Ocena przepuszczalności kamieni cementowych pod kątem ograniczenia migracji gazu

• Autorzy: Kremieniewski M.

Warianty tytułu

EN

Cement stones permeability as assessment of possible gas migration reduction

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W części ogólnej pracy dotyczącej oceny przepuszczalności kamieni cementowych pod kątem ograniczenia migracji gazu przedstawiono studium literaturowe dotyczące zagadnienia przepuszczalności ciał stałych, a w szczególności kamieni cementowych. Przeprowadzona została również krótka charakterystyka dodatków i domieszek do zaczynów cementowych, ze szczególnym uwzględnieniem środków, które wpływają na zmniejszenie przepuszczalności kamienia cementowego. Część doświadczalna pracy zawiera wyniki badań laboratoryjnych, do których wykorzystano w pierwszej kolejności zaczyny „bazowe”. Z zaczynów tych sporządzono próbki do badań przepuszczalności kamieni cementowych po określonym czasie hydratacji dla wytypowanych warunków otworowych (temperatura od 25 do 80°C oraz ciśnienie od 3 do 42 MPa). Kolejnym etapem prac było przeprowadzenie modyfikacji receptur zaczynów mających na celu obniżenie przepuszczalności tworzących się kamieni cementowych. Po uzyskaniu wymaganego rezultatu (obniżona przepuszczalność dla gazu powstałych kamieni cementowych) w celu weryfikacji działania zastosowanych dodatków i domieszek wykonane zostały badania struktury porowej. Następnie na podstawie korelacji uzyskanych wyników przepuszczalności z parametrami charakteryzującymi strukturę próbek (głównie porowatości) dokonano oceny wpływu przeprowadzonych modyfikacji na obniżenie przepuszczalności kamieni cementowych. Na podstawie przeprowadzonych badań możliwe było określenie łączności kanalików w strukturze kamienia cementowego, a następnie poprawa szczelności płaszcza cementowego poprzez modyfikację receptur zaczynów. Na podstawie analizy otrzymanych wyników badań dobrano optymalne receptury ograniczające migrację gazu w trakcie wiązania i po związaniu zaczynu. W pracy zaprezentowano nowe receptury zaczynów cementowych, które po stwardnieniu znacznie obniżają przepuszczalność płaszcza cementowego dla gazu.

EN

The theoretical part of work aimed at evaluation of permeability of cement stones for limited gas migration shows bibliography on the subject of permeability of solids, in particular cement stones. It also contains short characteristics of admixtures and additives for cement slurries, with particular emphasis on additives that contribute to the reduction of cement stone permeability. The experimental part of the thesis discusses the results of laboratory tests, for which "basic" cement slurries were used in the first place. From these slurries samples for stone cement permeability study for selected borehole conditions were prepared (temperature from 25 to 80°C and a pressure from 3 to 42 MPa). The next stage was to perform slurries recipes modification to reduce permeability of the hardening cement stones. After obtaining the required result (reduced cement stones gas permeability) in order to verify the influence of the additives and admixtures, pore structure study was done. Then, based on the correlation between permeability and sample structure parameters (mainly porosity) we assessed the impact of the modification to reduce permeability of cement stones. Based on the study it was possible to determine connectivity channels in the structure of cement stone, and then improve the cement sheath sealing by modifying slurries recipes. On the basis of analysis of the obtained results optimal recipes were selected to reduce gas migration during setting and after setting the slurry. The paper presents new recipes of cement slurries, which after setting significantly reduce gas permeability of the cement sheath.

Słowa kluczowe

PL

kamienie cementowe; migracja gazu; przepuszczalność

EN

cement stones; gas migration; permeability

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 196
• Strony: 1--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kremieniewski M.

Bibliografia

• [1] Aksielrud G. A., Altszuler M. A., 1987: Ruch masy w ciałach porowatych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• [2] Archie G. E., 1942: The electrical Resistivity Log as an Aid in Determining Some Reservoir Characteristics. „Transactions of American Institute of Mining and Metallurgical Engineers'; vol. 146, s. 54-62.
• [3] Bear J., 1972: Dynamics of Fluids in Porous Media. American Elsevier, New York-London-Amsterdam.
• [4] Bonett A., Pafitis D., 1996: Getting to the Root of Gas Migration. „Oilfield Review”; Spring.
• [5] Carman P. C., 1937: Fluid Flow through a Granular Bed. „Transactions of the Institute of Chemical Engineers'; vol. 15, s. 150-156.
• [6] Carman P. C.,1956: Flow of Gases through Porous Media. Butterworth, London.
• [7] Collins R. E.,1961: Flow of Fluids through Porous Materials. Van Nostrand, New York
• [8] Franczyk M.: Mikrostruktura betonu żwirowego, http://wwwizolacje.com.pl/artykul/id1098,szczelne-betony-z-dodatkiem-pylu-krzemionkowego?ga1=1, dostęp: sierpień 2012.
• [9] Gładki P., 2006: Fraktale i samopodobieństwo, http://www.math.us.edu.pl/pgladki/faq/node141.htm1, dostęp: grudzień 2012.
• [10] Habrat S., Raczkowski J., Zawada S., 1980: Technika i technologia cementowań w wiertnictwie. Warszawa, Wydawnictwo Geologiczne.
• [11] IMSIS, http://www.imsis.ukwedu.pl, dostęp: grudzień 2012.
• [12] Klonecki W.,1999: Statystyka dla inżynierów. Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [13] Kozeny J.,1927: Uber kapillare Leitung des Wassers im Boden. Sitzungsber. Akademie der Wissenschaften Wien, vol. 136, s. 271-306.
• [14] Kozeny J.,1953: Hydraulik. Wien, Springer.
• [15] Kunert J., 2010: Fraktale. Prezentacja. Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska, Wrocław.
• [16] Kurdowski W., 1991: Chemia cementu. Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [17] Laboratorium Zakładu Geologii Inżynierskiej, www.geo.uw.edu.pl/IHIGI/labzgi, dostęp: maj 2013.
• [18] Liszka K., 1982: Podstawy eksploatacji złóż ropy. Skrypt uczelniany nr 869, AGH, Kraków.
• [19] Microblends Systems Inc., http://microblend.ca, dostęp: czerwiec 2012.
• [20] Myślińska E., 1997: Laboratoryjne badanie gruntów. Warszawa, PWN.
• [21] Najduchowska M., 2008: Wodoszczelność i odporność korozyjna betonu. ,,Izolacje”, nr 1, s. 30-34, ISSN 1427-6682.
• [22] Nelson B., 1990: Well cementing. Schlumberger Educational Service, Houston, Texas, USA.
• [23] Norma PN-EN ISO 10426-1:2006 Cementy i materiały do cementowania otworów wiertniczych.
• [24] Peitgen H. O., Jurgens H., Saupe D., 1995: Granice chaosu. Fraktale. Warszawa, Wyd. Nauk. PWN.
• [25] Przemysłowe Laboratorium Technologii Chemicznej IIB: Struktura porowata ciał stałych - porozymetria rtęciowa. Politechnika Wrocławska, ćwiczenie.
• [26] Przepuszczalnościomierz cementu. Instrukcja OFI Testing Equipment, Inc. Autoryzowany przedstawiciel: EUROTECH INT Sp. z o.o.
• [27] Rzepka M., 2005: Receptury zaczynów cementowych z dodatkiem mikrocementu do warunków wysokich temperatur i ciśnień złożowych. Praca naukowo-badawcza. Kraków
• [28] SPE ATW, 2004: Cementing the interface - best practices and techniques. Moscow, November 15-17.
• [29] Such P.,1994: Metodyka i interpretacja pomiarów porozymetrycznych. Prace IGNIG, Kraków.
• [30] Such P., 1996: Model fizyczny przestrzeni filtracji basenu czerwonego spągowca. Prace IGNIG, nr 88, Kraków.
• [31] Such P., 2002: Zastosowanie rachunku fraktalowego w badaniach przestrzeni porowej skał zbiornikowych. Prace IGNiG, nr 115, s. 27.
• [32] Such P., 2012: Przestrzeń porowa skał łupkowych., ,Nafta-Gaz”, nr 9, s. 561-565.
• [33] Szostak L., 1971: Dowiercanie i udostępniania złóż ropy i gazu. Warszawa, Wydawnictwo Geologiczne.
• [34] Talabani S., Hareland G., 1995: New cement additives that eliminate cement body permeability. SPE 29269, 20-22 March.
• [35] Turcotte D. L., 1997: Fractals and Chaos in Geology and Geophysics. Cambridge University Press.
• [36] Walker Jr. P. J., Verma S. K., Rivera-Utrilla J., Davis A.,1988: Densities, porosities and surface areas of coal macerals as measured by their interaction with gases, vapours and liquids. „Fuel”, vol. 67, s. 1615-1623.
• [37] Wikipedia: Menger sponge, http://en.wikipedia.org/wiki/Menger_sponge, dostęp: listopad 2013.