Temat: lightweight - Katalog OPAC zbiorów

Skocz do pozycji: 1.

Tytuł:: Badania środków poprawiających stabilność sedymentacyjną zaczynów cementowych
Tests on agents improving the sedimentation stability of cement slurries
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834049.pdf
Data publikacji:: 2020
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy lekki
stabilność sedymentacyjna
frakcjonowanie
środki przeciwsedymentacyjne
lightweight cement slurry
sedimentation stability
fractionation
anti-sedimentation agents
Opis:: When designing slurries with reduced density, one of the biggest difficulties is obtaining a homogeneous slurry structure both in liquid state and after setting. This problem is mainly due to the presence of light fillers in the slurry volume. Due to fractionation, these materials float in the upper parts of the cemented annular space. In turn, cement grains, which are characterized by higher density, as a result of sedimentation settle in the bottom of the hole. This cement slurry behavior is unfavorable. The cement sheath resulting from such heterogeneous cement slurry will show very low values of compressive strength in the upper parts of the sealed column of pipes, yielding poor stabilization. In addition, the cement sheath will have high permeability, which results in the lack of sealing efficiency of individual pipe sections. In order to eliminate this undesirable phenomenon of excessive fractionation and sedimentation of lightweight cement slurry, various agents are used to improve sedimentation stability. Agents of this type are tested in cement slurry. However, a much more accurate measurement of the possibility of counteracting the fractionation of a given anti-sedimentation agent is testing it in water. This is due to the fact that the presence of additional additives and admixtures in the cement slurry results in its higher plastic viscosity. Therefore, this publication presents the results of research on agents that improve sedimentation stability by determining their impact on the microsphere in a low-viscous liquid, which is water. The article presents the methodology for measuring light filler fractionation and anti-sedimentation effect of selected agents improving the sedimentation stability of cement slurries. During the implementation of research, the focus was mainly on determining the fractionation of microspheres in mixing water with a specific concentration of agents that improve sedimentation stability. Six types of agents were selected for research, which were used in concentrations from 0.5% to 10%. Microsphere fractionation tests were performed per unit of time, based on which it was possible to determine the effectiveness of a given fractionation limiting agent in order to prepare a lightweight cement slurry with appropriate sedimentation stability.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2020, 76, 6; 387--395
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 2.

Tytuł:: Badanie frakcjonowania lekkich materiałów obniżających gęstość jako wstępnego parametru podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego
The tests of the fractionation of lightweight additives that reduce density as a preliminary parameter when designing a lightweight cement slurry
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Kędzierski, Miłosz
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834973.pdf
Data publikacji:: 2019
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
zaczyn lekki
frakcjonowanie
mikrosfery
wypełniacz lekki
cement slurry
lightweight cement slurry
fractionation
microspheres
light additives
Opis:: Lekkie domieszki obniżające gęstość zaczynów są stosowane w recepturach przeznaczanych do cementowania otworów wiertniczych w rejonie występowania skał słabo zwięzłych, sypkich, niekiedy do rekonstrukcji odwiertu bądź w razie konieczności podniesienia zaczynu na duże wysokości w przestrzeni pierścieniowej (głębokie otwory). Zastosowanie wypełniaczy lekkich pozwala w szybki i skuteczny sposób obniżyć gęstość projektowanego zaczynu, jednak ciągle pojawia się problem z nadmiernym frakcjonowaniem zaczynu zawierającego takie materiały. Rozdzielanie się poszczególnych frakcji zaczynu skutkuje uzyskaniem niejednorodnej struktury płaszcza cementowego, nieskutecznym zacementowaniem oraz możliwością powstawania dróg migracji i ekshalacji gazu. W celu wyeliminowania tego niekorzystnego zjawiska stosuje się różnego rodzaju środki (np. polimerowe), które poprzez zwiększenie lepkości cieczy zarobowej oraz granicy płynięcia projektowanego zaczynu pozwalają utrzymać lekką frakcję w całej objętości cieczy. Jednak obecność polimerów może niekiedy wpływać niekorzystnie na pozostałe parametry zaczynu, które decydują o efektywności uszczelnienia otworu. Dlatego też bardzo istotny jest odpowiedni dobór jakościowy i ilościowy planowanych do zastosowania dodatków i domieszek. Jednym z ważnych badań podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego jest określenie wstępnego parametru, czyli frakcjonowania lekkich domieszek obniżających gęstość zaczynu. Tego rodzaju testy zostały omówione w niniejszej publikacji. W artykule przedstawiono metodykę badań frakcjonowania wybranych wypełniaczy lekkich oraz zaprezentowano uzyskane wyniki. W trakcie realizacji prac skoncentrowano się głównie na określeniu szybkości frakcjonowania lekkich materiałów wypełniających, ponieważ to właśnie te dodatki wykazują największy wpływ na stabilność sedymentacyjną opracowywanego zaczynu cementowego. Wykonane zostały badania frakcjonowania wypełniaczy lekkich w jednostce czasu, na podstawie czego możliwe było określenie przydatności danego dodatku lekkiego do sporządzenia zaczynu lekkiego o odpowiedniej stabilności sedymentacyjnej.
Light additives reducing cement slurry density are used in recipes intended for cementing boreholes in the area of weak, loose rocks, sometimes for bore reconstruction or when it is necessary to raise the slurry to high heights in the annular space (deep holes). The use of lightweight additives makes it possible to quickly and effectively reduce the density of the designed cement slurry but there is still a problem with the excessive fractionation of the cement slurry containing such materials. Separation of individual fractions results in obtaining a heterogeneous structure of the cement sheath, ineffective cementing and the possibility of formation of migration and gas exhalation paths. In order to eliminate this unfavorable phenomenon, various agents (e.g. polymeric) are used which, by increasing the viscosity of the mixing fluid and the flow limit of the proposed cement slurry, allow keeping the light fraction in the entire volume of the liquid. However, the presence of polymers can sometimes adversely affect other grout parameters that determine the effectiveness of sealing the borehole. Therefore, it is very important to choose the right qualitative and quantitative additions and additives planned for use. One of the important research factors when designing a lightweight cement slurry recipe is to determine the initial parameter, i.e. the fractionation of light admixtures that reduce the leaven density. These types of tests are discussed in this publication. The article presents the methodology of fractionation testing of selected light fillers and the results obtained. During the implementation of the work, the focus was mainly on determining the fractionation rate of lightweight filler materials because these additives are the ones that show the greatest effect on the sedimentation stability of the cement slurry being developed. Light fractionation tests were performed per unit of time, based on which it was possible to determine the suitability of a given light additive in order to prepare a light cement slurry with appropriate sedimentation stability.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2019, 75, 12; 759-766
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 3.

Tytuł:: Zmiana parametrów reologicznych zaczynu lateksowego pod wpływem dodatku mikrosfery
Change of rheological parameters of latex cement slurry by microsphere material addition
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834132.pdf
Data publikacji:: 2020
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
zaczyn lekki
zaczyn lateksowy
mikrosfery
parametry reologiczne
cement slurry
lightweight slurry
latex slurry
microspheres
rheological parameter
Opis:: Lightweight cement slurry are most often used to seal columns of casing pipes set in weakly compact geological formations and loose layers. By using this cement slurry the hydrostatic pressure can be lowered, so that the slurry does not fracture the delicate structure of the borehole wall. Lowering the slurry density is possible by introducing light fill-up additives. Microspheres are the most commonly used light fillers. However, the use of this additive causes a change in rheological parameters, which has an impact on the transferability of the designed cement slurry. In order to obtain adequate cement slurry filling of the annular space, its rheological parameters should be designed in such a way so as to obtain adequate displacement of the mud from the hole and the best possible filling of the caved wall of the borehole. To this end, it is necessary to lower the rheological parameters of the cement slurry. However, low values of the plastic viscosity and the flow limit may result in excessive fractionation of the slurry containing the addition of microspheres, as a result of which both the cement slurry and the cement sheath resulting from it will not show adequate homogeneity. Therefore, in order to properly design the lightweight slurry recipe, whose density is regulated by the addition of microspheres, one must first determine the change in the value of rheological parameters under the influence of the addition of microspheres, which was discussed in this article. The publication presents the results of works on the change of rheological parameters of latex cement slurry under the influence of increasing number of microspheres. Six slurries were designed, of which three recipes were reference points, and the next three were modified with 40% of the microspheres. The base cement slurries contained 5% microspheres in relation to the mass of cement, and the newly developed recipes on the basis of which the effect of the addition of microspheres was investigated contained 40% aluminosilicate microspheres. The designed slurries were intended for well conditions with a temperature range from 30°C to 70°C and corresponding reservoir pressures in the range from 5 MPa to 20 MPa. During the research, the focus was on the impact of the addition of microspheres on the rheological parameters of lightweight cement slurry, because this addition is the most commonly used filling material, and the results obtained can be helpful when designing, new, reduced density cement slurry recipes.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2020, 76, 1; 37-45
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 4.

Tytuł:: Receptura zaczynu lekkiego do uszczelniania otworów w strefie niskich ciśnień złożowych
Formula of lightweight cement slurry for sealing boreholes in the low reservoir pressure zone
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Pikłowska, Anna
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834111.pdf
Data publikacji:: 2020
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
zaczyn lekki
cementowanie otworów wiertniczych
frakcjonowanie
sedymentacja
anizotropia
cement slurry
lightweight slurry
well cementing
fractionation
sedimentation
anisotropy
Opis:: In the technology of sealing casing columns in a borehole, sometimes it is necessary to use cement slurry with reduced density. This occurs most often during sealing of the borehole in the low reservoir pressure zone. To design lightweight cement slurry, an addition of filler material is used, the density of which is much lower than the density of cement. However, the presence of such an additive in the structure of fresh cement slurry may sometimes cause destabilization of the system manifested by excessive fractionation, as a result of which light particles migrate to the upper parts of the cement slurry and heavy cement grains sink to the bottom. In addition, cement slurries containing light additives also show reduced values of mechanical parameters, greater porosity and capacity for gas migration, which may disqualify a given cement slurry for use in borehole conditions. In order to eliminate these adverse changes occurring in the structure of both fresh and hardened lightweight cement slurry, admixtures are used to significantly improve the technological parameters of the designed recipe. Appropriate selection, both quantitative and qualitative, of selected agents makes it possible to eliminate the cement slurry fractionation, as a result of which it is possible to obtain a homogeneous structure of the fresh cement slurry, and the cement sheath formed after setting will demonstrate the isotropic properties of the tested mechanical parameters. In addition, additives and low molecular weight admixtures allow sealing of the cement sheath matrix in such a way that the compressive strength is significantly improved and the value of permeability and porosity is reduced. The article discusses the results of research on the development of lightweight cement slurry recipes intended for scaling of openings in the zone of low reservoir pressures. As a control sample, a recipe was selected that had been used in well conditions. This cement slurry was selected for modification due to the lack of sedimentation stability. The following recipes contained various amounts of filling materials. As light additives, filter perlite, aluminosilicate microsphere and glass microsphere were used. However, two forms of silica were used to improve sedimentation stability and obtain appropriate mechanical parameters: a colloidal sodium silicate solution and hydrophilic nanosilica. The designed cement slurry recipes were characterized by appropriate technological parameters and sedimentation stability. The modifications introduced to the cement slurries allowed to achieve a homogeneous microstructure of the hardened cement slurry and an increase in the value of mechanical parameters was obtained. The developed group of recipes can be used to seal openings in the low reservoir pressure zone at a temperature of about 30°C and a pressure of about 3 MPa.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2020, 76, 9; 577-584
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 5.

Tytuł:: Rola plastyfikatora w projektowaniu zaczynu lekkiego o podwyższonej stabilności sedymentacyjnej
The role of plasticizer in the design of lightweight slurry with increased sedimentation stability
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1835093.pdf
Data publikacji:: 2019
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
zaczyn lekki
plastyfikator
stabilność sedymentacyjna
parametry reologiczne
współczynnik wodnocementowy
cement slurry
lightweight slurry
plasticizer
sedimentation stability
rheological parameters
water-cement ratio
Opis:: Stosowanie zaczynu cementowego o obniżonej gęstości jest niezbędne podczas uszczelniania otworów wierconych w strefach występowania skał chłonnych czy w warstwach sypkich. Zmniejszenie gęstości zaczynu możliwe jest do uzyskania poprzez wprowadzenie do jego objętości lekkich dodatków wypełniających. Obecność dodatkowych lekkich frakcji wymusza zastosowanie większej ilości wody. Ze względu na zróżnicowane gęstości ziaren cementu i ziaren wypełniacza lekkiego – struktura płynnego zaczynu może ulegać rozwarstwieniu w momencie, gdy pozostanie on w warunkach statycznych. Aby uzyskać odpowiednią stabilność sedymentacyjną zaczynu cementowego, należy dążyć do możliwie mocnego wypełnienia objętości wody zarobowej frakcjami cementu i pozostałych domieszek i dodatków. Jest to możliwe między innymi poprzez zmniejszenie ilości wody. Jednak zaczyn taki będzie wykazywał znacznie gorszą przetłaczalność, co wiąże się z koniecznością użycia wyższych wydatków tłoczenia, czego efektem może być rozszczelinowanie strefy skał chłonnych i ucieczka cementu powodowana wzrostem ciśnienia w przestrzeni pierścieniowej. Aby wyeliminować to niekorzystne zjawisko, objawiające się pogorszeniem parametrów reologicznych na skutek zmniejszenia ilości wody w zaczynie, korzystne jest zastosowanie wybranych środków dyspergujących, które umożliwiają obniżenie współczynnika wodno-cementowego przy zachowaniu optymalnych wartości parametrów reologicznych, co zostało omówione w niniejszej publikacji. Działanie takie pozwala wyeliminować frakcjonowanie zaczynu, w wyniku czego uzyskuje się homogeniczną strukturę zarówno płynnego, jak i stwardniałego zaczynu cementowego. W artykule omówione zostały wyniki badań zaczynów, które zostały poddane modyfikacjom w celu poprawy stabilności sedymentacyjnej. Na potrzeby publikacji zestawiono trzy receptury zaczynów: pierwszy zaczyn to receptura kontrolna, a dwa kolejne to modyfikacje, w których uzyskano najbardziej zadowalające wyniki. Podczas prac badawczych skoncentrowano się na obniżeniu współczynnika wodno-cementowego w recepturze zaczynu lekkiego oraz na odpowiednim doborze ilościowym, a także jakościowym środka dyspergującego. Zaprojektowano receptury zaczynów dla warunków otworowych z temperaturą około 30°C i ciśnieniem około 5 MPa. Przedstawione nowe receptury to jeden zaczyn bezlateksowy oraz jeden zaczyn lateksowy. W publikacji omówiono wyniki badań stabilności sedymentacyjnej projektowanych zaczynów oraz wyniki badań parametrów decydujących o efektywności uszczelniania. Na próbkach stwardniałych zaczynów wykonano badania porowatości oraz przepuszczalności, na podstawie czego zweryfikowano korzyści modyfikacji wprowadzonych w składach zaczynów.
The use of cement slurry with reduced density is indispensable for sealing off the boreholes that have been drilled in absorptive rock zones. The reduction in slurry density is possible due to the incorporation of light additives into its volume. The presence of light fractions enforces the use of more water. Due to the varying density of cement grains and light filler grains, the structure of the liquid slurry can be delaminated when it remains in static conditions. In order to obtain the appropriate sedimentation stability of cement slurry, one should strive to fill the entire volume of the mixing water with cement and other fractions and additions. This is possible, inter alia, by reducing the amount of water. However, such slurry will demonstrate poorer pressability, which is associated with the necessity of using higher pressing gain, the effect of which can be the fracturing of the absorptive zone and the escape of cement due to the increase in pressure in the annular space. In order to eliminate this unfavorable phenomenon manifested by the deterioration of rheological parameters due to the reduction of the amount of water in the slurry, it is advantageous to use selected dispersing agents that allow lowering the water-cement ratio while maintaining the optimal rheological parameters, as discussed in this publication. Such action allows eliminating slurry fractionation as a result of which a homogeneous structure of both liquid and hardened cement slurry is obtained. The article discusses the test results for slurries that have been subjected to modifications to improve sedimentation stability. For the purposes of the publication, 3 slurries formulas were compiled, of which the first slurry is a control recipe and the two other are modifications in which the most satisfactory results were obtained. During the research work, the focus was on reducing the water-cement ratio in the lightweight slurry and on the appropriate quantitative and qualitative selection of the dispersing agent. The leaven formulations were designed for borehole conditions with a temperature of approx. 30°C and a pressure of approx. 5 MPa. The presented new formulas are one latex free slurry and one latex leaven slurry. The publication discusses the results of the sedimentation stability tests for the designed slurries as well as the results of testing of the parameters determining the sealing efficiency. Porosity and permeability tests were carried out for samples of hardened slurries, based on which the benefits of the introduced modifications in the composition of slurries were verified.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2019, 75, 9; 571-578
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 6.

Tytuł:: Zaczyny do uszczelniania otworów w warunkach niskich wartości gradientów ciśnienia szczelinowania skał oraz do prac rekonstrukcyjnych
Cement slurries for sealing boreholes in conditions of low pressure gradients of rock fracturing and for workover jobs or operations
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834238.pdf
Data publikacji:: 2020
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
zaczyn lekki
cementowanie otworów wiertniczych
niski gradient szczelinowania
prace rekonstrukcyjne
cement slurry
lightweight slurry
well cementing
low fracturing gradient
workover jobs or operations
Opis:: The slurries most commonly used in the conditions of occurrence of low values of fracturing pressure gradients, in the area of weak, porous rocks, or during bore workover operations are reduced density recipes. The use of lightweight slurries containing fractions with dimensions larger than the diameter of cement grains allows to eliminate the possibility of seeping of sealing liquid through the rock struc- ture with significant absorbency. Due to the low value of hydrostatic pressure properly selected, lightweight slurry doesn’t cause fracturing of the structure of weak rocks. However, despite the numerous advantages of lightweight slurry, there are also negative aspects, which may include first of all excessive fractionation. This cement slurry behavior is disadvantageous because it causes the formation of a heterogeneous structure of the cement sheath after setting. Therefore, the main parameter that should be given the most attention when designing a lightweight cement slurry recipe is the sedimentation stability. In order to eliminate excessive fractionation, means that allow particles of different densities to be maintained in the entire volume of the liquid are used. Appropriate qualitative and quantitative selection of individual additives allows to obtain cement slurry with optimal properties, adapted to specific geological and technical conditions, which will not sediment. The resulting cement sheath will have comparable values of tested parameters regardless of the place of measurement. Issues regarding reduced density slurry recipes intended for sealing boreholes under low fracture pressure gradients and for workover operations require continuous improvement and research. Therefore, this publication discusses the results of research work on the development of new cement slurries for sealing holes under conditions mentioned above. Four low density cement slurry recipes were designed, whose parameters were compared with the control recipe. During the implementation of research works, both previously used as well as new lightweight fillers and measures to limit excessive fractionation of designed recipes were used. New slurry recipes have been developed for well conditions with a temperature of about 30°C and a pressure of about 5 MPa. Slurry fractionation were tested and parameters determining the sealing efficiency were studied. In the case of samples of hardened cement slurries, compressive strength tests were performed and the bonding strength (adhesion) of the hardened cement slurry with the surface of the casing pipe was determined.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2020, 76, 2; 102-109
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 7.

Tytuł:: Analiza parametrów technologicznych wybranych zaczynów lekkich stosowanych do uszczelniania płytkich otworów o temperaturze do 45°C
Analysis of technological parameters of selected lightweight cement slurries used for sealing shallow boreholes with a downhole temperature of up to 45°C
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1834060.pdf
Data publikacji:: 2020
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
zaczyn lekki
stwardniały zaczyn cementowy
parametry technologiczne zaczynu cementowego
cement slurry
lightweight cement slurry
hardened cement slurry
technological parameters of cement slurry
Opis:: Light cement slurries designed for sealing shallow boreholes, as well as hardened cement slurries derived from these slurries should meet the requirements of relevant standards. In recent years, there has been a significant increase in drilling work in the Carpathian Foreland and in the Carpathians where low density cement slurry is used. To design the recipe for such slurry, a lightweight filler is most often used to reduce the slurry density. However, the presence of such a filler in the structure of both liquid and hardened cement slurry results in problems in obtaining the required technological parameters of the slurry. Therefore, research is necessary. For testing fresh cement slurry, devices such as pressure consistometers, filter presses, and viscometers are used. However, the structure of the resulting hardened slurries is analyzed using the following devices: mercury porosimeter, ultrasonic cement analyzer, strength testing machine. The research carried out on cement slurries is aimed at developing a group of recipes for sealing columns of casing pipes in boreholes in a given geological area. However, it is equally important to perform an analysis of technological parameters for slurries used so far in the perspective area. Based on the results obtained and the interpretation of slurry compositions, it is possible to introduce such modifications that will result in improved parameters in newly developed or modified slurries. The article discusses the technological parameters of lightweight cement slurries used for sealing shallow boreholes in the temperature range up to 45°C. For the purposes of the article, five cement slurry recipes were selected, which were used in the Carpathian region in boreholes with a depth of 1000 m to 1500 m. The temperature prevailing in these boreholes at specific depths ranged from 35°C to 45°C, and pressures ranged from 7 to 15 MPa. The slurry recipes were made in accordance with the cementing design. Then, technological parameters were tested for both fresh slurries and samples obtained after slurry binding. An analysis of technological parameters was carried out for a selected group of slurries used for sealing shallow boreholes at temperatures up to 45°C. This analysis allows for further work to be carried out to modify the slurries used currently or to design new recipes for sealing columns of casing pipes in shallow boreholes.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2020, 76, 10; 710-718
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 8.

Tytuł:: Receptury zaczynów do uszczelniania kolumn rur posadowionych w otworach wierconych w skałach chłonnych
Recipes of cement slurries for sealing pipe columns in boreholes drilled in absorptive rocks
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/1835080.pdf
Data publikacji:: 2019
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn cementowy
zaczyn lekki
otwór wiertniczy
cementowanie otworów wiertniczych
skały chłonne
ucieczki cementu
cement slurry
lightweight slurry
borehole
well cementing
absorptive rocks
cement escapes
Opis:: Uszczelnienie kolumny rur okładzinowych w otworach wierconych w rejonie występowania skał chłonnych może przysporzyć wielu problemów. Głównym utrudnieniem jest możliwość ewentualnej ucieczki cementu w strefę chłonną i w konsekwencji zanik cementu i utrata cyrkulacji, efektem czego będzie brak uszczelnienia danego interwału. W celu ograniczenia tego niekorzystnego zjawiska ucieczki cementu w strefy chłonne opracowywane są receptury zaczynów o obniżonej gęstości. Tego rodzaju zaczyny lekkie pozwalają na znaczne obniżenie ciśnienia hydrostatycznego w wypełnianej przestrzeni pierścieniowej otworu, dzięki czemu zachowana zostaje równowaga w układzie ciśnienie złożowe–ciśnienie hydrostatyczne. Podczas projektowania receptury zaczynu lekkiego stosuje się domieszki lekkie, których obecność w recepturze zaczynu powoduje obniżenie jego gęstości. Wprowadzenie takich lekkich frakcji może jednak niekiedy skutkować znacznym sedymentowaniem płynnego zaczynu i wzrostem jego parametrów reologicznych. Jest to niekorzystne, ponieważ zaczyn taki będzie wówczas wymagał zastosowania wyższych wydatków tłoczenia, co może skutkować wzrostem oporów hydraulicznych i niepożądanym wniknięciem cementu w strefy chłonne. Ponadto płaszcz cementowy powstały z zaczynów lekkich charakteryzuje się gorszymi wartościami parametrów mechanicznych i strukturalnych. W celu wyeliminowania tych niekorzystnych czynników, receptura zaczynu cementowego musi być opracowywana w taki sposób, aby jej parametry odpowiadały konkretnym warunkom otworowym, co zostało omówione w niniejszej publikacji. Problematyka dotycząca receptur zaczynów przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur posadowionych w otworach wierconych w skałach chłonnych jest ciągle aktualna i wymaga prowadzenia badań nad nowymi zagadnieniami. Dlatego też w niniejszym artykule przedstawione zostały wyniki prac badawczych nad opracowaniem nowych zaczynów przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych posadowionych w tego rodzaju formacjach geologicznych. Opracowano cztery receptury zaczynów, których parametry porównywano do receptury kontrolnej. Do sporządzania zaczynów użyto zarówno stosowane dotychczas, jak również nowe lekkie dodatki wypełniające i środki pozwalające na uzyskanie homogenicznej struktury. Zaprojektowano nowe receptury zaczynów dla warunków otworowych o temperaturze około 50°C i ciśnieniu około 10 MPa. Przeprowadzono badania stabilności sedymentacyjnej zaczynów oraz badania parametrów decydujących o efektywności uszczelniania. Dla próbek stwardniałych zaczynów wykonano badania porowatości i na podstawie uzyskanych wyników określono jednorodność struktury tworzącego się płaszcza cementowego.
Sealing the casing pipe column in holes drilled in the area of absorptive rocks can cause many problems. The main difficulty is the possible escape of cement in the absorption zone and, consequently, the disappearance of cement and loss of circulation, the effect of which will be the lack of sealing the given interval. In order to reduce this phenomenon of the escape of cement into absorptive zones, the recipes of slurries with reduced density are developed. Such lightweight slurries allow to reduce the hydrostatic pressure in the space of the annular opening, thanks to which the balance in the system of the reservoir pressure – hydrostatic pressure is preserved. When designing lightweight cement slurry, light admixtures are used that reduce density. However, the introduction of such light fractions can sometimes result in a strong sedimentation of the liquid slurry and an increase in its rheological parameters. This is disadvantageous, because the slurry will then require the use of expensive pressing, which can cause an increase in hydraulic resistance and penetration of cement into the absorptive zones. In addition, the cement coat made of lightweight slurries is characterized by poorer values of mechanical and structural parameters. In order to eliminate these unfavorable factors, the cement slurry must be developed so that its parameters correspond to the specific borehole conditions, as discussed in this publication. Problems concerning the recipes of cement slurries for sealing the columns of pipes set in holes drilled in absorptive rocks are still valid and require research on new issues. Therefore, the article presents the results of research works on the development of new cement slurries intended for sealing the columns of casing pipes placed in such geological formations. Four leaven formulas were developed, whose parameters were compared to the control recipe. Previously used and new lightweight filler additives and the means to obtain a homogeneous structure were used to prepare the leaven. New recipes for cement slurries were designed for borehole conditions with a temperature of approx. 50°C and a pressure of approx. 10 MPa. Sedimentation stability tests of cement slurries and testing of parameters determining the effectiveness of sealing were carried out. The porosity tests were carried out for samples of hardened slurries and the homogeneity of the structure of the cement coat formed was determined based on the obtained results.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2019, 75, 8; 451-457
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 9.

Tytuł:: Zaczyny o obniżonej gęstości stosowane w warunkach występowania komplikacji w otworze wiertniczym
Light weight cement slurries used in condition of complications in the wellbore
Autorzy:: Kremieniewski, Marcin
Powiązania:: https://bibliotekanauki.pl/articles/2143419.pdf
Data publikacji:: 2021
Wydawca:: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:: zaczyn lekki
zaczyn cementowy
frakcjonowanie
wypełniacz lekki
stabilność sedymentacyjna
anomalnie niskie ciśnienie
ciśnienie złożowe
lightweight cement slurry
fractionation
light filler
sedimentation stability
anomalously low pressure
reservoir pressure
Opis:: Podczas realizacji otworu wiertniczego mogą się pojawić różnego rodzaju problemy, których efektem są komplikacje wiertnicze. Jednym z takich problematycznych aspektów jest wiercenie w strefach anomalnie wysokiego i anomalnie niskiego ciśnienia złożowego. W przypadku występowania takich stref zachodzi ryzyko wtargnięcia medium złożowego w strukturę cieczy wiertniczej lub ucieczki cieczy wiertniczej w strefę warstw chłonnych. Zjawiska takie mogą zachodzić na skutek zaburzenia równowagi ciśnień w otworze. W celu wyeliminowania tych niebezpiecznych sytuacji stosuje się płuczki i zaczyny cementowe o odpowiednio dobranej gęstości i odpowiednich parametrach reologicznych. W celu uszczelnienia kolumn rur posadowionych w strefie anomalnie niskiego ciśnienia złożowego należy stosować receptury zaczynów o obniżonej gęstości. Zaczyny takie otrzymuje się poprzez wprowadzenie do ich objętości lekkich wypełniaczy. Jednak podczas projektowania takiej receptury zaczynu lekkiego często pojawiają się problemy z uzyskaniem odpowiedniej stabilności sedymentacyjnej. Frakcjonowanie lekkich cząsteczek w zaczynie powoduje występowanie anizotropii w strukturze zarówno płynnego, jak i związanego zaczynu. Przejawia się to znacznymi różnicami w uzyskanych wartościach parametrów (m.in. gęstości, przepuszczalności dla gazu, wytrzymałości na ściskanie, porowatości) w zależności od miejsca pobrania próbki. W celu wyeliminowania tego zjawiska badaniom na etapie projektowania danej receptury poddawane są zarówno dodatki i domieszki, jak też same zaczyny sporządzone przy użyciu tych środków. Zaprojektowanie zaczynu cementowego odpowiedniego do danych warunków geologiczno-technicznych pozwala zapobiec wystąpieniu lub wyeliminować wystąpienie w otworze wiertniczym komplikacji, mogących powstać na przykład na skutek rozwarstwienia zaczynu i uzyskania niejednorodnej gęstości na całej długości uszczelnianego interwału. W niniejszym artykule przedstawione zostały wyniki badań dla 5 receptur zaczynów lekkich. Receptura bazowa to zaczyn zawierający 15% mikrosfery glinokrzemianowej, którego matryca cementowa jest doszczelniona dodatkiem mikrocementu. Natomiast pozostałe receptury to zaczyny, które zawierają 40% mikrosfer glinokrzemianowych. W recepturach przeznaczonych do uszczelniania otworów w rejonie możliwości pojawienia się komplikacji wiertniczych zastosowano dodatkowo aktywator wiązania, który spowodował wzrost parametrów reologicznych. Pozwoliło to wyeliminować frakcjonowanie lekkiego dodatku wypełniającego. Działanie takie było niezbędne ze względu na konieczność zainicjowania i przyspieszenia procesu hydratacji w niskiej temperaturze (30°C), ale również wyeliminowania anizotropii mikrostruktury płaszcza cementowego, który mógł się wytworzyć z niejednorodnego zaczynu cementowego. W celu doszczelnienia matrycy płaszcza cementowego zastosowano dodatek lateksu, a ponadto zaprojektowane zostały zaczyny bez domieszki lateksu. Opracowane receptury zaczynów mogą być stosowane w warunkach temperatury od 30°C do ponad 50°C w rejonie wystąpienia ewentualnych komplikacji wiertniczych związanych z anomalnie niskimi ciśnieniami złożowymi.
Problems of various kinds may arise during the execution of the borehole, resulting in drilling complications. One such problematic aspect is drilling in anomalously high and anomalously low reservoir pressure zones. In the presence of such zones, there is a risk of the formation medium intrusion into the structure of the drilling fluid or the drilling fluid escaping into the thief zone. Such a phenomenon may occur as a result of an imbalance of pressures in the borehole. In order to eliminate this phenomenon, cement scrubbers and slurries with appropriately selected density and rheological parameters are used. In order to seal columns of pipes located in the zone of anomalously low formation pressure, the formulas for reduced density slurries should be used. Such starters are obtained by introducing light fillers into their volume. However, when designing such a light cement slurry formula, problems often arise in obtaining adequate sedimentation stability. The fractionation of light molecules in the cement slurry causes anisotropy in the structure of both the liquid and the bound cement slurry. It is manifested by significant differences in the obtained parameter values (e.g. density, gas permeability, compressive strength, porosity) depending on the place of sample collection. In order to eliminate this phenomenon, both additives and admixtures, as well as the slurries prepared using these agents, are tested at the stage of designing a given formula. Designing a cement slurry suitable for the given geological and technical conditions allows to prevent or eliminate the occurrence of complications in the borehole, which may arise, for example, as a result of slicing of the slurry, and to obtain a non-uniform density along the entire length of the sealed interval. This article presents the research results for 5 light weight cement slurries. The base formula is a cement slurry containing 15% aluminosilicate microsphere, the cement matrix of which is sealed with the addition of microcement. The other formulas, on the other hand, are slurries that contain 40% of aluminosilicate microspheres. In the formulas intended for sealing boreholes in the area of possible drilling complications, a binding activator was additionally used, which caused an increase in rheological parameters. This allowed the elimination of fractionation of the light filler additive. Such action was necessary due to the need to initiate and accelerate the hydration process at a low temperature of 30°C, but also to eliminate the anisotropy of the microstructure of the cement sheath, which could be produced from the inhomogeneous cement slurry. In order to seal the matrix of the cement mantle, the addition of latex was used, but additionally slurries without the admixture of latex were designed. The developed slurry formulas can be used in temperature conditions from 30°C to over 50°C in the area of possible drilling complications related to anomalously low formation pressures.
Źródło:: Nafta-Gaz; 2021, 77, 11; 736-743
0867-8871
Pojawia się w:: Nafta-Gaz
Dostawca treści:: Biblioteka Nauki

Artykuł

Zmień widok

na półce

Skocz do pozycji: 10.

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: 11.

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

Informacja

Wyszukujesz frazę "lightweight" wg kryterium: Temat

Źródło danych

Dostawca treści

Kolekcja

Rok wydania

Wydawca

Temat

Autor

Typ dokumentu

Język