reservoir parameters; minimum mud density at which stress concentration at the wellbore wall is below the allowable limit for a given rock’s mechanical parameters, formation pressure gradient, and overburden pressure gradient; mud density required for the preservation of shale/coal integrity at the wellbore wall at any depth, assuming that the strength parameters of shale or coal, formation pressure gradient, and overburden pressure gradient are constant. The appropriate equations were derived using the maximum principal strain hypothesis, which holds for brittle materials. It was also assumed that the radial pressure at the borehole wall is caused by the weight of overburden rocks. The author’s intention was to provide formulas which are as simple as possible and which can be easily used in practice. The final equations were based on the solution to the Lame problem, which was adopted to represent a vertical drilling well with a circular cross-section and filled with mud whose hydrostatic pressure is assumed to oppose the pore pressure. Included are effects of silt swelling pressure, overburden pressure, mud density and the mechanical properties of the rock – including the unconfined compressive strength and Poisson’ s ratio. In the case of shale or silty coal layers, the swelling pressure increases the volume of the clay minerals in the pores by diffusion the mud filtrate, which reduces the pore volume and increases the pore pressure, and therefore impacts the calculations. Presented model allows for derivation of the Hubert–Willis formula for fracturing pressure or fracture pressure gradient, which are commonly used in the oil industry. The calculation results are presented using data from the domestic oil industry and data from one of the Polish coal mines.
W artykule podano prosty model umożliwiający obliczenie następujących wielkości: głębokości krytycznej, w jakiej pokład łupków lub węgla zachowa integralność przy danych parametrach mechanicznych łupku lub węgla, danej gęstości płuczki i znanych parametrach złożowych; minimalnej gęstości płuczki, przy której koncentracja naprężeń na ścianie otworu nie przekracza granicy dopuszczalnej dla danych parametrów mechanicznych łupku lub węgla oraz gradientu ciśnienia i nadkładu; gęstości płuczki, przy której zachowana będzie integralność ścian otworu w warstwach łupku lub węgla w każdej głębokości dla danych parametrów mechanicznych łupku, przy stałym gradiencie ciśnienia i nadkładu. Wyprowadzono odpowiednie wzory, przyjmując hipotezę wytrzymałościową maksymalnego wytężenia materiału stosowaną w przypadku materiałów kruchych. Przyjęto również, że przy założeniu odkształceń sprężystych ciśnienie radialne na ścianie otworu jest spowodowane ciężarem skał nadkładu. Intencją autorów było podanie możliwie jak najprostszych wzorów, które mogłyby zostać zastosowane w praktyce. Wykorzystano rozwiązania tzw. problemu Lamégo, to jest rozpatrywano stan naprężeń na ścianie pionowego wyrobiska o przekroju kołowym, traktując skałę jako materiał sprężysty. We wzorach na wielkość naprężeń na ścianie wyrobiska o przekroju w kształcie okręgu uwzględniono wpływ ciśnienia pęcznienia, ciśnienia wywieranego przez nadkład, gęstość płuczki, jak również parametry wytrzymałościowe łupku/węgla, w tym wytrzymałość na ściskanie w jednoosiowym stanie naprężeń i współczynnik Poissona. W przypadku warstw łupków lub węgli zailonych ciśnienie pęcznienia powoduje zwiększenie objętości minerałów ilastych w porach w wyniku dyfuzji filtratu płuczki, co zmniejsza objętość porów i zwiększa ciśnienie porowe, a zatem wpływa na wyniki obliczeń. Przedstawiony model pozwala na wyprowadzenie z niego powszechnie stosowanego w przemyśle wzoru Huberta–Willisa, podającego wielkość ciśnienia szczelinowania skał na ścianie otworu oraz gradientu ciśnienia szczelinowania. Przedstawiono wyniki obliczeń dla danych z otworów z krajowego przemysłu naftowego oraz jednej z polskich kopalni węgla kamiennego.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2021, 77, 7; 446-453
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 12.

Tytuł:: Review of basic equations for evaluating drilling efficiency
Przegląd podstawowych równań oceny wydajności wiercenia
Autorzy:: Mehtiyev, Rafail K.
Tanriverdiyev, Yusif A.
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/31348240.pdf
Data publikacji:: 2023
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: rock matrix
compressive stress
tensile stress
rock strength
drilling velocity
hardness coefficient of rock
matryca skalna
naprężenie ściskające
naprężenie rozciągające
wytrzymałość skały
prędkość wiercenia
współczynnik twardości skały
Opis:: The main goal of the reviewed article is to provide statistically determined relationships between the parameters of disintegration processes and the properties of rocks. The results of theoretical and experimental studies are discussed and analysed in the article. In relation to drilling, the formulas of drilling speed, depending on various parameters as an indicator that fully reflects the efficiency of the process, are given and compared. Thus, the drilling speed for percussion drilling is related to the characteristics of the rock and, at the same time, taking into account the constructional characteristics of the drilling tool. In percussion drilling, a new formula for drilling speed is presented, considering each impact and the frequency of the impact. The expression for the drilling speed was determined taking into account the degree of crushing of the rock matrix during drilling. Thus, the drilling speed is determined by considering the contact strength of the rock being drilled in the mechanical drilling method. The distribution of the stress state in the drilling zone was determined. Also, the shape and development characteristics of the cracks formed in the rock during the operation of the drilling tool (especially the dynamic percussions of the tool in the bottom zone of the well) were investigated. It should be noted that the energy intensity of the drilling process in the rock was determined by studying the next stages of the process of breaking the rock. The technical and economic indicators of the drilling works have been evaluated. Corresponding mathematical formulas are presented as a reliable calculation of drilling rates. The relevant mechanical and geophysical properties of the excavated rocks were considered. In the article, the drilling tools are selected depending on the drilling method, physical-mechanical properties of the rocks and geological conditions of the rock mass. The results of the obtained studies can be used in the design of the technological parameters of the drilling. The observations and results expressed in the article have a theoretical and practical aspect.
Głównym celem recenzowanego artykułu jest przedstawienie statystycznie określonych zależności między parametrami procesów rozwiercania a właściwościami skał. W artykule omówiono i przeanalizowano wyniki badań teoretycznych i eksperymentalnych. W odniesieniu do wiercenia podano i porównano wzory prędkości wiercenia w zależności od różnych parametrów jako wskaźnika w pełni odzwierciedlającego efektywność procesu. Zatem prędkość wiercenia przy wierceniu udarowym jest związana z charakterystyką skały i jednocześnie uwzględnia cechy konstrukcyjne narzędzia wiertniczego. Dla wiercenia udarowego przedstawiono nowy wzór na prędkość wiercenia uwzględniający każde uderzenie i częstotliwość uderzenia. Wyrażenie na prędkość wiercenia wyznaczono z uwzględnieniem stopnia zmiażdżenia matrycy skalnej podczas wiercenia. Tak więc prędkość wiercenia jest określana z uwzględnieniem wytrzymałości kontaktowej skały wierconej metodą wiercenia mechanicznego. Określono rozkład stanu naprężeń w strefie wiercenia. Zbadano również kształt i charakterystykę pęknięć powstających w skale podczas pracy narzędzia wiertniczego (zwłaszcza dynamicznych udarów narzędzia w strefie dennej otworu). Należy zaznaczyć, że energochłonność procesu wiercenia w skale została wyznaczona poprzez badanie kolejnych etapów procesu kruszenia skały. Tym samym dokonano oceny wskaźników techniczno-ekonomicznych prac wiertniczych. Odpowiednie wzory matematyczne przedstawiono jako rzetelny schemat obliczania postępu wiercenia. Uwzględniono odpowiednie właściwości mechaniczne i geofizyczne wydobytych skał. W artykule dokonano doboru narzędzi wiertniczych w zależności od metody wiercenia, właściwości fizyko-mechanicznych skał oraz warunków geologicznych górotworu. Wyniki uzyskanych badań mogą być wykorzystane w projektowaniu parametrów technologicznych prac wiertniczych. Przedstawione w artykule obserwacje i wyniki mają aspekt teoretyczny i aplikacyjny.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2023, 79, 10; 670-677
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Informacja

Wyszukujesz frazę "compressive strength" wg kryterium: Temat

Źródło danych

Dostawca treści

Kolekcja

Rok wydania

Wydawca

Temat

Autor

Typ dokumentu

Język