Informacja

Drogi użytkowniku, aplikacja do prawidłowego działania wymaga obsługi JavaScript. Proszę włącz obsługę JavaScript w Twojej przeglądarce.

English (EN)·Polski (PL)·Yкраїнський (UK)
Przejdź do strony domowej biblioteki Centralna Biblioteka Wojskowa Link otwiera się w nowym oknie Logo biblioteki Prolib Integro - strona głównaCentralna Biblioteka Wojskowa

Wyszukujesz frazę "cement slurry" wg kryterium: Temat

  Lista filtrów
Wyrównaj
Wyświetlanie 1-50 z 65
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
Tytuł:
Comparison of gas migration test and building structural strength of slurry in the aspect of limiting gas invasion
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Rzepka, M.
Stryczek, S.
Wiśniowski, R.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/298587.pdf
Data publikacji:
2016
Wydawca:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydawnictwo AGH
Tematy:
gas migration
structural strength
cement slurry
hardened cement slurry
transition period
transition time
Opis:
The problem of eliminating natural gas microflows through the cement slurry while bonding has been investigated by scientists in a number of scientific and research centers. Works have been undertaken to define the causes of gas migration and predict possibilities of interchannel communication in the hardened cement slurry. In the course of bonding cement slurry changes its state from liquid through gel to solid. Accordingly, the gas migration effects should be taken into account in the formation of these phases. The results of tests of gas migration in the course of binding and building structural strength have been presented in this paper. Both research methods have been compared and a high dependence of parameters defined by each of them has been found. The research works were conducted with the use of innovative apparatuses thanks to which the phenomena taking place in the course of binding can be observed. This gives the possibility of working out recipes of sealing slurries applicable to deposits where the risk of occurrence of gas migration is high.
Źródło:
AGH Drilling, Oil, Gas; 2016, 33, 3; 595-608
2299-4157
2300-7052
Pojawia się w:
AGH Drilling, Oil, Gas
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Determining the actual temperature of the side of a borehole heat exchanger
Autorzy:
Złotkowski, A.
Druzgała, A.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/298974.pdf
Data publikacji:
2017
Wydawca:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydawnictwo AGH
Tematy:
borehole heat exchangers
cement slurry
Opis:
Borehole heat exchangers (BHE) are made as hydraulic systems consolidated by cement slurry in boreholes. They mediate in heat exchange between the receiver on the surface (heat pump), and the reservoir of thermal energy (rock mass). In the analytical description of temperature changes accompanying energy download and return to the rock mass, the temperature of the entire borehole heat exchanger is assumed to be the same. In fact, the exchanger temperature changes both in the vertical and horizontal cross-sectional view of the exchanger. Accordingly, the temperature of the interface of the hardened cement slurry and the rock mass differs from the one which was adopted for design calculations. The article shows the differences between the theoretical and actual state, when the temperature was measured with a thermal imaging camera. It also includes suggestions regarding the mathematical description of temperature changes on the side surface of the heat exchanger. Measurements were made by a model of a BHE equipped with a single U-tube.
Źródło:
AGH Drilling, Oil, Gas; 2017, 34, 4; 855-864
2299-4157
2300-7052
Pojawia się w:
AGH Drilling, Oil, Gas
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Microstructure of porous space in cement sheath used for sealing oil wells
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Rzepka, M.
Stryczek, S.
Wiśniowski, R.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/298870.pdf
Data publikacji:
2018
Wydawca:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydawnictwo AGH
Tematy:
cement slurry
drilling
oil wells
Opis:
The effect of cement slurry modification on the microstructure of the annular space in a wellbore is presented in this paper. An admixture of macromolecular copolymer GS was used, which is usually applied in cement slurry technology to counteract gas migration by the binding cement slurry. The copolymer addition also results in sealing up the cement matrix at the stage of the binding and formation of hardened cement slurry. The modification of a slurry composition with this admixture results in the fact that the cement matrix has low porosity and is strongly compact. Consequently, a significantly higher number of micropores with small diameters are formed than those with larger micropores in the analyzed hardened cement slurry sample. An admixture of a macromolecular copolymer (7 wt.% of the cement) was added and 10% of the latex was removed from the recipe to show the influence of the modified recipe on the microstructure of the cement sheath. Thanks to this modification, the microcement participation could be reduced by 50% with the simultaneously improved quality of the most important technological parameters of fresh and hardened cement slurry. The basic and modified recipes were analyzed. The following parameters of the slurry were determined: rheology, filtration, water settlement, and time of densification. The influence of the modified slurry on the parameters describing the microstructure of the hardened slurry was analyzed for the hardened slurry (i.e., porosimetric porosity and microtomographic porosity). The microstructure of a sample fracture was also investigated. The analyses were conducted for recipes of slurries to be used for sealing wells at a temperature of 40°C and pressure of 10 MPa.
Źródło:
AGH Drilling, Oil, Gas; 2018, 35, 3; 433-442
2299-4157
2300-7052
Pojawia się w:
AGH Drilling, Oil, Gas
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Cement slurries used in drilling – types, properties, application
Autorzy:
Pikłowska, Anna
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1179537.pdf
Data publikacji:
2017
Wydawca:
Przedsiębiorstwo Wydawnictw Naukowych Darwin / Scientific Publishing House DARWIN
Tematy:
cement grout
cement slurry
cementing
chemical composition
drilling
Opis:
The cement slurry is formed by mixing water with Portland cement or with a mixture of cement containingf various additives. The most important goal of cementing boreholes is to counter the inflow of water into productive levels of rocks with oil and gas. Physico-chemical conditions in borehole have a major effect on the properties of the grouts (bonding, hardening and durability). The most important of these are increased temperature and pressure as well as the presence of reservoir waters, drilling mud and gas migration. The article specifies the requirements for cement grouts used in drilling. The formation process and various types of cement have been characterized due to their phase composition and chemical and mineralogical composition. The treatment methods for the cements of drilling cements are also given. Finally, examples of drilling in the Polish Lowlands are illustrated as a sample of many factors affecting the type, properties and application of cement.
Źródło:
World Scientific News; 2017, 76; 149-165
2392-2192
Pojawia się w:
World Scientific News
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
Tytuł:
Application of fluidal ashes as a component of cement slurry used in carbon dioxide injection wells - possibility analysis
Autorzy:
Formela, M.
Gonet, K.
Stryczek, S.
Wiśniowski, R.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/298795.pdf
Data publikacji:
2018
Wydawca:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydawnictwo AGH
Tematy:
cement slurry
CCS
fluidal ashes
carbon dioxide
Opis:
One of the most important environmental issues bothering scientists nowadays are greenhouse gases, mainly carbon dioxide, and the possibility of limiting their emission and utilization. Many countries have been actively trying to limit the greenhouse gases emission, mainly carbon dioxide, and implement the Carbon Capture and Storage (CCS) technology for years. One of the essential aspects of geological injection is constant monitoring of carbon dioxide, especially its pressure and temperature. Those parameters have an impact on viscosity, density and phase alterations during the flow. It is of vital importance to maintain the supercritical state of the fluid because it is the most efficient way of CO2 storage. The negative impact of CO2 on the properties of the cement slurry may disturb the exploitation of the well and create considerable hazard for the geological storage of carbon dioxide. Therefore, the cement slurry should be appropriately selected and the role of CO2 in the development of technological properties of fresh and hardened cement slurry should be determined. The aim of this research is to select the most appropriate cement slurry composition exhibiting optimal properties with respect to the phase changes of carbon dioxide. The first part of the research consists in creating cement slurries of various compositions and investigating its thermal conductivity and sogginess under in-situ conditions. The second part concerns a possibility of utilization of fluidal ashes from combustion of lignite as a component of cement slurry.
Źródło:
AGH Drilling, Oil, Gas; 2018, 35, 1; 157-164
2299-4157
2300-7052
Pojawia się w:
AGH Drilling, Oil, Gas
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Technological parameters of innovative cement slurries used for sealing wellbores in shale formations
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Rzepka, M.
Stryczek, S.
Wiśniowski, R.
Kotwica, Ł.
Złotkowski, A.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/298705.pdf
Data publikacji:
2016
Wydawca:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydawnictwo AGH
Tematy:
cement slurry
well cementing
sealing ceasing
shale formations
Opis:
In the years 2014–2016 two scientific units, i.e. Faculty of Drilling, Oil and Gas, AGH UST and Oil and Gas Institute – National Research Institute cooperated on the realization of a project called Optidrilltec. A group of innovative recipes of slurries to be used for sealing wellbores in shale formations were worked out. Both fresh and hardened cement slurries should meet restrictive technological requirements, therefore this issue was in the focus of the conducted research. Laboratory experiments were performed on high-class research and control/measurement equipment, thanks to which innovative recipes of cement slurries for sealing casing in shale gas formations could be worked out. These recipes comply with standards and can be successfully used as read-made applications for sealing casing installed in shale formations.
Źródło:
AGH Drilling, Oil, Gas; 2016, 33, 4; 781-800
2299-4157
2300-7052
Pojawia się w:
AGH Drilling, Oil, Gas
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Wpływ skażenia zaczynu cementowego płuczką wiertniczą i cieczą buforową na jego wiązanie
The effects of cement slurry contamination with the drilling mud and spacer fluid on its setting
Autorzy:
Kędzierski, Miłosz
Rzepka, Marcin
Kremieniewski, Marcin
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1834965.pdf
Data publikacji:
2019
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
cementowanie otworu wiertniczego
właściwości reologiczne
czas wiązania
zaczyn cementowy
skażenie zaczynu cementowego
borehole cementing
rheological properties
setting time
cement slurry
cement slurry contamination
Opis:
W artykule przedstawiono wyniki badania wpływu skażenia zaczynu cementowego przez płuczkę wiertniczą i ciecz buforową na proces wiązania zaczynu cementowego oraz badania kompatybilności zaczynu cementowego z różnymi rodzajami płuczek wiertniczych. Badania obrazujące proces wiązania zaczynu cementowego skażonego przez płuczkę wiertniczą i ciecz buforową miały na celu określenie wpływu pozostałości z niedokładnie usuniętych cieczy wyprzedzających na parametry powstałego kamienia cementowego, a co się z tym wiąże – na szczelność płaszcza cementowego. W celu przeprowadzenia badań sporządzone zostały mieszaniny zaczynu wytypowanego na podstawie danych otworowych oraz z dodatkiem płuczki bądź cieczy buforowej. Badania zostały podzielone na dwa etapy. Pierwszym etapem było przeprowadzenie przy użyciu aparatu Vicata wstępnych badań czasu wiązania zaczynu uszczelniającego z dodatkiem płuczki wiertniczej oraz cieczy buforowej w ilościach: 10%, 20%, 30% oraz 40%. Zastosowany podczas uszczelniania kolumny rur 13⅜ calowych „czysty” zaczyn cementowy posiadał czas wiązania: 2 godz. 45 min – początek wiązania (pw) oraz 4 godz. – koniec wiązania (kw). Skażenie zaczynu cementowego 10-procentową ilością płuczki wiertniczej spowodowało wydłużenie czasu początku wiązania do 4 godzin, a końca wiązania do 6 godzin. Kolejne ilości dodanej płuczki wiertniczej wydłużały czasy wiązania i przy dodatku 40% płuczki wiertniczej uzyskano czas początku wiązania wynoszący 11 godzin i czas końca wiązania aż 14 godzin. Dodatek buforu również powodował wydłużenie czasu wiązania, jednak zmiany czasu nie były tak wyraźne. Badania skażenia zaczynu cementowego przez płuczkę wiertniczą wykazały, że zwiększenie ilości procentowej płuczki w wiążącym zaczynie wpływa na pogorszenie parametrów reologicznych zaczynu. W drugim etapie zbadano kompatybilność zaczynu cementowego i płuczki wiertniczej. Podczas prowadzenia badań użyto płuczki polimerowo-potasowej jako płuczki bazowej, następnie zbadano dodatek płuczki glikolowej oraz krzemianowej. Na podstawie badań zauważalne jest obniżenie lepkości plastycznej oraz podniesienie się wartości granicy płynięcia wraz ze wzrostem skażenia zaczynu wszystkimi płuczkami wiertniczymi.
The article presents the results of investigation of the effects of cement slurry contamination with drilling mud and spacer fluid on the setting time and the testing of cement slurry compatibility with various types of drilling mud. The studies showing the setting of cement slurry contaminated with drilling mud and spacer fluid were aimed at determining the impact of residues from inaccurately removed spacers or preflushes on the parameters of cement stone and tightness of cement sheath. In order to carry out the tests, mixtures of cement slurry selected on the basis of the borehole data and the addition of mud and spacer fluid were prepared. The tests were divided into two stages. The first one consisted in the preliminary testing of the setting time of cement slurry with the addition of drilling mud and spacer fluid using the Vicat apparatus in quantities: 10%, 20%, 30%, and 40%. The setting time of “clean” cement slurry used in sealing of the 13⅜” casing column was as follows: initial setting time (IST) – 2 hours and 45 minutes, final setting time – 4 hours (FST). Contamination of the cement slurry with 10% of drilling mud resulted in the elongation of the initial setting time to 4 hours, and the final setting time to 6 hours. Subsequent quantities of added drilling mud prolonged setting times and when 40% of the drilling mud was added, the initial setting time amounted 11 hours, while final setting time – to 14 hours. Addition of the spacer fluid also resulted in a longer setting time, but the time changes were not as pronounced. Investigations on the contamination of cement slurry with a drilling mud showed that the increase in the percentage of mud in the binding slurry results in the deterioration of the rheological parameters of the cement slurry. In the second stage, the compatibility of cement slurry and drilling mud was examined. During the studies, a polymer – potassium mud was used as a base mud, then the addition of glycol mud and silicate mud was examined. The studies show a decrease in plastic viscosity and an increase in the yield point concurrent with an increase in cement slurry contamination with all drilling muds.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2019, 75, 11; 691-699
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
New-generation sealing slurries for borehole injection purposes
Zaczyny uszczelniające nowej generacji do iniekcji otworowej
Autorzy:
Stryczek, S.
Gonet, A.
Wiśniowski, R.
Złotkowski, A.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/218796.pdf
Data publikacji:
2015
Wydawca:
Polska Akademia Nauk. Czytelnia Czasopism PAN
Tematy:
cement slurry
fluid ash
geopolymers
zaczyn uszczelniający
popiół fluidalny
geopolimery
Opis:
The development of techniques and technologies thanks to which parameters of the ground medium can be modified makes specialists look for new recipes of geopolymers – binders for the reinforcing and sealing of unstable and permeable grounds. The sealing slurries are expected to meet a number of strict requirements, therefore it is important to find new admixtures and additives which could modify the fresh and hardened slurry. Special attention has been recently paid to the fluid ash – a by-product of the combustion of hard coals. However, the use of this additive is associated with the application of appropriate superplastifier. Laboratory analyses of rheological parameters of fresh sealing slurries and the ways of improving their liquidity by a properly selected third-generation superplastifier are presented in the paper. The slurries were based on Portland cement CEM I, milled granulated large-furnace slag and fly ash from fluidized-bed combustion of hard coal.
Rozwój technik i technologii modyfikacji parametrów ośrodka gruntowego wymusza ciągłe poszukiwanie nowych receptur geopolimerów używanych jako spoiwa do wzmacniania i uszczelniania gruntów niestabilnych i przepuszczalnych. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom spełnienia przez zaczyn uszczelniający szereg rygorystycznych wymagań należy poszukiwać nowych domieszek i dodatków modyfikujących jego parametry w stanie świeżym i stwardniałym. Szczególne znaczenie w ostatnich czasach nabiera wzbogacenie receptur o dodatek popiołów fluidalnych ze spalania węgli kamiennych. Aplikacja tego dodatku wymaga jednak uplastycznienia zaczynu uszczelniającego właściwym superplastyfikatorem. W artykule przedstawiono badania laboratoryjne parametrów reologicznych świeżych zaczynów uszczelniających, w aspekcie poprawy ich płynności przez doświadczalne dobranie superplastyfikatora trzeciej generacji. Zaczyny sporządzono w oparciu o cement portlandzki CEM I, mielony granulowany żużel wielkopiecowy oraz popiół lotny z fluidalnego spalania węgla kamiennego.
Źródło:
Archives of Mining Sciences; 2015, 60, 4; 931-940
0860-7001
Pojawia się w:
Archives of Mining Sciences
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Badania zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w podziemnych magazynach wodoru w sczerpanych złożach węglowodorów
Research of cement slurries for sealing casing strings in underground hydrogen storage facilities in depleted hydrocarbon reservoirs
Autorzy:
Rzepka, Marcin
Kędzierski, Miłosz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/31343917.pdf
Data publikacji:
2023
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
kamień cementowy
magazynowanie wodoru
cement slurry
cement stone
hydrogen storage
Opis:
Prezentowany artykuł omawia zagadnienia dotyczące technologii zaczynów cementowych proponowanych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w podziemnych magazynach wodoru w sczerpanych złożach węglowodorów. Do badań laboratoryjnych wytypowano dziesięć receptur zaczynów zawierających różne dodatki i domieszki (m.in. nanomateriały, tj. nano-SiO2, nano-Al2O3, lateksy, polimery wielkocząsteczkowe). Badania receptur prowadzono w temperaturze 60°C pod ciśnieniem 25 MPa, stosując w składach zaczynów domieszkę odpieniającą, upłynniającą, antyfiltracyjną oraz opóźniacz wiązania. Badania wykonywano na dwóch rodzajach cementów: portlandzkim CEM I 42,5 oraz wiertniczym klasy G. Określano parametry technologiczne świeżych i stwardniałych zaczynów cementowych, badając: gęstość, odstój wody (wolną wodę), reologię, czasy gęstnienia, a także wytrzymałość na ściskanie, porowatość oraz szczelność rdzeni cementowych względem wodoru. Płynne zaczyny cementowe posiadały prawidłowe parametry technologiczne (były dobrze przetłaczalne w warunkach HPHT, a ich gęstości wynosiły 1,80–1,91 g/cm3 ). Wytrzymałości na ściskanie stwardniałych zaczynów cementowych po okresie od 2 dni do 28 dni hydratacji, zwłaszcza w przypadku próbek z dodatkiem nanokomponentów, przyjmowały bardzo wysokie wartości (po 28 dniach przekraczając 40 MPa). Próbki kamieni cementowych posiadały bardzo niską zawartość porów kapilarnych, co ogranicza możliwość tworzenia się kanalików w płaszczu cementowym otworu wiertniczego. W większości próbek pory o najmniejszych rozmiarach (poniżej 100 nm) stanowiły zdecydowaną większość (powyżej 95–97%) ogólnej ilości porów występujących w matrycy cementowej. Najkorzystniejsze parametry technologiczne uzyskano w przypadku próbek zawierających nano-SiO2 (nanokrzemionkę), a optymalny współczynnik wodno-cementowy dla takich zaczynów kształtował się na poziomie około 0,46–0,48 – w zależności od rodzaju zastosowanego cementu. Najniższe wartości przenikalności dla wodoru zanotowano dla receptur zawierających nanokrzemionkę (nano-SiO2). Receptury o najlepszych parametrach technologicznych, zawierające nanokomponenty (po wykonaniu szczegółowych testów), będą mogły znaleźć zastosowanie podczas uszczelniania rur okładzinowych w otworach wierconych w celu magazynowania wodoru.
The article presents issues related to the technology of cement slurries for sealing casing pipes in underground hydrogen storage facilities in depleted hydrocarbon reservoirs. Ten recipes of slurries containing various ingredients (including nanomaterials, i.e. nanoSiO2, nano-Al2O3, latexes, high-molecular polymers) were selected for laboratory tests. The tests were carried out at a temperature of 60°C and a pressure of 25 MPa, using defoaming, fluidizing, antifiltration admixtures and setting time retardant in the slurry compositions. The tests were carried out on two types of cement: Portland CEM I 42.5 and class G drilling cement. Technological parameters of fresh and hardened cement slurries were determined by examining the following: density, water retention (free water), rheology, thickening times as well as compressive strength, porosity and hydrogen tightness of cement cores. The liquid cement slurries had the correct technological parameters (they were well pumpable under HPHT conditions and their densities ranged from 1.80–1.91 g/cm3 ). The compressive strength of cement stones in the period from 2 days to 28 days of hydration, especially for samples with the addition of nanocomponents, was very high (after 28 days exceeding 40 MPa). The samples of cement stones had a very low content of capillary pores, which limits the possibility of forming channels in the cement sheath of the borehole. For most samples, the smallest pores (below 100 nm) accounted for the vast majority (over 95–97%) of the total number of pores in the cement matrix. The most favorable technological parameters were obtained for samples containing nano-SiO2 (nanosilica) and the optimal water-cement ratio for such slurries was around 0.46–0.48, depending on the type of cement used. The lowest hydrogen permeability values were obtained for formulations containing nanosilica (nano-SiO2). Recipes offering the best technological parameters, containing nanocomponents (after detailed tests), may be used when sealing casing pipes in holes drilled for hydrogen storage.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2023, 79, 4; 244-251
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Badania nad opracowaniem zaczynów cementowych do podziemnego magazynowania wodoru w kawernach solnych
Research on the development of cement slurries for underground hydrogen storage in salt caverns
Autorzy:
Kędzierski, Miłosz
Rzepka, Marcin
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/31343957.pdf
Data publikacji:
2023
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
kawerny solne
zaczyn cementowy
podziemny magazyn wodoru
energia odnawialna
szczelność stwardniałych kamieni cementowych
salt caverns
cement slurry
underground hydrogen storage
renewable energy
hardened cement slurry tightness
Opis:
Artykuł przedstawia wyniki badań nad opracowaniem zaczynów cementowych przeznaczonych do podziemnego magazynowania wodoru w kawernach solnych. Receptury cementowe opracowane zostały w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających. Badania przeprowadzono dla temperatury 45°C i ciśnienia 10 MPa. W badanych zaczynach cementowych jako spoiwo wiążące zastosowano cement wiertniczy G. Zaczyny cementowe sporządzano na solance o pełnym nasyceniu o gęstości 1,2 g/cm3 ze względu na bezpośrednią obecność soli w otworze. Do solanki dodawano kolejno środki: odpieniający, upłynniający i obniżający filtrację. Pozostałe składniki: mikrocement, gips modelowy oraz cement mieszano ze sobą i wprowadzano następnie do wody zarobowej. W przypadku każdego zaczynu cementowego wykonywano badania parametrów technologicznych, takich jak: właściwości reologiczne, gęstość, rozlewność, odstój wody oraz czas gęstnienia zaczynu. Przeprowadzano również badania wytrzymałości na ściskanie po 2 dniach oraz po 3, 5 i 8 miesiącach, a także pomiar porowatości stwardniałych zaczynów cementowych po 8 miesiącach deponowania we w pełni nasyconej solance. Na opracowanych zaczynach wykonano również badanie szczelności stwardniałego zaczynu cementowego dla wodoru. Opracowane zaczyny cementowe charakteryzowały się dobrymi parametrami reologicznymi oraz zerowym odstojem wody. Gęstości zaczynów cementowych wahały się w przedziale od 1900 kg/m3 do 1910 kg/m3. Wszystkie zbadane stwardniałe zaczyny cementowe charakteryzowały się zwartą mikrostrukturą o niskiej zawartości makroporów. Udział porów o średnicy powyżej 10 000 nm wyniósł od 1,9% do 2,5% ilości wszystkich porów. Natomiast udział porów o średnicy poniżej 100 nm w całej matrycy stwardniałego zaczynu cementowego wyniósł od 95,9% do 96,9%. Średni strumień objętości przepływu wodoru przez stwardniały zaczyn cementowy miał wartość od 0,686 cm3/min do 6,85 cm3/min. Dla ustabilizowanych wartości strumienia objętości przepływu obliczono współczynniki przepuszczalności. Średnie wartości współczynnika przepuszczalności dla stwardniałego zaczynu cementowego wynosiły od 0,0000281 mD do 0,000284 mD, co świadczy o dobrej szczelności uzyskanych stwardniałych zaczynów cementowych.
The article presents the results of research on the development of cement slurries intended for the underground storage of hydrogen in salt caverns. Laboratory tests of cement slurries were carried out at the Oil and Gas Institute – National Research Institute. The tests were carried out at a temperature of 45°C and a pressure range of 10 MPa. Cement slurries were prepared on the basis of class G drilling cement. The cement slurries were prepared on fully saturated brine with a density of 1.2 g/cm<sup>3</sup> due to the direct presence of salt in the well. The following agents were added to the brine: defoamers, liquefying agents and fluid loss control. The remaining ingredients –:microcement, model gypsum and cement – were mixed together and then added to the mixing water. The cement slurries were tested for rheological parameters, density, free water, fluidity, filtration and thickening time. Compressive strength tests were carried out after 2 days and 3, 5 and 8 months as well as measurement of porosity of hardened cement slurry after 8 months of depositing fully saturated brine. For 3 compositions, a test of the tightness of the cement stone for hydrogen was also carried out. The developed cement slurries were characterised by good rheological parameters and no free water. The densities of tested slurries ranged from 1900 kg/m<sup>3</sup> to 1910 kg/m<sup>3<sup> . All tested hardened cement slurries featured a compact microstructure with a low content of macropores. The share of pores with a diameter above 10 000 nm ranged from 1.9 to 2.5% of all pores. On the other hand, pores with a diameter below 100 nm in the entire cement stone matrix ranged from 95.9 to 96.9%. The average hydrogen volumetric flow rate through the cement stone ranged from 0.686 cm<sup>3</sup>/min do 6.85 cm<sup>3</sup>/min. Permeability coefficients were calculated for stabilised values of flow rate. The average value of the permeability coefficient for cement stone ranged from 0.0000281 mD to 0.000284 mD, which proves that the obtained hardened cement slurries are sufficiently tight.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2023, 79, 2; 96-105
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Selecting recipes of cement slurry for sealing casing columns in wellbores used for CCS
Autorzy:
Formela, M.
Stryczek, S.
Wiśniowski, R.
Pikłowska, A.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/298986.pdf
Data publikacji:
2016
Wydawca:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydawnictwo AGH
Tematy:
cement sheath
cement slurry
cement corrosion
carbon capture and storage (CCS)
carbon dioxide
fly ashes
Opis:
Cement sheath serves primarily as a zonal isolation for the life of the well while protecting and supporting the casing. Nowadays, more and more solutions in the term of different cement slurries compositions appear on the market. One of them is application of fluid ashes as an alternative substitution of cement itself. The purpose of it is to overcome a challenging environment where a high concentration of corrosive gases or fluids exist. An example of that aggressive substance is carbon dioxide. Moreover, this is how it might reduce the cost of the cementing process. Laboratory research was conducted at the Drilling, Oil and Gas Faculty and Materials Science and Ceramics Faculty at AGH University of Science and Technology in Krakow.
Źródło:
AGH Drilling, Oil, Gas; 2016, 33, 3; 609-618
2299-4157
2300-7052
Pojawia się w:
AGH Drilling, Oil, Gas
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Prevention of gas migration in the area of the Carpathian Foothills in the laboratory tests
Autorzy:
Uliasz, M.
Kremieniewski, M.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/298834.pdf
Data publikacji:
2018
Wydawca:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydawnictwo AGH
Tematy:
gas migration
gas exhalation
Carpathian Foothills
drilling fluids
drilling mud
cement slurry
Opis:
In the area of the Carpathian Foothills, gas exhalations are a frequently observed phenomenon. It is connected with the presence of many shallow gas horizons in the autochthonous Miocene. In addition, gas migration effect is intensified due to the complicated geological structure in this region. During drilling boreholes, one of the most important requirements is to ensure adequate tightness in the annular space. In connection with the above, laboratory tests were carried out in the Oil and Gas Institute - National Research Institute, whose aim was to assess the impact of applied drilling fluids on the degree of sealing the annular space on the contact hardened cement slurry - rock formation, for specific geological and technical conditions. The result of the conducted research work was a modification of the composition of washing fluids in terms of improving the efficiency of their impact on the wall of borehole and removal of mudcake formed by the drilling muds, as well as modification of cement slurry formulations by application appropriate additives to prevent gas migration. During research work have been indicated potential causes of gas migration from the annular space in the selected holes drilled in the Carpathian Foothills and preventive actions aimed at reduction gas migration and exhalation.
Źródło:
AGH Drilling, Oil, Gas; 2018, 35, 1; 19-30
2299-4157
2300-7052
Pojawia się w:
AGH Drilling, Oil, Gas
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Poprawa stabilności sedymentacyjnej zaczynu cementowego
Improvement of the sedimentation stability of cement slurry
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835429.pdf
Data publikacji:
2017
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
stabilność sedymentacyjna
zaczyn cementowy
struktura izotropowa
sedimentation stability
cement slurry
isotropic microstructure
Opis:
Prawidłowy dobór parametrów zaczynu cementowego w dużej mierze decyduje o skuteczności zaizolowania przestrzeni międzyrurowej i pozaruruowej. Należy mieć na uwadze fakt, że wymagania dotyczące parametrów zaczynów uszczelniających są zróżnicowane w zależności od wielu czynników, do których należy także konstrukcja i przeznaczenie otworu wiertniczego. Jednolita struktura płynnego zaczynu oraz powstałego po związaniu płaszcza cementowego jest istotna z punktu widzenia szczelności otworu wiertniczego. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w celu poprawy stabilności sedymentacyjnej zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w kierunkowych i poziomych otworach wiertniczych. Podczas badań laboratoryjnych wykorzystywano stosowane dotychczas oraz nowe środki zapobiegające segregacji ziaren zaczynu cementowego. Zrealizowane prace badawcze mające na celu określenie możliwości poprawy stabilności sedymentacyjnej zaczynu skutkowały wytypowaniem grupy środków przeznaczonych do zaczynów mających tendencję do segregacji drobnych frakcji. Opracowane składy charakteryzują się homogeniczną strukturą płynnego zaczynu cementowego, który nie wykazuje tendencji do segregowania ziaren pod wpływem sił grawitacji. Powstały z takiego zaczynu płaszcz cementowy posiada izotropową mikrostrukturę o jednakowych parametrach mechanicznych i fizykomechanicznych w całym odcinku uszczelnianego interwału.
Appropriate selection of cement slurries properties largely determines the effectiveness of the insulate of inter-tubular and annular space. It is important to bear in mind that the requirements of cement slurries parameters vary, depending on many factors, which also include the construction and purpose of the borehole. Uniform texture, of both fresh cement slurry and cement sheath after setting, is important for tightness of the well. The article presents the laboratory test results that were conducted with the purpose of improving the sedimentation stability of cement slurries for sealing off casing for directional and horizontal drilling. During the laboratory tests, previously used and novel additives to prevent segregation of cement slurries grains were applied. Accomplished research for determined opportunities to improve the sedimentation stability of cement slurries, resulted in the selection of the additives dosed to cement slurries, which tend to segregate fine fractions. Developed recipes were characterized by the homogeneous structure of fresh cement slurries, which do not tend to segregate the grains due to the gravitational forces. Obtained cement sheath was characterized by isotropic microstructure of the same mechanical and physiomechanical parameters throughout the whole sealing intervals.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2017, 73, 4; 242-249
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
Tytuł:
Cement slurries for sealing casing in boreholes with increased risk of gas migration
Zaczyny cementowe do uszczelniania otworów o podwyższonym ryzyku migracji gazu
Autorzy:
Rzepka, Marcin
Kremieniewski, Marcin
Kędzierski, Miłosz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835094.pdf
Data publikacji:
2019
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
cement slurry
cement sheath
gas migration
cement thickening
zaczyn cementowy
kamień cementowy
migracja gazu
wiązanie cementu
Opis:
A cement job is one of the most important operations carried out during the drilling of wells. Further functioning of the well depends on the correct execution of the cement job (for instance, in case of a failed cement job, further hydrocarbon deposit production may turn to be difficult or simply impossible). The article presents the issues of the cement slurry technology deployed for sealing shallow boreholes with an increased risk of shallow gas migration. Oil and Gas Institute – National Research Institute has developed a number of cement slurry formulations characterized by properly adjusted density, gelling and bonding time, which will allow the creation of a tight barrier in the borehole annulus that prevents the production fluid from leaking to the surface. Properly modified (with the aid of natural rubber latex or nanosilica) cement slurries based on Portland cement CEM I 42.5 are suitable for use in cement jobs carried out in shallow drilling wells. Particularly advantageous technological parameters have been obtained for cement slurries containing about 0.5–1% nano-SiO2. The optimal water-cement ratio for these formulas was at the level of about 0.50–0.52. Both latex-containing and nano- SiO2-containing samples were characterized by a very advantageous course of the gelation plot (static build-up of gel strength). Their TT transition times amounted to several tens of minutes (which is a proof of high ability to prevent gas migration from shallow gas accumulations). Bonding times of the tested slurries can be successfully controlled using acceleration agents commonly used in the industry. Slurries that had been tested using the Vicat apparatus were characterized by a bonding time in the range from approximately 100 up to 280 minutes. As a result, depending on the anticipated length of the cementing job, the required bonding time can be appropriately adjusted. Compressive strength after 7 days of hydration was high (for samples with the addition of latex, they were about 22–23 MPa, for nano- SiO2 slurries around 29–31 MPa). Due to their good technological parameters, the cement slurries developed at Oil and Gas Institute – NRI could be used in the process of cementing casing strings, e.g. in the Carpathian Foreland, where there is a shallow gas accumulation hazard.
Zabieg cementowania rur okładzinowych jest zaliczany do najważniejszych operacji przeprowadzanych podczas wykonywania otworu wiertniczego. Od jego prawidłowego przebiegu zależy dalsze funkcjonowanie odwiertu (np. w przypadku nieudanego cementowania rur późniejsza eksploatacja złoża może okazać się utrudniona lub wręcz niemożliwa).W artykule przedstawione zostały zagadnienia technologii zaczynów cementowych służących do uszczelniania płytkich otworów wiertniczych o podwyższonym ryzyku wystąpienia migracji gazu. W Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym opracowano szereg receptur zaczynów cementowych charakteryzujących się odpowiednio dobraną gęstością, czasem żelowania i wiązania, co pozwala na wytworzenie w otworze wiertniczym szczelnej bariery uniemożliwiającej przedostawanie się medium złożowego na powierzchnię. Odpowiednio zmodyfikowane (za pomocą lateksu lub nanokrzemionki) zaczyny cementowe na bazie cementu portlandzkiego CEM I 42,5 z powodzeniem nadają się do zastosowania w pracach cementacyjnych prowadzonych w płytkich otworach wiertniczych. Szczególnie korzystne parametry technologiczne uzyskano dla zaczynów cementowych zawierających około 0,5–1% nano-SiO2. Optymalny współczynnik wodno-cementowy kształtował się dla tych receptur na poziomie około 0,50–0,52. Zarówno próbki zawierające lateks, jak i te zawierające nano-SiO2 cechowały się bardzo korzystnym przebiegiem krzywej żelowania (narastania statycznej wytrzymałości strukturalnej). Ich czasy przejścia (transition time) TT wynosiły kilkadziesiąt minut (co świadczy o wysokiej zdolności do zapobiegania migracji gazu z płytkich horyzontów produktywnych). Czasy wiązania badanych zaczynów można z powodzeniem regulować za pomocą powszechnie używanych w przemyśle środków przyspieszających. Testowane na aparacie Vicata zaczyny posiadały czasy początku wiązania w przedziale od około 100 do 280 minut. Powoduje to, że w zależności od przewidywanej długości zabiegu cementowania można odpowiednio dobrać wymagany czas wiązania zaczynu. Wytrzymałości na ściskanie po 7 dniach hydratacji przyjmowały wysokie wartości (dla próbek z dodatkiem lateksu wynosiły one około 22–23 MPa, dla zaczynów z nano-SiO2 – około 29–31 MPa). Zaczyny cementowe opracowane w INiG – PIB z uwagi na swe dobre parametry technologiczne mogłyby znaleźć zastosowanie w procesie cementowania kolumn rur okładzinowych, np. na obszarze przedgórza Karpat, gdzie występuje duże ryzyko pojawienia się migracji gazu.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2019, 75, 9; 562-570
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Poprawa szczelności płaszcza cementowego za pomocą innowacyjnych dodatków antymigracyjnych
Improving the cement sheath sealing by innovative gas migration control additives
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Rzepka, M.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835241.pdf
Data publikacji:
2018
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
migracja gazu
zaczyn cementowy
środki zapobiegające migracji gazu
cementowanie otworów wiertniczych
parametry zaczynu
wiertnictwo
gas migration
cement slurry
gas migration control additives
well cementing
cement slurry parameters
drilling
Opis:
Podczas wiercenia otworów bardzo istotne jest uzyskanie odpowiedniej szczelności po odwierceniu i zacementowaniu otworu. Wyeliminowanie niekontrolowanych przepływów mediów gazowych w przestrzeni pierścieniowej możliwe jest poprzez uszczelnienie określonego interwału odpowiednio zaprojektowanym zaczynem cementowym. Aby uzyskać takie uszczelnienie należy odpowiednio zaprojektować recepturę zaczynu poprzez przeprowadzenie badań, a następnie odpowiedni dobór dodatków i domieszek do zaczynów. Dostępne w ostatnich latach innowacyjne dodatki przeciwdziałające migracji gazu poddane zostały badaniom w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym w celu określenia ich wpływu na parametry technologiczne zaczynu cementowego, a tym samym w celu określenia poprawy szczelności płaszcza cementowego. Dostępne dodatki antymigracyjne to głównie polimery wielkocząsteczkowe. Środki takie z reguły powinny wywierać korzystny wpływ na ograniczenie lub wyeliminowanie możliwości zachodzenia niekontrolowanych przepływów gazu przez wiążący i związany zaczyn cementowy. Jednak bez wykonania szczegółowych badań parametrów technologicznych zaczynów cementowych z wprowadzanymi na rynek środkami nie jest możliwe ich stosowanie w warunkach otworowych. W związku z powyższym w artykule przedstawiono wyniki prac nad oceną parametrów technologicznych zaczynów cementowych z innowacyjnymi środkami antymigracyjnymi. Celem realizowanych prac badawczych było sprawdzenie działania dodatków oraz modyfikacje zaczynów, mające na celu poprawę szczelności płaszcza cementowego wskutek odpowiedniego doboru receptur dla danych warunków otworowych. Oczekiwane rezultaty uzyskano poprzez zastosowanie dostępnych dodatków przeciwdziałających migracji gazu przez świeży i stwardniały zaczyn cementowy. Prowadzone prace badawcze miały na celu określenie skuteczności w przeciwdziałaniu migracji gazu zaczynów modyfikowanych przy użyciu nowych środków oraz ich wpływu na poprawę szczelności płaszcza cementowego.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2018, 74, 6; 457-464
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Zaczyny cementowe z dodatkiem nanokomponentów do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych o głębokości końcowej około 1000–2000 metrów
Cement slurries with the nanocomponents for sealing casing columns in boreholes with a final depth of 1000–2000 meters
Autorzy:
Rzepka, Marcin
Kędzierski, Miłosz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1834967.pdf
Data publikacji:
2019
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
nanokrzemionka
zaczyn cementowy
stwardniały zaczyn cementowy
wytrzymałość mechaniczna
nanosilica
cement slurry
set cement
mechanic strength
Opis:
Tak jak w każdej dziedzinie nauki, tak również w wiertnictwie konieczne jest stałe dążenie do tworzenia nowych, zmodernizowanych produktów. Dlatego też zarówno na świecie, jak i w Polsce trwają nieprzerwanie badania mające na celu uzyskanie trwalszych, szczelniejszych czy też bardziej ekologicznych materiałów wiążących. Coraz częściej poszukiwane są innowacyjne rozwiązania, które pozwolą na otrzymywanie jak najwyższej klasy produktów wiążących. Ostatnio synonimem rozwoju i postępu stała się nanotechnologia – dynamicznie rozwijający się dział nauki zajmujący się zarówno projektowaniem, tworzeniem, jak i badaniem struktur o wielkości rzędu nanometrów (miliardowych części metra). Kamień cementowy utworzony jest m.in. z małych ziaren uwodnionych krzemianów wapnia i dużych kryształków uwodnionych produktów hydratacji, między którymi znajdują się przestrzenie porowe. Jest to miejsce, w którym mogą się z powodzeniem upakować drobne ziarenka nanocząsteczek, powodując zmniejszenie porowatości i przepuszczalności matrycy cementowej. W artykule zamieszczono wyniki badań przykładowych receptur zaczynów cementowych (zawierających od 0,5% do 1% nanokrzemionki) przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych o głębokości końcowej około 1000–2000 metrów. Receptury zaczynów opracowano w INiG – PIB. Zaczyny posiadały gęstość około 1870 kg/m3 , a ich czasy gęstnienia dobrano odpowiednio do danych warunków geologiczno-technicznych. Próbki kamieni cementowych uzyskane z zaczynów z nanokomponentami cechowały się bardzo niską (jedynie około 2%) zawartością porów kapilarnych. Pory o najmniejszych rozmiarach (poniżej 100 nm) stanowiły zdecydowaną większość (powyżej 95%) ogólnej ilości porów występujących w matrycy cementowej, co świadczy o bardzo niskiej przepuszczalności dla medium złożowego. Wczesne wytrzymałości na ściskanie wynoszące 3,5 MPa (na podstawie badania na ultrasonograficznym analizatorze cementu) zaczyny uzyskiwały po czasach od około 7½ godziny do 14 godzin. Po tym okresie kamień cementowy jest na tyle mocny, że możliwe jest dalsze prowadzenie prac w otworze. Wytrzymałości na ściskanie kamieni cementowych po 28 dniach hydratacji przyjmowały bardzo wysokie wartości, dochodzące nawet do 38 MPa (wytrzymałości te znacznie przekraczały wyniki uzyskiwane dla zaczynów konwencjonalnych). Przyczepność do rur stalowych po 28 dniach hydratacji była bardzo wysoka i wyniosła około 6 MPa. Potwierdzeniem niezwykle zwartej mikrostruktury próbek z nano-SiO2 mogą być fotografie próbek zaczynów wykonane za pomocą mikroskopii skaningowej. Widać na nich zbitą matrycę cementową o bardzo małej przepuszczalności.
As in every field of science, drilling also requires a constant effort to develop new, modernized products. Both in the world and in Poland research is therefore continually under way to obtain more durable, tighter or more ecological binding materials. Innovative solutions are increasingly being sought to produce the highest quality binding materials possible. Recently, nanotechnology has become a synonym for devel- opment and progress – a dynamically developing branch of science, dealing with both designing, creating and testing nanometer-scale (billionths of a meter) structures. Cement stone is formed, among others, from small grains of hydrated calcium silicates and large crystals of hydrated hydration products between which there are pore spaces. It is a place where fine grains of nanoparticles can be successfully packed, causing a decrease in the porosity and permeability of the cement matrix. The article presents the results of testing cement slurries (containing from 0.5% do 1% of nanosilica) for sealing the casing columns in boreholes with a final depth of about 1000–2000 meters. Laboratory tests of cement slurries were carried out at Oil and Gas Institute – NRI, developing groups of cement slurry recipes with a density of approximately 1870 kg/m3 . Cement slurries had thickening times properly matched to given geological and technical conditions. Pore distribution of cement stone samples with nanoparticles were characterized by a small number of capillary pores (about 2%). Pores of the smallest sizes (below 100 nm), made up a vast majority (over 95%) of the total pores in the cement matrix, which prove their low permeability for reservoir fluids. The early compressive strengths of 3.5 MPa (based on an Ultrasonic Cement Analyzer) where obtained after about 7½ to 14 hours. After this period, the cement stone is strong enough to continue work in the borehole. Compressive strength after 28 days of hydration was very high, reaching even 38 MPa (these strengths were much higher than those obtained for conventional slurries). Adhesion to steel pipes after 28 days of hydration was very high and amounted to about 6 MPa. The extremely compact microstructure of the samples with nano-SiO2 is confirmed by scanning electron microscope images of cement samples. They show a compact cement matrix with very low permeability.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2019, 75, 11; 674-682
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
Tytuł:
Wpływ perlitu pylistego na własności technologiczne zaczynu cementowego
Effect of perlite admixture on technological properties of cement slurry
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Rzepka, M.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835339.pdf
Data publikacji:
2017
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
perlit ekspandowany
własności technologiczne zaczynu cementowego
szczelność płaszcza cementowego
drobne frakcje
stabilność sedymentacyjna
cement slurry
expanded perlite
technological properties of cement slurry
tightness of cement sheath
fine fractions
sedimentation stability
Opis:
W artykule przedstawiono wpływ domieszki perlitu pylistego na parametry zarówno świeżego, jak również stwardniałego zaczynu cementowego. Obecność perlitu w technologiach budowlanych znana jest już od dłuższego czasu, jednak w przemyśle naftowym nie był on wykorzystywany. Dlatego też postanowiono poddać badaniom zaczyny cementowe z domieszką najdrobniejszych frakcji perlitu, który określa się mianem perlitu pylistego bądź perlitu filtracyjnego. Środka tego użyto w celu regulacji parametrów technologicznych świeżego zaczynu cementowego oraz poprawy mikrostruktury płaszcza cementowego. Drobne frakcje dodatków i domieszek umożliwiają z reguły wypełnienie przestrzeni międzyziarnowych, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie szczelnej matrycy płaszcza cementowego. Wspomnieć należy, iż dodatkowa cecha perlitu, którą jest jego bardzo niski ciężar właściwy, umożliwia zaprojektowanie zaczynu cementowego o obniżonej gęstości. Jest to korzystne na przykład podczas uszczelniania horyzontów wykazujących prawdopodobieństwo ucieczek podczas prac rekonstrukcyjnych lub posiadających niskie gradienty szczelinowania. Jednak w tym celu stosowane są znacznie większe ilości tego środka. W trakcie realizacji prac badawczych, których celem było określenie wpływu domieszki perlitu na parametry technologiczne zaczynu cementowego, zastosowano perlit pylisty 0,5% w stosunku do ilości masy cementu. W celu wychwycenia zmian w parametrach zaczynów sporządzono receptury kontrolne. Określone zostały takie właściwości zaczynu jak: parametry reologiczne, filtracja, czas gęstnienia, odstój wody, stabilność sedymentacyjna. Dla próbek stwardniałych zaczynów określono wpływ domieszki na parametry mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie) i parametry fizykomechaniczne (przyczepność do rur stalowych i przyczepność do formacji skalnej). Dodatkowo stwardniały zaczyn cementowy poddano badaniom opisującym mikrostrukturę próbki i wykonano badania porowatości oraz przepuszczalności. W celu określenia wpływu domieszki perlitu pylistego na parametry zaczynu i powstałego z niego stwardniałego zaczynu, badania przeprowadzone zostały dla receptur przeznaczonych do uszczelniania otworów w warunkach otworowych o temperaturze od 30°C do 90°C oraz ciśnieniu od 5 MPa do 35 MPa.
The article presents the effect of perlite admixture on the parameters of fresh and set cement slurry. The presence of perlite in construction technologies has been known for a long time, however, in the oil industry, perlite has not been used. Therefore, it was decided to undertake research on cement slurries with the admixture of the finest fractions of perlite, which are called perlite dust or filter perlite. This agent was used to adjust the technological parameters of fresh cement slurry and enhance the microstructure of cement sheath. Fine fractions of filler additives and admixtures usually fill the intergranular space, which makes it possible to obtain a sealed matrix of the cement sheath. It should be mentioned that an additional feature of perlite, which is its very low specific gravity, is that it allows the design of a low density cement slurry. This is an advantage when, for example: sealing the horizons with probability of leakage during reconstruction work or low pressure gradient. However, much larger amounts of this agent are used for this purpose. During research, which were aimed at investigating the effect of perlite admixture on the technological parameters of the cement slurry, perlite dust was used in a specified (0.5%) amount to weight of cement. In order to detect the changes in the parameters of slurries, base cement slurry was prepared. The properties of the cement slurry such as: rheological parameters, fluid loss, thickening time, free water and sedimentation stability were determined. For samples of hardened cement slurry, the effect of the admixture on mechanical parameters (compressive strength), physico-mechanical parameters (adhesion to steel pipes and adhesion to rock formation) were determined. In addition, the set cement slurry was subjected to microstructure analysis and porosity and permeability tests were also performed. In order to determine the effect of dust perlite on the parameters of fresh and hardened cement slurry, tests were conducted for cement slurries designed to seal wells under hole conditions of 30°C to 90°C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2017, 73, 12; 943-952
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Zjawiska chemiczno-technologiczne podczas zabiegu cementowania otworu w aspekcie projektowania rur okładzinowych
Chemical-technological phenomena occurring during borehole cementing operations in terms of casing design
Autorzy:
Witek, Wiesław
Rzepka, Marcin
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/2143541.pdf
Data publikacji:
2021
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
cementowanie
rura okładzinowa
zaczyn cementowy
kamień cementowy
wiązanie zaczynu
cementing
casing
cement slurry
cement sheath
cement setting
Opis:
Projektowanie otworów wiertniczych jest zagadnieniem kompleksowym i wielowymiarowym zarówno pod względem liczby kwestii, jakie stoją do rozwiązania przed projektantem, jak też pod względem wymogów w zakresie inżynierii mechanicznej, środowiskowej oraz bezpieczeństwa publicznego. W niniejszym artykule dokonano przeglądu i oceny zjawisk oraz procesów chemicznych (nie zawsze prawidłowo ocenianych), jakie zachodzą w trakcie sporządzania zaczynu cementowego oraz po jego wytłoczeniu w trakcie tworzenia się struktury żelowej cementu i kamienia cementowego. W wyniku skomplikowanego chemicznie przebiegu procesu wiązania zaczynu powstaje nowa struktura rura–kamień cementowy–skała, która w specyficzny sposób tworzy określony rodzaj obciążeń i naprężeń w przestrzeni pierścieniowej, wywierając wpływ na zmianę rozkładu ciśnienia hydrostatycznego. Tego rodzaju zjawiska opisane w niniejszym artykule pozwalają na zrozumienie metodycznego podejścia do procesu projektowania rur, w szczególności w aspekcie zgniatania i rozrywania rur o średnicy >13⅜″ i cienkiej ściance (w IV reżimie obciążeń). Nie znaczy to, że wytrzymałość rur na rozrywanie nie jest istotną kwestią w projektowaniu rur, ale dotyczy to głównie otworów bardzo głębokich, natomiast zgniatanie i rozrywanie rur występuje w szczególnych (często nieprzewidywanych) przypadkach pełnego lub częściowego opróżnienia dla małej głębokości posadowienia rur. Artykuł oparty jest na bogatej literaturze fachowej, jak również na licznych badaniach, jakie prowadzi się w laboratoriach Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego w zakresie zaczynów cementowych i płuczek wiertniczych, a ponadto na stosownych doświadczeniach autorów artykułu – zarówno w zakresie projektowania zaczynów i nadzoru wykonania zabiegów cementowania, jak też projektowania i nadzoru prac związanych z realizacją wiercenia otworu, w tym zapuszczania i cementowania rur.
Borehole design is a complex and multidimensional question in terms of the number of issues to be resolved in terms of mechanical, environmental and public safety engineering requirements. In this article contains a review and evaluation of chemical phenomena and processes (not always correctly evaluated) that occur during the preparation of cement slurry and after its displacement during the formation of the gel structure of cement and cement sheath. As a result of the chemically complicated process of slurry gelation, a new structure is formed, i.e. steel pipe – sheath (cement stone) – a rock which in a specific way produces a specific type of load and stress in the annular space, and thus influences changes in hydrostatic pressure distribution. Such phenomena described in this article allow to understand the methodical approach to the process of designing pipes, especially in the aspect of collapse and burst of pipes with big diameter >13⅜″ and thin wall (in the 4th load regime). This does not mean that the tensile strength of pipes is not an important issue in pipe design, but it mainly concerns very deep boreholes, while collapse and burst of pipes occurs in special (often unforeseen) cases of full or partial evacuation for shallow pipe foundation in the hole. The article is based on extensive professional literature, as well as on numerous tests carried out at Oil and Gas Institute – National Research Institute on different types of cement slurries and drilling muds, and, moreover, on the relevant experience of the authors of the article, both in the field of slurry design and supervision of cement operations, as well as in the design and supervision of works related to drilling of various types of boreholes, including cement job and running casing.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2021, 77, 2; 92-105
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Technological Capabilities of Well Cementing
Autorzy:
Ivanova, Tatiana N.
Zasadzień, Michał
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/2064552.pdf
Data publikacji:
2021
Wydawca:
STE GROUP
Tematy:
cementing of casing string
isolation of water-bearing horizon
cement slurry injection
squeezing
Opis:
Cementing of casing string is a final operation before the next stage of well construction; it provides maximum operational life of the well. Cementing of casing string is carried out with the use of technology, based on squeezing of the whole volume of drilling mud by special grouting composition. The main purposes of cementing include isolation of water-bearing horizon, strengthening of borehole walls in unconsolidated and unstable rocks. Well cementing process is divided into five subsequent operations. Firstly, grouting mixture is prepared in concrete mixers (cementing units) with necessary water-to-cement ratio and additives. Secondly, prepared grouting solution is injected in a well. Thirdly, the solution is squeezed into the space between the casing pipes and wellbore walls. Then it is necessary to wait until the cement sheath is hardened. And at last, quality control is carried out. For convenient transportation, the equipment for well cementing is installed on the truck chassis (KAMAZ, URAL and etc.). All components are poured in concrete mixer, then the water is added and everything is being mixed until formation of uniform mass, which is later pumped in a well. Oil and Gas Industry Safety Regulations say that «calculated endurance of casing string cementing should not exceed 75% of time of cement thickening, established by laboratory tests». Therefore, it is necessary to carry out all operations of injection of fluids into the well as soon as possible without any incompliances of the cementing technology. With cementing material used and its water-to-cement ratio of 0.5, the average time of cement thickening is 120 minutes, according to laboratory tests. Therefore, a set of operations of injection of fluids should not exceed 90 minutes.
Źródło:
Multidisciplinary Aspects of Production Engineering; 2021, 4, 1; 465--478
2545-2827
Pojawia się w:
Multidisciplinary Aspects of Production Engineering
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Correlation of parameters describing microstructure of hardened cement slurry for the purpose of increasing tightness of cement mantle
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Stryczek, S.
Wiśniowski, R.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/298675.pdf
Data publikacji:
2014
Wydawca:
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydawnictwo AGH
Tematy:
permeability
porosity
hardened cement slurry
threshold diameter
threshold radius
threshold pressure
boundary effect
Opis:
The results of laboratory experiments on fresh cement slurries are presented in this paper. The samples of hardened cement slurry were hydrated for 28 days in wellbore-like conditions and then analyzed for parameters describing their microstructure. The obtained results created a basis for a correlation analysis of parameters of microstructure of hardened cement slurries. The dependences having the big-gest effect on increasing the tightness of the cement mantle were also addressed to.
Źródło:
AGH Drilling, Oil, Gas; 2014, 31, 3; 413-421
2299-4157
2300-7052
Pojawia się w:
AGH Drilling, Oil, Gas
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Zaczyny cementowe i cementowo-lateksowe sporządzane na bazie wody morskiej
Seawater based cement slurries and cement slurries with latex additive
Autorzy:
Rzepka, M.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835432.pdf
Data publikacji:
2017
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
stwardniały zaczyn cementowy
woda morska
cementowanie otworów
cement slurry
set cement
sea water
cement job
Opis:
W ostatnich latach coraz częściej w technologii cementacyjnej wykorzystywane są mieszaniny wiążące oparte na cieczach o różnym zasoleniu. Ma to związek z faktem, iż w wielu wypadkach konieczne jest użycie zmineralizowanej wody zarobowej, zawierającej znaczne ilości rozpuszczonych soli. Dotyczy to np. wierceń prowadzonych na platformach wiertniczych, w których jako ciecz zarobową można wykorzystać wodę morską. Woda morska jest powszechnie stosowana na wielu platformach wiertniczych, zwłaszcza w Zatoce Meksykańskiej, okolicach Alaski, Zatoce Perskiej i na Morzu Północnym. W literaturze [13] można znaleźć informacje, że woda morska jest odpowiednia do przygotowania zaczynów cementowych do uszczelniania rur okładzinowych, a własności technologiczne otrzymywanych zaczynów z kilku prób są powtarzalne i stabilne. W artykule omówiono badania laboratoryjne wykonane w INiG – PIB, mające na celu opracowanie składów zaczynów cementowych zarabianych wodą morską. W wyniku przeprowadzonych badań opracowano dwa rodzaje receptur zaczynów cementowych na bazie wody morskiej (pobranej z Morza Bałtyckiego). Były to zaczyny cementowe oraz cementowo-lateksowe testowane w temperaturach 50 i 70°C i przy ciśnieniach 25 i 35 MPa. W celu opracowania odpowiedniego zaczynu cementowego należało dobrać głównie ilość środka opóźniającego wiązanie. Zaczyny cementowe posiadały gęstości od około 1790 kg/m3 (przy zastosowaniu cementu portlandzkiego CEM I 32,5) do około 1870 kg/m3 (przy użyciu cementu wiertniczego G). Czasy początku gęstnienia opracowanych zaczynów dla temperatur 50 i 70°C wynosiły około 3÷3 ½ godziny, natomiast czasy końca gęstnienia – około 4÷4 ½ godziny. Kamienie cementowe po 7 dniach hydratacji posiadały wytrzymałość na ściskanie wynoszącą około 20÷25 MPa.
In recent years, binding mixtures based on various salinity fluids are being used increasingly in cementing technologies. This is due to the fact that in many cases it is necessary to use mineralized mixing water, containing substantial quantities of dissolved salts. This applies for example to offshore drilling during which seawater can be used as mixing water. The seawater is commonly used on many offshore platforms, especially in the Gulf of Mexico, around Alaska, the Persian Gulf and the North Sea. In many publications we can find information that seawater is suitable for the preparation of cement slurries for sealing the casing and obtained cement slurries have reproducible and stable technological properties. This paper discusses the result of laboratory tests carried out in The Oil and Gas Institute – National Research Institute, for the development of formulas for cement slurries based on seawater. As a result of the tests, two kind of seawater based cement slurries (water from Baltic Sea) have been developed. Developed slurries: cement slurries and latex-based slurries were tested at temperatures 50°C and 70°C and at pressure 25 MPa and 35 MPa. The aim of laboratory tests was to develop cement slurries with the addition of an appropriate amount of retarders. Cement slurries had density in the range from 1790 kg/m3 (based on Portland cement class CEM I) to 1870 kg/m3 (based on drilling class cement G). The slurries analyses were performed at temperatures 50°C and 70oC, the beginning of their thickening time was approx. 3÷3 ½ hour, while the end of thickening time was approx. 4÷4 ½ hour. The compressive strength of cement stones was about 20÷25 MPa after 7 days of hydration.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2017, 73, 4; 250-256
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Wpływ korozji węglanowej na szczelność kamieni cementowych w otworach przeznaczonych do sekwestracji
The influence of carbonate corrosion on the tightness of cement stones intended for sequestration wells
Autorzy:
Kut, Łukasz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/31348318.pdf
Data publikacji:
2024
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
stwardniały zaczyn cementowy
parametry reologiczne
parametry technologiczne
dwutlenek węgla
otwory sekwestracyjne
porowatość
przepuszczalność
cement slurry
hardened cement slurry
rheological parameters
technological parameters
carbon dioxide
sequestration
boreholes
porosity
permeability
Opis:
Od kilku lat na całym świecie bardzo często poruszane są zagadnienia dotyczące emisji dwutlenku węgla do środowiska oraz problemów z tym związanych. Niektóre kraje postanowiły stanąć do walki i szukać sposobów na zmniejszenie ilości produkowanego dwutlenku węgla i ewentualnej możliwości jego bezpiecznego składowania. Zanieczyszczenie środowiska oraz wzrost emisji dwutlenku węgla do atmosfery stanowią obecnie główne problemy dotyczące gospodarki światowej, a w szczególności krajowej. Jednym ze sposobów składowania CO2 jest jego sekwestracja, czyli podziemne składowanie i deponowanie w strukturach geologicznych, między innymi w wyeksploatowanych złożach ropy i gazu oraz poziomach solankowych. Kolejnym sposobem może być zatłaczanie dwutlenku węgla do złoża ropy, co stanowi jedną z efektywniejszych metod wspomagania wydobycia. W naszym kraju na najbliższe lata planuje się wiercenia otworów przeznaczonych do sekwestracji dwutlenku węgla. Do cementowania tych otworów powinny być użyte zaczyny uszczelniające, które wykazują podwyższoną odporność na działanie CO2 oraz odpowiednio niskie porowatość i przepuszczalność. Przemysł naftowy w Polsce do uszczelniania kolumn rur okładzinowych stosuje konwencjonalne zaczyny cementowe na bazie cementu portlandzkiego A-42,5R lub wiertniczego „G” wraz z innymi składnikami regulującymi parametry zaczynów i stwardniałych zaczynów cementowych. Powszechnie stosowane w otworach wiertniczych zaczyny uszczelniające mogą ulegać korozji węglanowej, dlatego konieczne jest prowadzenie badań oraz analiza oddziaływania CO2 nie tylko na zmianę parametrów mechanicznych stwardniałych zaczynów, ale również na zmiany struktury porowej stwardniałych zaczynów i ich szczelności w czasie. Celem badań była analiza wpływu korozji węglanowej na zmianę struktury porowej oraz przepuszczalności dla gazu stwardniałych zaczynów cementowych w funkcji czasu ich sezonowania. Badaniom laboratoryjnym poddano stwardniałe zaczyny cementowe wykonane według receptur powszechnie stosowanych w przemyśle naftowym podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych w temperaturach od 60°C do 80°C. Próbki stwardniałych zaczynów cementowych przetrzymywano w wodzie wodociągowej i analogicznie sezonowano w wodzie nasyconej CO2 oraz poddawano badaniom po upływie założonego czasu. Analizowany był wpływ dwutlenku węgla na zmiany przepuszczalności dla gazu i porowatości stwardniałych zaczynów cementowych w funkcji czasu ich sezonowania. Przeprowadzone badania ukazały wpływ korozji węglanowej na strukturę stwardniałych zaczynów cementowych oraz na zmiany szczelności płaszcza cementowego w czasie oraz możliwości ich zastosowania w wyeksploatowanych złożach ropy i gazu przeznaczonych do składowania dwutlenku węgla. Z wybranych receptur zaczynów cementowych sporządzono próbki stwardniałych zaczynów cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 godzin w ustalonej temperaturze i ciśnieniu (warunki otworopodobne). Otrzymane próbki stwardniałego zaczynu cementowego poddano badaniu porowatości oraz przepuszczalności dla gazu.
For several years, discussions about carbon dioxide emissions and related environmental issues have been prevalent worldwide. Some countries have e committed to addressing this issue by seeking methods to reduce carbon dioxide production and ensure its safe storage. Environmental pollution and the increase in carbon dioxide emissions into the atmosphere are currently the main problems affecting not only the global economy, but domestic economies in particular. One of the methods of storing CO2 is sequestration, i.e., underground storage and depositing in geological structures, including depleted oil and gas reservoirs and aquifers. Another approach involves injecting carbon dioxide into oil reservoirs, which is considered one of more effective methods of enhancing oil recovery. In Poland, drilling boreholes for carbon dioxide sequestration is planned in the coming years. To cement these boreholes, sealing slurries that exhibit increased resistance to CO2, low porosity and permeability should be used. The oil industry in Poland uses conventional cement slurries based on Portland A-42.5R or class G oil-well cement, along with other ingredients that regulate the parameters of slurries and hardened cement slurries, to seal casing strings. Sealing slurries typically used in drilling boreholes may be susceptible to carbonate corrosion, therefore it is necessary to conduct research and analyze the impact of CO2 not only on changes in the mechanical parameters of hardened slurries but also in the pore structure of stones and their tightness over time. The aim of the research was to analyze the impact of carbonate corrosion on the change in the pore structure and gas permeability of hardened cement slurries as a function of their seasoning time. Laboratory tests were conducted on hardened cement slurries, prepared using compositions typically used in the petroleum industry for sealing casing strings at temperatures ranging from 60 to 80°C. Samples of hardened cement slurries were kept in tap water, while analogous samples were seasoned in CO2-saturated water and tested after specific periods. The influence of carbon dioxide on changes in gas permeability and porosity of hardened cement slurries as a function of their seasoning time was analyzed. The study revealed the impact of carbonate corrosion on the structure of hardened cement slurries and changes in the tightness of the cement sheath over time, as well as the possibility of their use in depleted oil and gas reservoirs intended for carbon dioxide storage. Samples of hardened cement slurries were prepared from selected cement slurry compositions. The slurries were allowed to set for 48 hours under controlled temperature and pressure conditions, simulating borehole environments. The obtained samples of hardened cement slurry were then tested for porosity and gas permeability.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2024, 80, 1; 12-18
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Ocena wpływu korozji węglanowej na stwardniałe zaczyny cementowe uszczelniające otwory przeznaczone do sekwestracji CO2
Assessment of the influence of carbonate corrosion on hardened cement slurries sealing wells intended for CO2 sequestration
Autorzy:
Kut, Łukasz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/31343991.pdf
Data publikacji:
2023
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
stwardniały zaczyn cementowy
parametry reologiczne
parametry mechaniczne
parametry technologiczne
dwutlenek węgla
otwory sekwestracyjne
cement slurry
hardened cement slurry
rheological parameters
mechanical parameters
technological parameters
carbon dioxide
sequestration wells
Opis:
Zanieczyszczenie środowiska oraz wzrost emisji dwutlenku węgla do atmosfery stanowią obecnie główne problemy dotyczące nie tylko gospodarki światowej, ale w szczególności krajowej. Istnieje wiele źródeł zanieczyszczeń, jednak w naszym kraju jako główne wymienia się elektrownie, w których wytwarzanie energii odbywa się dzięki paliwom kopalnym, co prowadzi do wysokiej emisyjności CO2. Obecnie głównym aspektem jest nie tylko ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery, ale i możliwość jego skutecznego wychwytywania i trwałego magazynowania. Jedną z możliwości jest wykorzystanie do składowania CO2 wyeksploatowanych złóż ropy i gazu oraz poziomów solankowych. Przemysł naftowy w naszym kraju do uszczelniania kolumny rur okładzinowych stosuje konwencjonalne zaczyny cementowe na bazie cementu portlandzkiego lub wiertniczego „G” wraz z innymi dodatkami lub/i domieszkami regulującymi parametry zaczynów i kamieni cementowych. Powszechnie używane zaczyny cementowe pod wpływem rozpuszczonego w wodzie CO2 mogą ulegać tzw. korozji węglanowej. Działanie dwutlenku węgla w stwardniałym zaczynie polega na wyługowywaniu z matrycy cementowej związków wapnia: najpierw portlandytu (Ca(OH)2), a następnie uwodnionych glinianów i krzemianów wapniowych. Tworzący się w tych reakcjach kwaśny węglan wapniowy jest łatwo rozpuszczalny i ulega wymywaniu ze stwardniałego zaczynu cementowego. Przy wysokim stężeniu CO2 zachodzą dalsze niekorzystne reakcje chemiczne rozkładu uwodnionych glinianów wapniowych i fazy CSH. Celem badań laboratoryjnych była analiza wpływu korozji węglanowej na zmianę parametrów technologicznych stwardniałego zaczynu w funkcji czasu jego sezonowania. Badaniom laboratoryjnym poddano stwardniałe zaczyny cementowe wykonane z receptur powszechnie stosowanych w krajowym przemyśle naftowym podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych w temperaturach od 60°C do 80°C. Badania prowadzono na zaczynach cementowo-lateksowych. Próbki stwardniałego zaczynu cementowego powstałe po utwardzeniu zaczynów przechowywane były w środowisku wodnym nasyconym CO2 w ustalonych warunkach ciśnienia i temperatury. Próbki stwardniałego zaczynu okresowo badano. Analizowany był wpływ dwutlenku węgla na zmiany parametrów mechanicznych stwardniałego zaczynu w funkcji czasu jego sezonowania. Przeprowadzone wstępne badania oraz otrzymane wyniki pokazały wpływ korozji węglanowej na zmiany parametrów mechanicznych stwardniałego zaczynu cementowego oraz pokazały możliwość zastosowania wyeksploatowanych otworów wiertniczych do ewentualnego magazynowania dwutlenku węgla. Z wybranych zaczynów cementowych sporządzono próbki stwardniałych zaczynów cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 h w ustalonej temperaturze i ciśnieniu (warunki otworopodobne). Otrzymane próbki stwardniałego zaczynu cementowego poddano badaniu: wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych.
Environmental pollution and the increase in carbon dioxide emissions into the atmosphere are currently the main problems affecting not only the global economy, but especially the domestic one. There are many sources of pollution, however, in our country, the main ones are power plants, in which we obtain energy due to fossil fuels, which leads to high CO2 emissions. Currently, the main aspect is not only the reduction of carbon dioxide emissions into the atmosphere, but also the possibility of its effective capture and permanent storage. One of the possibilities is the use of depleted oil and gas deposits and aquifers for CO2 storage. The oil industry in our country uses conventional cement slurries based on Portland cement or “G” drilling cement together with other additives and/or admixtures regulating the parameters of cement slurries and stones to seal the column of casing. Commonly used cement slurries under the influence of CO2 dissolved in water may undergo the so-called “carbonate corrosion”. The action of carbon dioxide in the hardened cement slurry is based on leaching calcium compounds from the cement matrix: first, Ca(OH)2 portlandite, and then hydrated aluminates and calcium silicates. The calcium bicarbonate formed in these reactions is easily soluble and is washed out of the hardened cement slurry. At high CO2 concentrations, further unfavorable chemical reactions of the decomposition of the hydrated calcium aluminates and the CSH phase take place. The aim of the laboratory tests was to analyze the influence of carbonate corrosion on the change of technological parameters of hardened cement slurry over time. Recipes commonly used in the petroleum industry for sealing casing columns at temperatures from 60 to 80°C were tested in the laboratory. The research was carried out on cement-latex slurries. Hardened cement slurry formed after the hardening of the slurries were stored in a CO2-saturated water environment under set conditions of pressure and temperature. Hardened cement slurry samples were tested periodically. The influence of carbon dioxide on changes in mechanical parameters of hardened cement slurry over time was analyzed. The conducted tests and the results obtained have shown the influence of carbonate corrosion on changes in the mechanical parameters of hardened cement slurry and the possibility of their use in depleted oil and gas deposits intended for carbon dioxide storage. Hardened cement slurry samples were prepared from selected cement slurries. Cement slurries were bonded for 48 hours at the set temperature and pressure (borehole-like conditions). The obtained hardened cement slurry samples were tested: compressive strength, bending strength, adhesion to steel pipes.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2023, 79, 1; 44-51
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Zmiana parametrów technologicznych zaczynu cementowego pod wpływem przeciwsedymentacyjnego dodatku żywicy ksantanowej
Changing the technological parameters of cement slurry by the antisedimentation addition of xanthan gum
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835155.pdf
Data publikacji:
2018
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
sedymentacja
frakcjonowanie
żywica ksantanowa
płaszcz cementowy
cement slurry
sedimentation
fractionation
xanthan gum
cement bond
Opis:
Projektowane zaczyny cementowe zawierają w swoim składzie szereg różnego rodzaju środków, które zgodnie z oczekiwaniami mają za zadanie zmienić parametry technologiczne opracowywanej receptury. Obecność w zaczynie cementowym drobnych frakcji, zarówno spoiwa hydraulicznego, jak również dodatków modyfikujących parametry zaczynu, może powodować frakcjonowanie fazy stałej [6]. W celu wyeliminowania tego zjawiska wymagane jest zastosowanie środków powodujących zatrzymanie drobnych cząstek w całej objętości zaczynu. Dodatkami takimi są zazwyczaj odpowiednie polimery wielkocząsteczkowe. Jednakże niekiedy powodują one znaczny wzrost lepkości zaczynu, co w efekcie może wywoływać problemy, począwszy od trudności z zatłoczeniem zaczynu, a skończywszy na znacznym wzroście ciśnienia tłoczonego zaczynu w przestrzeni pierścieniowej i pozarurowej [10]. Z uwagi na powyższe postanowiono zastosować nieużywany podczas projektowania zaczynów biopolimer żywicy ksantanowej, stosowany dotychczas w technologii płuczek wiertniczych. W trakcie realizacji prac badawczych, których celem było określenie zmiany parametrów technologicznych świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego za pomocą biopolimeru żywicy ksantanowej, sporządzono kontrolne receptury zaczynów, w celu dokonania porównania działania zastosowanego dodatku. W badaniach określone zostały takie właściwości zaczynu jak: parametry reologiczne, filtracja, czas gęstnienia, odstój wody, stabilność sedymentacyjna. Dla próbek stwardniałych zaczynów wyznaczono wpływ dodatku żywicy ksantanowej na parametry mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie), parametry fizykomechaniczne (przyczepność do rur stalowych i przyczepność do formacji skalnej). Dodatkowo stwardniały zaczyn cementowy poddano badaniom opisującym mikrostrukturę próbki (wykonane zostały badania porowatości oraz przepuszczalności). W celu określenia wpływu biopolimeru żywicy ksantanowej na parametry zaczynu i powstałego z niego stwardniałego zaczynu, wykonano testy dla receptur przeznaczonych do uszczelniania otworów w warunkach otworowych o temperaturze od 30°C do 90°C oraz ciśnieniu od 5 MPa do 35 MPa.
Designed cement slurries contain a number of different types of measures that are designed to change the technological parameters of the recipe being developed as expected. The presence of fine fractions in the cement slurry, both hydraulic binder as well as additives modifying parameters, may result in solid phase fractionation [6]. In order to eliminate this phenomenon, it is required to use agents that retain fine particles in the entire volume of the cement slurry. Such additives are usually suitable macromolecular polymers. However, they sometimes cause a significant increase in the viscosity of the leaven, which in turn may cause problems ranging from difficulties with the injection of the grout, and ending with a significant increase of the pressure in the annular space [10]. In view of the above, it was decided to use a biopolymer of xanthan resin, not used in the design of cement slurries, but has been used until now in the technology of drilling fluids. During the implementation of research works aimed at determining the change of technological parameters of fresh and hardened cement slurry with a biopolymer of xanthan gum, control leaven formulations were made to compare the effect of the additive used. In the research, properties of the cement slurry were determined such as: rheological parameters, filtration, thicking time, water retention, sedimentation stability. For samples of hardened slurries, the effect of the addition of xanthan gum on the mechanical parameters (compressive strength), physico-mechanical parameters (adhesion to steel pipes and adhesion to rock formation) was determined. In addition, the hardened cement slurry was subjected to tests describing the microstructure of the sample (porosity and permeability tests were carried out). In order to determine the influence of biopolymer of xanthan gum on the parameters of grout and the hardened grout resulting from it, tests were carried out for recipes intended to seal openings in borehole conditions at 30° C to 90° C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2018, 74, 12; 927-937
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Badania statycznej wytrzymałości strukturalnej zaczynów cementowych o obniżonej gęstości przeznaczonych do uszczelniania otworów wiertniczych
Studies on static structural strength of reduced density cement slurries for sealing boreholes
Autorzy:
Rzepka, Marcin
Kędzierski, Miłosz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/2143333.pdf
Data publikacji:
2022
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
czas przejścia
migracja gazu
wiązanie cementu
cement slurry
transition time
gas migration
cement setting
Opis:
Prezentowany artykuł jest rozwinięciem zagadnień z zakresu technologii zaczynów uszczelniających dotyczących tzw. procesów żelowania (tj. narastania w zaczynach cementowych statycznej wytrzymałości strukturalnej w trakcie procesu wiązania). W zdecy- dowanej większości dotychczasowych publikacji w czasopismach naukowych i branżowych omawiano jedynie badania procesów żelowania zaczynów o tzw. normalnej gęstości, wynoszącej około 1800–1900 kg/m3 . W niniejszym artykule skoncentrowano się na zagadnieniu narastania statycznej wytrzymałości strukturalnej zaczynów cementowych, których gęstość kształtuje się na poziomie 1450–1600 kg/m3 . Analizując badania prowadzone na świecie należy podkreślić, że w procesie przeciwdziałania ewentualnym ekshalacjom gazowym z przestrzeni pierścieniowej tempo żelowania zaczynu cementowego odgrywa niezwykle istotną rolę. Dotyczy to zarówno zaczynów o normalnej, jak i o obniżonej gęstości. Po zabiegu wytłoczenia zaczynu poza rury okładzinowe znajduje się on początkowo w stanie płynnym i działa na złoże jako ciecz (poprzez wytworzone ciśnienie hydrostatyczne). Następnie po określonym czasie w zaczynie następuje budowa statycznej wytrzymałości strukturalnej SGS (ang. static gel strength), co powoduje stopniowy spadek ciśnienia hydrostatycznego. Proces ten trwa aż do momentu związania cementu. W Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym opracowano szereg receptur innowacyjnych zaczynów cementowych o obniżonej gęstości, do których wprowadzono dodatki nanokomponentów oraz polimeru wielkocząsteczkowego. Gęstość zaczynów obniżano za pomocą dodatku różnych koncentracji mikrosfer. Receptury lekkich zaczynów, które zawierały w odpowiedniej koncentracji wielkocząsteczkowy polimer o symbolu GS, a także te zawierające nanokomponenty w postaci n-SiO2 i n-Al2O3 cechowały się bardzo korzystnym przebiegiem krzywej żelowania (tj. szybkim narastaniem statycznej wytrzymałości strukturalnej). Lekkie zaczyny cementowe o najkorzystniejszych parametrach, tj. krótkich czasach przejścia TT (ang. transition time), mogą znaleźć zastosowanie w procesie cementowania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych – zwłaszcza w warstwach słabo zwięzłych lub horyzontach o obniżonym gradiencie ciśnienia złożowego.
The presented article is an extension of the issues in the field of sealing slurries technology related to the so-called gelling processes (i.e. the build-up of static structural strength in cement slurries during the setting process). The vast majority of papers published in scientific and trade journals discussed only the study of the gelling of slurries with the so-called “normal” density of around 1800–1900 kg/m3 . This article focuses on the issue of the build-up of static structural strength of cement slurries, the densities of which range from 1450–1600 kg/m3 . Based on research conducted around the world, it can be concluded that the rate of gelling of the cement slurry plays an important role in the process of preventing possible gas exhalations from the annular space. This is the case with both normal and reduced density of slurry. The initially liquid cement slurry, when pumped out of the casing, acts as a liquid, creating a certain hydrostatic pressure on the deposit. Then, after some time, the period of building the static gel strength (SGS) starts, causing a gradual drop in hydrostatic pressure. This process continues until the cement sets. The Oil and Gas Institute – National Research Institute has developed a number of innovative recipes for cement slurries with reduced density, with added nanocomponent and high-molecular weight polymer additives. The densities of the slurries were lowered with the addition of various amounts of microspheres. The formulas of light slurries containing the high-molecular weight polymer marked as GS in an appropriate concentration and those containing n-SiO2 and n-Al2O3 nanocomponents were characterized by a very advantageous course of the gelation plot (i.e. rapid static build-up of gel strength). Light cement slurries with the most advantageous parameters, i.e. short Transition Times (TT), can be used in the process of cementing casing columns in boreholes, especially in weakly compact layers or horizons with a reduced formation pressure gradient.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2022, 78, 3; 197-207
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Badania procesu żelowania zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania otworów przewiercających płytkie poziomy gazonośne
Research on the gelling process of cement slurries for sealing boreholes drilling through shallow gasbearing levels
Autorzy:
Rzepka, Marcin
Kędzierski, Miłosz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/2145352.pdf
Data publikacji:
2021
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
czas przejścia
migracja gazu
wiązanie cementu
cement slurry
transition time
gas migration
cement setting
Opis:
Niniejszy artykuł przedstawia zagadnienia z zakresu technologii zaczynów uszczelniających dotyczące tzw. procesów żelowania (tzn. narastania statycznej wytrzymałości strukturalnej zaczynów cementowych). Na podstawie badań prowadzonych na świecie można stwierdzić, że tempo żelowania zaczynu cementowego odgrywa istotną rolę w procesie przeciwdziałania ewentualnym ekshalacjom gazowym z przestrzeni pierścieniowej. Po wtłoczeniu zaczynu do otworu (zwłaszcza w strefach, w których występują płytko zalegające horyzonty gazowe) może dojść do tzw. migracji (ekshalacji) medium złożowego (tj. niekontrolowanego wypływu np. gazu z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego). Do najważniejszych przyczyn powstawania zjawiska migracji gazu z płytkich horyzontów po zabiegu cementowania rur zalicza się niezdolność do utrzymania określonego nadciśnienia przez kolumnę wiążącego zaczynu cementowego oraz zbyt długie wiązanie zaczynu cementowego po zatłoczeniu go do otworu. Zaczyn cementowy po wytłoczeniu poza rury okładzinowe, będący początkowo w stanie płynnym, działa jako ciecz, wywołując określone ciśnienie hydrostatyczne na złoże, np. gazowe. Jednakże po pewnym czasie rozpoczyna się okres budowy statycznej wytrzymałości strukturalnej (SGS, ang. static gel strength), aż do momentu związania cementu. Proces budowy SGS, czyli tzw. żelowania zaczynu cementowego, powoduje ograniczenie zdolności do transmisji (przekazywania) ciśnienia hydrostatycznego na złoże. W Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym przetestowano szereg receptur zaczynów cementowych charakteryzujących się różnym czasem żelowania i wiązania. Zaczyny sporządzane były na bazie m.in.: trzech rodzajów lateksów (o symbolach L1, L2, L3), dwóch rodzajów szkła wodnego (o symbolach S1, S2), krzemionki bezpostaciowej (o symbolu CB), nanokomponentów na bazie n-SiO2 i n-Al2O3 (o symbolach NS i NA) oraz polimeru wielkocząsteczkowego (o symbolu GS). Do testowanych zaczynów stosowano przyspieszacz wiązania w różnych ilościach. Łącznie wykonano badania dla 18 receptur cementowych, co pozwoliło na wytypowanie optymalnych składów zaczynów o krótkich czasach żelowania i wiązania. Próbki zawierające w odpowiedniej koncentracji jeden z rodzajów lateksu, polimer GS, jak i te zawierające n-SiO2 i n-Al2O3 cechowały się bardzo korzystnym przebiegiem krzywej żelowania (narastania statycznej wytrzymałości strukturalnej). Ich czasy przejścia (TT, ang. transition time), odzwierciedlające przebieg żelowania, wynosiły od kilkunastu do kilkudziesięciu minut (co świadczy o ich wysokiej zdolności do zapobiegania migracji gazu z płytkich horyzontów produktywnych). Opracowane w INiG – PIB zaczyny cementowe, z uwagi na ich dobre parametry technologiczne, mogłyby znaleźć zastosowanie w procesie cementowania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych, zwłaszcza w przypadkach spodziewanego płytkiego zalegania poziomów gazonośnych.
The article presents issues related to the sealing slurry technology concerning gelling processes (i.e., static built-up of gel strength of cement slurries). Based on research conducted around the world, it can be concluded that the rate of gelling of the cement slurry has an important role in the process of preventing possible gas exhalations from the annular space. After the cement slurry is pumped into the borehole (especially in zones with shallow gas horizons), the so-called migration (exhalation) of the formation medium (i.e. uncontrolled outflow of e.g. gas from the annular space) may occur. The most important caused of gas migration from the shallow horizons after casings cementation are the inability to maintain a certain overpressure by the column of the binding cement slurry and too long binding of the cement slurry after pumping into the borehole. The initially liquid cement slurry, when pumped out of the casing, acts as a liquid, creating a certain hydrostatic pressure on the deposit. e.g. gas. However, after some time, the period of building the static gel strength (SGS) starts until the cement sets. The SGS building process, i.e. gelling of the cement slurry, reduces the ability to transmit hydrostatic pressure to the reservoir. The Oil and Gas Institute – National Research Institute has tested a number of cement slurry formulations characterized by different gelling and bonding times. Slurries were made on the basis of three typed of latex with the symbols L1, L2, L3, two types of water glass with symbols S1, S2, amorphous silica with the symbol CB, nano-components based on n-SiO2 and n-Al2O3 with the symbols NS and NA as well as high-molecular weight polymer with the symbol GS. Different amounts of setting accelerator were used with the tested slurries. Tests were carried out for eighteen cement recipes, which made it possible to select the optimal compositions of slurries with short gelling and setting times. The samples containing one of the types of latex in the appropriate concentration, the GS polymer, as well as those containing n-SiO2 and n-Al2O3, showed a very advantageous course of the gelation plot (static build-up of gel strength). Their TT transition times, reflecting the course of gelation, ranged from several to several tens of minutes (which is a proof of high ability to prevent gas migration from shallow gas accumulations). The cement slurries developed at the Oil and Gas Institute – National Research Institute, due to their good technological parameters, could be used in the process of cementing casing strings.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2021, 77, 4; 235-243
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Badania laboratoryjne przyczepności stwardniałych zaczynów cementowych z dodatkiem nanotlenku glinu do wybranych formacji skalnych
Laboratory tests of adhesion of hardened cement slurries with an addition of aluminum nanoxide to various rock formation
Autorzy:
Rzepka, Marcin
Kędzierski, Miłosz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/2143369.pdf
Data publikacji:
2022
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
nanotlenek glinu
zaczyn cementowy
kamień cementowy
przyczepność
cement
skała
nano aluminum oxide
cement slurry
cement stone
formation
bonding
Opis:
Artykuł przedstawia wyniki badań laboratoryjnych przyczepności zaczynów cementowych do trzech formacji skalnych, tj. rdzeni powstałych z piaskowca, mułowca oraz węgla kamiennego. Przygotowane rdzenie skalne (przed zalaniem zaczynem cementowym) poddawane były procesowi przemywania w różnych cieczach (prowadzono też badania dla tzw. rdzeni suchych). Do badań przyczepności wytypowano recepturę zaczynu cementowego zawierającą 1% nanotlenku glinu (n-Al2O3) oraz recepturę konwencjonalną (porównawczą, tj. bez udziału nanokomponentu). Badane zaczyny cementowe miały dobre parametry technologiczne, umożliwiające ich zastosowanie do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych o temperaturze dynamicznej około 35°C oraz ciśnieniu około 15 MPa. Po wykonaniu szeregu badań laboratoryjnych stwierdzono, że zaczyn zawierający dodatek 1% n-Al2O3 w wyraźny sposób podnosił przyczepność kamienia cementowego do formacji skalnej. Uzyskane wartości przyczepności dla zaczynu z n-Al2O3 w porównaniu z wartościami otrzymanymi dla zaczynu konwencjonalnego są około 30–40% wyższe. Analizując przyczepność kamienia cementowego (z dodatkiem i bez dodatku nanokomponentu) do różnego rodzaju formacji skalnych, należy zaznaczyć, że: najwyższą przyczepność zanotowano w przypadku piaskowca, nieco niższą – mułowca (około 80–85% wartości przyczepności uzyskanej dla piaskowca), a najniższą – węgla (około 70–75% wartości przyczepności uzyskanej dla piaskowca). Zależność ta zachodzi w podobny sposób w przypadku rdzeni „suchych”, jak i przemytych płuczką, buforem oraz cieczą przemywającą. Należy podkreślić niezwykle istotną rolę odpowiedniego procesu przemywania otworu wiertniczego przed wykonaniem zabiegu cementowania rur okładzinowych. Zastosowanie samego buforu może okazać się niewystarczające. Dodatkowe użycie odpowiednio dobranej cieczy przemywającej pozwala skutecznie usunąć resztki osadu filtracyjnego pozostającego na powierzchni formacji skalnej po jej przewierceniu, co powinno znacznie poprawić stan zacementowania otworu wiertniczego.
The article presents the results of laboratory tests of adhesion of cement slurries to three rock formations, i.e. sandstone, mudstone and hard coal cores. The prepared rock cores (before being poured over with cement slurry) were washed in various fluids (tests were also conducted for the so-called “dry” cores). The adhesion tests were carried out for two selected cement slurries recipes: cement slurry containing 1% aluminum nanoxide (n-Al2O3) and conventional cement slurry (comparative, i.e. without the addition of nanocomponents). The tested cement slurries had good technological parameters, enabling their use for sealing casing columns in boreholes with a dynamic temperature of approx. 35°C and a pressure of approx. 15 MPa. After a series of laboratory tests, it was found that the slurry containing the addition of 1% n-Al2O3 significantly increased the adhesion of the cement stone to the rock formation. The obtained values of adhesion for the n-Al2O3 slurry, compared to the values obtained for the conventional slurry, are about 30–40% higher. When analyzing the results of adhesion of cement stone (with and without the addition of a nanocomponent) to various types of rock formations, it is stated that the highest values of adhesion was obtained for sandstone, slightly lower for mudstone (about 80–85% of the adhesion value obtained for sandstone) and the lowest for coal (about 70–75% of the adhesion value obtained for sandstone). This dependence is similar in the case of “dry” cores and those washed with mud, spacer fluid and washing fluid. It should be emphasized that the proper process of washing the borehole is very important prior to cementing the casing. The use of a spacer fluid alone may not be sufficient. The additional use of a properly selected washing liquid increases the mud-cake removal efficiency, which should significantly improve the quality of borehole cementing.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2022, 78, 1; 22-30
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
Tytuł:
Cement slurries for sealing high temperature and high reservoir pressure boreholes
Zaczyny cementowe do uszczelniania otworów wiertniczych o wysokich temperaturach i ciśnieniach złożowych
Autorzy:
Rzepka, M.
Kremieniewski, M.
Kędzierski, M.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835135.pdf
Data publikacji:
2018
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
cement slurry
cement stone
high temperature
high pressure
cementing
zaczyn cementowy
kamień cementowy
wysoka temperatura
wysokie ciśnienie
cementowanie
Opis:
A number of cement slurries proposed for sealing casing string in boreholes, where dynamic temperatures are in the range range from about 110 to about 150o C and pressures from 45 to 90 MPa, were investigated and analyzed in this article. In developing recipes were guided by the requirements to be met by cement slurry for the cementing of casing in the conditions of the occurrence of very high temperatures and reservoir pressures. Before the application of cement slurry in industrial conditions, the density, viscosity, thickening time, cement setting, free water and compressive strength of cement stone were examined. Developed cement slurries for HPHT conditions in research carried out in the Oil and Gas Institute – National Research Institute, had densities in the range from 1865 to 1890 kg/m3 and after appropriate fluidifying were characterized by good rheological parameters. Thickening times of the developed cement slurries ranged from approx. 4 to approx. 6 ½ hours, and can be successfully adjusted (most effectively with a suitably selected additive of sodium lignosulfonate in an amount of about 0,25÷1%). The initial viscosities of the cement slurries tested in the HPHT consistometer were small (about 10 Bc). The course of changes in the consistency of cement slurries was “rectangular”, and time between the consistency of 30 and 100 Bc was generally short (about 10 minutes or less). Cement stones formed after bonding of developed cement slurries were characterized by extremely high mechanical parameters. After 2 days, compressive strength of most tested samples exceeded 25 MPa, and after 7 days of hydration, the compressive strength was about 35 MPa. The cement slurry recipes presented in the article can be used for sealing casing strings in our country or in Ukraine (where cementation is performed in deep boreholes).
W artykule przedstawiono opis i analizę badań szeregu zaczynów cementowych proponowanych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych, w których występują temperatury dynamiczne w zakresie od około 110°C do około 150°C i ciśnienia od 45 MPa do 90 MPa. 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. Przed zastosowaniem zaczynu cementowego w warunkach przemysłowych zwracano uwagę na jego gęstość, lepkość, czas gęstnienia, wiązanie, filtrację, odstój wody oraz wytrzymałość kamienia cementowego na ściskanie. Opracowane w INiG – PIB zaczyny cementowe do warunków HPHT posiadały gęstości od 1865 kg/m3 do 1890 kg/m3 i po odpowiednim upłynnieniu cechowały się dobrymi parametrami reologicznymi. Czasy gęstnienia zaczynów cementowych wynosiły od około 4 godzin do około 6,5 godziny i można je z powodzeniem regulować (najskuteczniej za pomocą odpowiednio dobranego dodatku lignosulfonianu sodowego w ilości około 0,25÷1%). Lepkości początkowe zaczynów badanych w konsystometrze ciśnieniowym były niewielkie (wynosiły około 10 Bc). Przebieg zmian konsystencji zaczynów cementowych miał charakter „prostokątny”, a czas pomiędzy uzyskaniem konsystencji 30 Bc i 100 Bc był z reguły krótki (około 10 minut lub krócej). Kamienie cementowe powstałe po związaniu opracowanych zaczynów cechowały się niezwykle wysokimi parametrami mechanicznymi. Już po 2 dniach wytrzymałość na ściskanie większości badanych próbek przekraczała 25 MPa, natomiast po 7 dniach hydratacji wynosiła około 35 MPa. Zaprezentowane w artykule receptury zaczynów mogą być zastosowane podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych w naszym kraju lub na obszarze Ukrainy (gdzie mamy do czynienia z wykonywaniem prac cementacyjnych w głębokich otworach wiertniczych).
Źródło:
Nafta-Gaz; 2018, 74, 10; 739-744
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
Tytuł:
Wpływ superplastyfikatora na hydrofilowość zaczynów cementowych
The influence of a superplasticizer on the hydrophilicity of cement slurries
Autorzy:
Kremieniewski, M.
Rzepka, M.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835112.pdf
Data publikacji:
2018
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
superplastyfikator
środek upłynniający
hydrofilowość
poprawa uszczelnienia
cement slurry
superplasticizer
dispersant
hydrophilicity
sealing improvement
Opis:
Zaprojektowanie receptury zaczynu o parametrach reologicznych umożliwiających uzyskanie wymaganych warunków przepływu pozwala na otrzymanie odpowiedniego współczynnika wyparcia płuczki, na usunięcie pozostałości osadu płuczkowego oraz wypełnienie skawernowanej przez świder powierzchni górotworu. Uzyskanie wymaganych parametrów reologicznych, a tym samym optymalnej przetłaczalności zaczynu cementowego w przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego, jest możliwe wskutek modyfikacji receptury zaczynu poprzez zastosowanie dodatków dyspergujących, tj. plastyfikatorów bądź superplastyfikatorów. Środki te, działając dyspergująco, powodują również obniżenie napięcia powierzchniowego zaczynu. Ponadto środki upłynniające przyczyniają się do zmiany hydrofilowości zaczynu, co jest istotne z punktu widzenia odpowiedniego nawilżenia powierzchni, do których przylega wiążący zaczyn cementowy. Wpływa to na wzrost przyczepności płaszcza cementowego do powierzchni styku. Dotychczas badania hydrofilowości wykonywane były jedynie dla różnego rodzaju środków polimerowych lub podobnych substancji, natomiast dla dyspersyjnego układu zaczynu cementowego modyfikowanego za pomocą superplastyfikatorów nie prowadzono tego rodzaju badań. W niniejszej publikacji podjęte zostały próby określenia hydrofilowości zaczynów cementowych z dodatkiem środków dyspergujących. Wykonano badania receptur kontrolnych (niepoddanych modyfikacji) oraz zaczynów zawierających określone ilości superplastyfikatora. Wykazano, że stosowane polimerowe dodatki superplastyfikatorów nie tylko wpływają na obniżenie parametrów reologicznych zaczynów cementowych, ale również powodują obniżenie napięcia powierzchniowego i zwiększenie hydrofilowości zaczynu. Uzyskane wyniki badań pozwalają lepiej zrozumieć mechanizmy zachodzące w dyspersyjnym układzie zaczynu cementowego, który poddano modyfikacji za pomocą środka upłynniającego, co może się przyczynić do poprawy szczelności na kontakcie płaszcza cementowego z powierzchniami styku.
The design of cement slurry with rheological parameters enabling obtaining the required flow regimes, allows to achieve the appropriate mud displacement coefficient, removing the residue of the mud cake and filling the surface of the wellbore rocks caverned by the drill. Obtaining the required rheological parameters, and thus optimal circulation of cement slurry in the annular space of the borehole is possible due to the modification of the cement slurry recipe by the use of dispersing additives, i.e. plasticizers or superplasticizers. These additives acting dispersingly also reduce the surface tension of the cement slurry. Furthermore, plasticizers contribute to change in the hydrophilicity of the slurry, which is important for the proper hydration of the surfaces to which the binding cement slurry adheres. This results in increased adhesion of the cement sheath to the contact surface. So far, hydrophilicity studies have been conducted only for various types of polymeric agents or similar substances, whereas for dispersive systems of cement slurry modified with superplasticizers they were not. This article presents attempts to determine the hydrophobicity of cement slurries with the addition of dispersing agents. Base cement slurries (unmodified) were tested as well as slurries containing a specified amount of superplasticizer. Studies have shown that the polymeric superplasticizer additives used, not only reduced the rheological parameters of cement slurries, but also reduced the surface tension and increased the hydrophilicity of the slurries. The obtained test results allow to better understand the mechanisms occurring in the dispersive system of cement slurry, which has been modified by a dispersing agent, which may contribute to the improvement of the sealing of the contact between the cement sheath and the contact surfaces.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2018, 74, 10; 745-751
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
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
Tytuł:
Badania nad możliwością zastosowania cementów specjalnych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych
Research on the possibility of using special cements for sealing casing columns
Autorzy:
Kut, Ł.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1835168.pdf
Data publikacji:
2018
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
kamień cementowy
parametry mechaniczne
parametry technologiczne
cementy specjalne
cement slurry
cement stone
mechanical parameters
technological parameters
special cement
Opis:
Uszczelnienie kolumn rur okładzinowych wymaga zastosowania zaczynów cementowych o odpowiednio dobranych parametrach reologicznych, zerowym odstoju wody oraz o właściwym dla danej głębokości czasie gęstnienia. Również powstały po związaniu stwardniały kamień cementowy powinien odznaczać się wysokimi parametrami mechanicznymi i jak najmniejszą przepuszczalnością dla gazu. Bardzo istotne jest prowadzenie szczegółowych badań nad doborem odpowiednich receptur zaczynów do warunków geologicznych, jakie panują w danym rejonie na dnie otworu wiertniczego. Opracowanie odpowiednich składów wymaga realizowania innowacyjnych badań laboratoryjnych nad doborem odpowiednich rodzajów środków chemicznych i materiałów uszczelniających, wpływających na polepszenie parametrów mechanicznych otrzymanych z nich kamieni cementowych. Celem zaprezentowanych w artykule badań była analiza możliwości zastosowania cementów specjalnych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych oraz wynikających z tego różnic. Z wybranych do badań składów dotychczas stosowanych w przemyśle opracowano analogiczne receptury, jednak na bazie dwóch różnych cementów specjalnych. Podjęto również wstępne próby sporządzenia zaczynów cementowych na bazie wody i oleju. Zaczyny cementowe oraz otrzymane z nich próbki kamieni cementowych poddano badaniom technologicznym w celu określenia wpływu różnych cementów na ewentualne rozbieżności w wynikach. Zastosowanie w składach zaczynów cementowych spoiw wiążących dotychczas wykorzystywanych głównie w budownictwie pokazało możliwości wynikające z takiego rozwiązania oraz poszerzyło wiedzę na ten temat. Ponadto użycie w składach zaczynów cementowych dodatków o zróżnicowanej wielkości uziarnienia wpłynęło dodatkowo na lepsze wypełnienie przestrzeni międzyziarnowej matrycy cementowej oraz na zmniejszenie przepuszczalności kamieni cementowych. Zinterpretowanie uzyskanych wyników badań laboratoryjnych pozwoli na wytypowanie odpowiednich składów zaczynów cementowych na bazie cementów specjalnych, mogących znaleźć zastosowanie podczas uszczelniania otworów wiertniczych po użyciu różnych płuczek wiertniczych [3, 9–11].
Sealing casing requires the use of cement slurries with appropriate rheological parameters, zero free water and adequate thickening time for a given depth. Also hardened cement stone, should be characterized by high mechanical parameters and minimal gas permeability. It is very important to conduct detailed research on the selection of suitable cement slurry recipes for the geological conditions that occur at the bottom of the borehole. The development of appropriate cement slurry recipes, requires the implementation of innovative laboratory tests on the selection of applicable types of chemicals and sealing materials, that improve the mechanical parameters of cement stones obtained from them. The aim of the research presented in this paper was to investigate the possibility of using special cements to seal the casing and the resulting differences. From the selected recipes used in industrial conditions, have been developed analogous recipes have been developed, however, based on two different special cements. Preliminary attempts have also been made to prepare oil based cement slurries. Cement slurries and cement stones obtained from them were subjected to technological tests to determine the effect of various cements on possible discrepancies in the results. The use of cement binders in the composition of cement slurries, used so far mainly in the construction industry, has shown the possibilities resulting from such a solution and has broadened the knowledge about them. Moreover, the application of additives with different grain size, resulted in better filling of the intergranular space of cement matrix and reducing the permeability of the cement stones. Interpretation of the results of laboratory tests, will allow to select appropriate cement slurry compositions, based on special cements which can be used for sealing of boreholes after using different drilling muds.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2018, 74, 2; 96-105
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
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
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
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
Tytuł:
Effect of the addition of ash from the incineration of sewage sludge on the properties of cement slurries
Wpływ dodatku popiołu ze spalenia osadów ściekowych na właściwości zaczynów cementowych
Autorzy:
Latosińska, J.
Lech, M.
Paluch, A.
Galarczyk, Ł.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/402298.pdf
Data publikacji:
2016
Wydawca:
Politechnika Świętokrzyska w Kielcach. Wydawnictwo PŚw
Tematy:
sewage sludge ash
cement slurry
compressive strength
binding time
osad ściekowy
zaczyn cementowy
wytrzymałość na ściskanie
czas wiązania
Opis:
The increase of quantity of ash from the combustion of sewage sludge will need to look for new methods of disposal. One method is to use sewage sludge ash as a partial substitute for cement. The oxide composition of the sewage sludge ash is dependent on the composition of the wastewater treatment technology and the nature of its sewage, however, always one of the main components of the ash from combustion sludge is P2O5. Phosphate ions hinder the cement hydration process, extending the beginning of time constraints. The delay binding time will decrease the temperature of hydration of the cement, which results in a slower increase of compressive strength. The paper presents the results of the effect of the addition of sewage sludge ash to cement binding time of cement slurries and their mechanical properties.
Źródło:
Structure and Environment; 2016, 8, 4; 253-259
2081-1500
Pojawia się w:
Structure and Environment
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Wstępne badania nad opracowaniem zaczynów cementowych przeznaczonych do podziemnego magazynowania wodoru w kawernach solnych
Preliminary research on the development of cement slurries for underground hydrogen storage in salt caverns
Autorzy:
Kędzierski, Miłosz
Rzepka, Marcin
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/2143354.pdf
Data publikacji:
2022
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
kawerny solne
zaczyn cementowy
podziemny magazyn
wodór
energia odnawialna
salt caverns
cement slurry
underground hydrogen storage
renewable energy
Opis:
Artykuł przedstawia wyniki wstępnych badań nad opracowaniem zaczynów cementowych nadających się do uszczelniania rur okładzinowych w odwiertach udostępniających kawerny solne przeznaczone do podziemnego magazynowania wodoru. Receptury cementowe opracowane zostały w INiG – PIB, w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających. Badania przeprowadzono dla temperatur w zakresie 25–60°C i ciśnień 10–30 MPa. W badanych zaczynach cementowych jako spoiwo wiążące zastosowano cement wiertniczy G. Zaczyny cementowe sporządzano na solance o pełnym nasyceniu, o gęstości 1,2 g/cm3 , ze względu na bezpośrednią obecność soli w otworze. Do solanki dodawano kolejno środki: odpieniający, upłynniający, przyspieszający wiązanie i obniżający filtrację. Pozostałe składniki: mikrocement, gips modelowy oraz cement mieszano ze sobą i wprowadzano następnie do wody zarobowej. Dla każdego zaczynu cementowego wykonywano badania parametrów reologicznych, określano gęstość i rozlewność. Mierzono odstój wody i czas gęstnienia zaczynu. Wykonywano również badania wytrzymałości na ściskanie po 2, 7, 14 i 28 dniach oraz pomiar porowatości kamieni cementowych po 28 dniach. Po przeanalizowaniu wyników badań porowatości kamieni cementowych oraz pozostałych parametrów zaczynów i kamieni cementowych, do badania przepuszczalności kamienia cementowego dla wodoru wytypowano 1 próbkę mającą najkorzystniejsze parametry. Opracowane zaczyny cementowe charakteryzowały się dobrymi parametrami reologicznymi oraz zerowym odstojem wody. Gęstości zaczynów cementowych wahały się w przedziale od 1,91 g/cm3 do 1,93 g/cm3 . Wszystkie badane próbki kamieni cementowych wraz z upływem czasu odznaczały się wzrostem parametrów mechanicznych. Rozkład porów kamieni cementowych charakteryzował się niewielką ilością porów o średnicy powyżej 100 nm, co świadczy o ich zwartej strukturze. Przedstawione badania pozwolą zdobyć wiedzę na temat zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania rur w warunkach podziemnego magazynowania wodoru w kawernach solnych. Wykonane testy stanowią wstęp do dalszych badań nad opracowaniem optymalnych rodzajów zaczynów cementowych przeznaczonych do podziemnego magazynowania wodoru w kawernach solnych.
The article presents the results of preliminary research on the development of cement slurries intended for the underground storage of hydrogen in salt caverns. Laboratory tests of cement slurries were carried out at the Oil and Gas Institute – National Research Institute. The tests were carried out in the temperature range of 25–60°C and the pressure range of 10–30 MPa. Cement slurries were prepared on the basis of class G drilling cement. Cement slurries were prepared using fully saturated brine with a density of 1.2 g/cm3 due to the direct presence of salt in the wellbore. The following agents were added to the brine: defoamers, liquefying agents, accelerating setting and fluid loss control. The remaining ingredients: microcement, model gypsum and cement were mixed together and then added to the mixing water. The cement slurries were tested for density, free water, fluidity, rheological parameters, filtration and thickening time. Compressive strength tests were carried out after 2, 7, 14 and 28 days, while porosity after 28 days. The developed cement slurries were characterized by good rheological parameters and no free water. The densities of tested slurries ranged from 1,91 g/cm3 to 1,93 g/cm3 . All the tested samples of cement stones showed an increase in mechanical parameters with time. The pore distribution of cement stones was characterized by a small number of pores with diameters greater than 100 nm, which proves their compact structure. This research will provide knowledge on cement slurries intended for underground hydrogen storage in salt caverns and constitute initial research in this direction.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2022, 78, 2; 120-127
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
Tytuł:
Popioły fluidalne ze spalania węgla brunatnego jako dodatek do zaczynów uszczelniających wykorzystywanych podczas prac wypełniania pustek w górotworze
Fly ashes from the combustion of lignite as additive to the cement slurry used in the work of filling voids in the rock mass
Autorzy:
Formela, M.
Stryczek, S.
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/395093.pdf
Data publikacji:
2017
Wydawca:
Polska Akademia Nauk. Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
Tematy:
zaczyny cementowe
popioły fluidalne
węgiel brunatny
pustki w górotworze
cement slurry
fly ashes
lignite
voids in the rock mass
Opis:
W Polsce podstawowym źródłem energii elektrycznej i cieplnej jest nadal węgiel kamienny i brunatny. Podczas procesu spalania węgli powstają duże ilości produktów ubocznych, m.in.: popioły lotne, żużle paleniskowe oraz dostające się do atmosfery szkodliwe związki chemiczne w postaci gazu (CO2, NOx, związki siarki). Popioły lotne, z uwagi na swoją dużą miałkość (zbliżoną do cementu), skład chemiczny i fazowy oraz reaktywność, znalazły szerokie zastosowanie w rozwiązaniach technologicznych, m.in.: w produkcji cementu zwykłego, masywnego, hydrotechnicznego oraz cementów nowej generacji. Stosowanie odpowiedniego dodatku popiołów lotnych ma pozytywny wpływ na właściwości świeżego i stwardniałego betonu, a także umożliwia proekologiczne i ekonomiczne wytworzenie mieszanki cementowej. Eksploatacja bogactw naturalnych Ziemi związana jest z wykonywaniem na różnych głębokościach wyrobisk górniczych. Po pewnym czasie pułap wyrobiska ulega załamaniu, co pociąga za sobą obsunięcie się górnych warstw i wytworzenie się na powierzchni ziemi zagłębienia, tzw. niecki lub zapadliska. Taki rozwój sytuacji, wymusza potrzebę wzmacniania podłoża oraz uszczelniania górotworu. Aby zminimalizować ryzyko związane z problemami geotechnicznymi na terenach pogórniczych, należy stosować takie rozwiązania inżynierskie, które w sposób uniwersalny, ekonomiczny oraz wydajny poprawią nośność gruntów. Prowadzi to do rozwoju badań nad nowymi recepturami cementu stosowanego podczas prac geoinżynieryjnych, zwłaszcza na terenach górniczych. Co więcej, wymagania ekonomiczne zmuszają inżynierów do stosowania tańszych rozwiązań techniczno- technologicznych przy jednoczesnym zachowaniu właściwości wytrzymałościowych. Przykładem takiego rozwiązania jest użycie odpowiednich dodatków do receptur zaczynów uszczelniających, które zmniejszają całkowity jednostkowy koszt zabiegu.
The main energy source in Poland is still hard coal and lignite. The coal combustion process produces large quantities of by-products, e.g. fly ashes, slag furnace and harmful chemical gases (CO2, NOx, sulfur compounds) which enter the atmosphere. Fly ashes, due to their being fine grained (cement-like), chemical and phase compound and reactivity, have also been widely used in various technological solutions e.g. in the production of ordinary cement, hydro-technical cement and the new generation of cements. The adequate amount of fly ashes additive has a positive effect on fresh and hardened cement slurry properties. What is more, it allows for the pro-ecological and economic production of cement mix The exploitation of natural resources is connected with performance mining excavations at different depths. After a certain period of time, those voids break down which, in turn, leads to the slip of upper layers and the so-called landslides forming on the surface. This situation imposes the necessity of basis and sealing rock mass reinforcement. To minimize the risk connected to geotechnical problems on the mining areas, there is a need to use engineering solutions which could improve soil bearing in a universal, economical and efficient way. This leads to the development of new cement slurry recipes used during geoengineering works, especially in the mining areas. Moreover, economic requirements are forcing engineers to use less expensive technical and technological solutions simultaneously maintaining strength properties. An example of such a solution is to use suitable additives to cement slurry which could reduce the total unit cost of the treatment.
Źródło:
Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN; 2017, 97; 117-134
2080-0819
Pojawia się w:
Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Korelacja skuteczności działania środków dyspergujących o różnym mechanizmie upłynniania
Correlation of the effectiveness of dispersing agents with different liquefaction mechanisms
Autorzy:
Kremieniewski, Marcin
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/1833964.pdf
Data publikacji:
2020
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
parametry reologiczne
skuteczność uszczelnienia otworu
cementowanie otworu wiertniczego
cement slurry
rheological parameters
borehole sealing efficiency
well cementing
Opis:
Effective borehole sealing depends on many properties of the cement slurry. The rheological parameters are the most important. Designing the cement slurry with the required values of plastic viscosity, yield point or consistency coefficient contributes to the efficient performance of the cementing procedure and allows for effective filling of the cemented space outside the tubing. In order to adjust rheological parameters to technological requirements, dispersants are used. The operation of these plasticizers or superplasticizers is related to their chemical structure, which determines their liquefaction mechanism. Therefore, in order to properly select a fluidizing agent, it is beneficial to become familiar with its mechanism of operation, thanks to which it will be possible to use the optimal amounts for a given cement slurry recipe. The publication discusses the effectiveness of dispersing agents depending on their liquefaction mechanism. The research work carried out consisted in the modification of the cement slurry with the use of sodium salts of polycondensates of naphthalene sulfonic acids and a polymer dispersant based on carboxylates. Amounts of dispersant ranging from 0.05% (bwoc) to 1.0% (bwoc) were used. The rheological parameters described by means of five rheological models, i.e. Newton, Bingham, Ostwald de Waele, Casson and Herschele-Bulkley, were tested for the cement slurries. The main goal of the work presented in the article was to conduct a correlation analysis of the change in rheological parameters of slurries modified with dispersants belonging to different groups depending on their liquefaction mechanism. Thanks to this, it was possible to indicate the effectiveness of the dispersing additives depending on the amount of the fluid used belonging to a specific group. The work carried out is helpful in determining the optimal amount of dispersing agent depending on its type (mechanism of action).
Źródło:
Nafta-Gaz; 2020, 76, 11; 816--826
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
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
Tytuł:
Opracowanie receptur zaczynów cementowych do uszczelniania otworów o podwyższonych temperaturach w rejonie Karpat
Development of cement slurries for sealing boreholes with elevated temperatures in the Carpathian region
Autorzy:
Kut, Łukasz
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/2146351.pdf
Data publikacji:
2021
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
otwór geotermalny
kamień cementowy
parametry reologiczne
parametry mechaniczne
parametry technologiczne
cement slurry
geothermal well
cement stone
rheological parameters
mechanical parameters
technological parameters
Opis:
Prace związane z wykonywaniem otworu wiertniczego o dużej głębokości (przekraczającej 3000 m) muszą uwzględnić specyficzne warunki panujące na jego spodzie, tj. temperaturę przekraczającą 90°C oraz ciśnienie powyżej 60 MPa. Tak trudne warunki otworowe nieraz przysparzały wiele problemów w czasie opracowywania odpowiednich składów zaczynów cementowych stosowanych podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych. Z roku na rok firmy wiertnicze wykonują coraz głębsze i bardziej skomplikowane otwory, przekraczające 3000 m, które podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych wymagają zastosowania specjalnie opracowanych receptur zaczynów uszczelniających. W przypadku znacznej głębokości otworu (na której panuje bardzo wysoka temperatura i ciśnienie) poważnym problemem jest zapewnienie długiego czasu przetłaczania zaczynu cementowego, który powinien charakteryzować się niską lepkością, niewielkim lub zerowym odstojem wody oraz jak najniższą filtracją. Należy zatem dobierać odpowiednie środki opóźniające, które są odporne na działanie wysokich temperatur, oraz dodatki zapewniające właściwe parametry technologiczne zaczynu i kamienia cementowego. Wraz ze wzrostem głębokości otworu wiertniczego wzrastają również parametry ciśnienia i temperatury. Wody złożowe (solanki o różnej mineralizacji) w dużym stopniu oddziałują na stwardniały zaczyn cementowy, dlatego zaczyny cementowe przeznaczone do dużych głębokości powinny zawierać w swoim składzie dodatki: podnoszące odporność termiczną, opóźniające wiązanie, obniżające filtrację oraz poprawiające odporność na korozję chemiczną wywołaną działaniem solanek złożowych. Celem badań laboratoryjnych było opracowanie innowacyjnych receptur zaczynów cementowych do uszczelniania otworów o podwyższonych temperaturach (do około 130°C), zarówno naftowych, jak i geotermalnych, w rejonie Karpat. Podczas realizacji tego tematu wykonywano badania laboratoryjne zaczynów cementowych oraz otrzymanych z nich kamieni cementowych. W związku z zainteresowaniem przemysłu pozyskiwaniem energii z innych źródeł niż ropa naftowa i gaz ziemny szerszym zakresem badań laboratoryjnych objęte zostały zaczyny cementowe do uszczelniania otworów geotermalnych o regulowanych parametrach reologicznych, które mogą być użyte w wysokich temperaturach złożowych do uszczelniania głębokich otworów wiertniczych. Zaczyny cementowe zarabiano wodą wodociągową z dodatkiem chlorku potasu w ilości 3%, 6% i 10% bwow (w stosunku do ilości wody). Do wody zarobowej dodawano kolejno środek odpieniający, regulujący czas wiązania i gęstnienia, upłynniający i obniżający filtrację. Zaczyny cementowe sporządzono z dodatkiem lateksu w ilości 10% i stabilizatora lateksu w ilości 1% bwoc (oba składniki w stosunku do masy suchego cementu). Pozostałe składniki: mikrocement (nanocement), mikrosilikę, hematyt i cement mieszano ze sobą i wprowadzano następnie do wody zarobowej. Wszystkie zaczyny cementowe sporządzano na bazie cementu wiertniczego G. Po połączeniu wszystkich składników zaczyn cementowy mieszano przez 30 minut, a następnie wykonywano pomiary laboratoryjne takie jak: gęstość, rozlewność, odczyty z aparatu Fann, odstój wody, filtrację, czas gęstnienia. Z opracowanych zaczynów cementowych wybrano te o najlepszych parametrach reologicznych, następnie sporządzono z nich próbki kamieni cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 h w środowisku wysokiej temperatury i ciśnienia (warunki otworopodobne). Otrzymane kamienie cementowe poddano badaniu: wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych oraz porowatości.
Works related to the drilling of a deep borehole must take into account the specific conditions at its bottom. This applies especially to high temperatures, exceeding 90–100°C, and pressures of 60–80 MPa. Such difficult downhole conditions have often posed many problems when developing appropriate compositions of cement slurries used for sealing columns of casing pipes. With each passing year, drilling companies make deeper and more complicated boreholes, more and more often exceeding 3000 m, which require the use of specially developed recipes of cement slurries when sealing the casing column. In deep boreholes (with very high temperature and pressure), a serious problem is to ensure a long pumping time of the cement slurry, which should be characterized by low viscosity, little or no free water and the lowest filtration possible. Therefore, it is necessary to select appropriate retardants that are resistant to high temperatures and additives ensuring the appropriate technological parameters of the slurries and cement stone. Pressure and temperature parameters increase with the depth of the borehole. Reservoir waters (brines of different mineralization) largely affect the hardened cement slurry, therefore cement slurries intended for deep boreholes should contain in their composition additives that increase thermal resistance, delay setting, lower filtration and improve resistance to chemical corrosion caused by the action of brines reservoir. The aim of the laboratory research was to develop innovative formulas of cement slurries for sealing boreholes, both crude oil and geothermal, with increased temperatures (up to about 130°C) located in the Carpathian region. During the implementation of the topic, laboratory tests were carried out on both cement slurries and cement stones obtained from them. Due to the industry’s interest in acquiring energy from sources other than crude oil and natural gas, a broader scope of laboratory tests covered cement slurries for sealing geothermal boreholes with controlled rheological parameters, which can be used at high reservoir temperatures to seal deep boreholes. The cement slurries were prepared with tap water with the addition of potassium chloride in the amount of 3, 6 and 10% bwow (in relation to the amount of water). The following agents were successively added to the mixing water: defoaming, adjusting the setting and thickening time, plasticizing and reducing filtration. Cement slurries were made with the addition of 10% latex and a latex stabilizer in the amount of 1% bwoc (both components in relation to the weight of dry cement). The other ingredients: microcement (nanocement), microsilica, hematite and cement were mixed together and then added to the mixing water. All cement slurries were prepared on the basis of drilling cement G. When all components blended, the cement slurry was mixed for 30 minutes followed by laboratory measurements such as: density, fluidity, readings from the Fann apparatus, water retention, filtration, thickening time. From among the developed cement slurries, those with the best rheological parameters were selected, then samples of cement stones were prepared from them. Cement slurries were cured for 48 hours in an environment of high temperature and pressure (downhole conditions). The obtained cement stones were tested for: compressive strength, bending strength, porosity, adhesion of cement stone to steel pipes.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2021, 77, 3; 200-207
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Tytuł:
Doskonalenie zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania głębokich otworów wiertniczych w celu poprawy ich parametrów mechanicznych
Improvement of cement slurries intended for sealing deep boreholes in order to improve their mechanical parameters
Autorzy:
Kut, Łukasz
Kremieniewski, Marcin
Powiązania:
https://bibliotekanauki.pl/articles/2143351.pdf
Data publikacji:
2022
Wydawca:
Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Tematy:
zaczyn cementowy
otwór geotermalny
kamień cementowy
parametry reologiczne
parametry mechaniczne
parametry technologiczne
cement slurry
geothermal well
cement stone
rheological parameters
mechanical parameters
technological parameters
Opis:
Głęboki otwór wiertniczy podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych wymaga użycia specjalnie opracowanego zaczynu cementowego przystosowanego do specyficznych warunków panujących na dnie, tj. temperatury często przekraczającej 100°C oraz ciśnienia złożowego powyżej 60 MPa. Tak trudne warunki otworowe niejednokrotnie przysparzały wielu problemów w czasie opracowywania odpowiednich składów zaczynów cementowych wykorzystywanych podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych. Firmy wiertnicze wykonują coraz głębsze i bardziej skomplikowane otwory, przekraczające coraz częściej 3500 m, które podczas zabiegów cementowania wymagają zastosowania specjalnie opracowanych receptur zaczynów uszczelniających. Jednym z podstawowych problemów podczas zabiegów cementacyjnych w otworach o znacznej głębokości jest zapewnienie długiego czasu przetłaczania zaczynu cementowego, który ponadto powinien charakteryzować się dobrymi właściwościami reologicznymi, niewielkim lub zerowym odstojem wody oraz jak najniższą filtracją. Należy zatem dobierać odpowiednie domieszki opóźniające, odporne na działanie wysokich temperatur, oraz dodatki zapewniające właściwe parametry technologiczne świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego. Wraz ze wzrostem głębokości otworu wiertniczego rosną również parametry ciśnienia i temperatury. W głębokich otworach wierconych poniżej 3500 metrów problem stanowią nie tylko wysoka temperatura i ciśnienie, ale również wody złożowe o różnej mineralizacji, które w dużym stopniu oddziałują na stwardniały zaczyn cementowy. Zaczyny cementowe przeznaczone do dużych głębokości powinny zawierać w swoim składzie dodatki lub/i domieszki: podnoszące odporność termiczną, opóźniające wiązanie, obniżające filtrację oraz poprawiające odporność na korozję chemiczną wywołaną działaniem solanek złożowych. Celem badań laboratoryjnych było doskonalenie obecnych oraz opracowanie innowacyjnych receptur zaczynów cementowych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach o temperaturze dennej 130°C – zarówno naftowych, jak i geotermalnych – w rejonie Karpat. Podczas realizacji tematu wykonywano badania laboratoryjne świeżych oraz stwardniałych zaczynów cementowych. Zaczyny cementowe zarabiano wodą wodociągową z dodatkiem chlorku potasu w ilości 3%, 6% i 10% bwow (w stosunku do ilości wody). Do wody zarobowej dodawano kolejno środki odpieniające, regulujące czas wiązania i gęstnienia, upłynniające i obniżające filtrację. Zaczyny cementowe sporządzono z dodatkiem lateksu w ilości 1–1,2% bwoc (w stosunku do masy suchego cementu). Dla poprawy parametrów mechanicznych zastosowano również dodatek nanorurek węglowych oraz grafenu. Pozostałe składniki – mikrosilikę, hematyt i cement – mieszano ze sobą i wprowadzano następnie do wody zarobowej. Wszystkie zaczyny cementowe sporządzano na bazie cementu wiertniczego G (PN-EN ISO 10426-2). Po połączeniu wszystkich składników zaczyn cementowy mieszano przez 30 minut, a następnie wykonywano pomiary laboratoryjne, takie jak: gęstość, rozlewność, odczyty z aparatu Fann, odstój wody, filtracja, czas gęstnienia. Z opracowanych zaczynów cementowych wybrano te o najlepszych parametrach reologicznych, następnie sporządzono z nich próbki kamieni cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 h w środowisku wysokiej temperatury i ciśnienia (warunki otworopodobne). Otrzymane kamienie cementowe poddano badaniom: wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych, porowatości.
When sealing a casing string, a deep borehole requires the use of a specially developed cement slurry adapted to the specific conditions at its bottom, i.e. temperature often exceeding 100°C and reservoir pressure above 60 MPa. Such difficult downhole conditions often caused many problems in the development of appropriate cement slurry compositions used for sealing casing strings. Drilling companies make deeper and more complicated boreholes, more and more often exceeding 3500 m, which during cementing procedures require the use of specially developed formulas of sealing slurries. During cementation procedures at boreholes of considerable depth, a serious problem is to ensure a long conveying time of the cement slurry, which, moreover, should be characterized by good rheological properties, little or no free water and the lowest possible filtration. Therefore, appropriate retardants that are resistant to high temperatures and additives ensuring the appropriate technological parameters of the cement slurry and stone should be selected. As the depth of the borehole increases, the pressure parameters and temperature also increase. Significant depths exceeding 3500 m are associated not only with high temperatures and pressures, but also with the presence of reservoir waters of various mineralization, which greatly affect the hardened cement slurry. Cement slurries intended for great depths should contain additives increasing thermal resistance, delaying setting, lowering filtration and improving resistance to chemical corrosion caused by the action of reservoir brines. The aim of the laboratory research was to improve current and to develop innovative formulas of cement slurries for sealing oil and geothermal boreholes with a bottomhole temperature of 130°C in the Carpathian region. Laboratory tests were carried out on both cement slurries and cement stones obtained from them. The cement slurries were made using tap water with the addition of potassium chloride in the amount of 3, 6 and 10% bwow (in relation to the amount of water). The defoaming agent was successively added to the mixing water, regulating the setting and thickening time, liquefying and reducing filtration. Cement slurries were made with the addition of 1–1.2% latex bwoc (in relation to the weight of dry cement). To improve the mechanical parameters, the addition of carbon nanotubes and graphene was also used. The other ingredients: microsilica, hematite and cement were mixed together and then added to the mixing water. All cement slurries were prepared on the basis of drilling cement G. After all components had been combined, the cement slurry was mixed for 30 minutes, followed by laboratory measurements such as: density, flow, readings from the Fann apparatus, water retention, filtration, thickening time. From among the developed cement slurries, those with the best rheological parameters were selected, then samples of cement stones were prepared from them and hardened for 48 hours in an environment of high temperature and pressure (borehole-like conditions). The obtained cement stones were tested for: compressive strength, bending strength, adhesion to steel pipes, porosity.
Źródło:
Nafta-Gaz; 2022, 78, 2; 110-119
0867-8871
Pojawia się w:
Nafta-Gaz
Dostawca treści:
Biblioteka Nauki
Artykuł
Wyświetlanie 1-50 z 65

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim komputerze. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień dotyczących cookies