Badania eksperymentalne wpływu dwutlenku węgla na strukturę porowatą i właściwości mechaniczne skały łupkowej

• Autorzy: Miedzińska D.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0010.8234

Warianty tytułu

EN

Experimental study on influence of carbon dioxide on porous structure and mechanical properties of shale rock

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Skały łupkowe są formacjami geologicznymi, może w nich występować materia organiczna, dzięki której mogą powstać niekonwencjonalne złoża gazu. Podczas ich interakcji z dwutlenkiem węgla, który może być stosowany jako czynnik szczelinujący do wydobycia gazu, zachodzi wiele zjawisk mających wpływ na strukturę i parametry wytrzymałościowe skały. W pracy przedstawiono badania zmian struktury skały łupkowej pod wpływem oddziaływania dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym oraz ich wpływ na właściwości wytrzymałościowe skały. Badania strukturalne zostały przeprowadzone przy użyciu technik mikroskopowych przy różnych powiększeniach obrazu. Jako test właściwości wytrzymałościowych przyjęto próbę jednoosiowego ściskania. W wyniku prac zaobserwowano pewną zależność. Im bardziej zmniejszyła się porowatość badanej próbki po infiltracji dwutlenkiem węgla w małych powiększeniach, tym bardziej zwiększyła się jej porowatość w dużych powiększeniach i tym mniejszą osiągnęła wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie.

EN

Shale rocks are geological formations which can be unconventional gas reservoirs. During their interaction with carbon dioxide, which can be used as a fracturing fluid in shale gas recovery process, many phenomena take place that can influence rock structure and mechanical properties. The research on changes in rock structure under super critical carbon dioxide interaction and their influence of shale properties were presented in the paper. The structural tests were carried out with the use of microscopic techniques with different resolutions of visualization. The uniaxial compression test was applied as a mechanical properties’ assessment experiment. As a result of research, some dependence was observed. The bigger decrease was in porosity after infiltration in lower zooms, the bigger increase in porosity in high zooms and mechanical properties was noticed.

Słowa kluczowe

PL

geomechanika; skały łupkowe; dwutlenek węgla

EN

geomechanics; shale rock; carbon dioxide

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 66, nr 4
• Strony: 167--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Miedzińska D.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, ul. Gen. W. Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Ptaszyńska A., Mastalerz M., Hupka J., Właściwości i heterogeniczność skały łupkowej, [w:] Łupek miedzionośny II, red. P.B. Kowalczuk, J. Drzymała, WGGG PWr, Wrocław, 2016, 7-29.
• [2] Miedzińska D., Niezgoda T., Małek E., Zasada Z., Study on coal microstructure for porosity levels assessment, Bulletin of the Polish Academy of Sciences - Technical Sciences, 61, 2, Warsaw, 2013, 499-505.
• [3] Yaou S. et al., An atomic force microscopy study of coal nanopore structure, Chinese Science Bulletin, 56, 2011, 2706-2718.
• [4] Ma G. et al., Modeling the fragmentation of rock grains using computed tomography and combined FDEM, Powder Technology, 308, 2017, 388-397.
• [5] Whitley D.S., Handbook of Rock Art Research, Rowman & Littlefield, 2001.
• [6] Kalantari-Dahaghi A., Numerical Simulations and Modeling of Enhanced Gas Recovery and CO2 Sequestration In Shale Gas Reservoirs, SPE, Wes Virginia University, 2010.
• [7] CO2-Sand Fracturing, Drilling and Completion, Canada, 2011.
• [8] Reznik A., Singh P.K., Foley W.L., An analysis of the effect of carbon dioxide injection on the recovery of in-situ methane from bituminous coal: An experimental simulation, Society of Petroleum Engineers/U.S. Department of Energy 10822, 1982.
• [9] Busch A., Gensterblum Y., Krooss B.M., Methane and CO2 sorption and desorption measurements on dry Argonne Premium Coals: Pure components and mixtures, Proceedings of the 2003 International CBM Symposium, 2003.
• [10] Kang S.M., Fathi E., Ambrose R., Akkutlu I., & Sigal R., Carbon dioxide storage capacity of organic-rich shales, SPE Journal, 16, 4, 2011, 842-855.
• [11] Shi J.Q., Durican S., CO2 Storage in Deep Unminable Coal Seams, Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP, 60, 2005, 547-558.
• [12] Heller R., Zoback M., Adsorption of methane and carbon dioxide on gas shale and pure mineral samples, Journal of Unconventional Oil and Gas Resources, 8, 2014, 14-24.
• [13] Miedzińska D., Niezgoda T., Gieleta R., Numerical and experimental aluminum foam microstructure testing with the use of computed tomography, Computational Materials Science, 64, 2012, 90-95.
• [14] Tsuyoshi I. et al., Acoustic emission monitoring of hydraulic fracturing laboratory experiment with supercritical and liquid CO2, Geophysical Research Letters, vol. 39, 2012.
• [15] Ishida T., Chen Q., Mizuta Y., and Roegiers J.-C., Influence of fluid viscosity on the hydraulic fracturing mechanism, J. Energy Resour. Technol., 126, 2004, 190-200.
• [16] Petersen H.I., Hertle M., Sulsbrück H., Upper Jurassic-lowermost Cretaceous marine shale source rocks (Farsund Formation), North Sea: Kerogen composition and quality and the adverse effect of oil-based mud contamination on organic geochemical analyses, International Journal of Coal Geology, 173, 2017, 26-39.
• [17] Hakimi M.H., Abdullah W.H., Ahmed A.F., Organic geochemical characteristics of oils from the offshore Jiza-Qamar Basin, Eastern Yemen: New insight on coal/coaly shale source rocks, Journal of Petroleum Science and Engineering, 153, 2017, 23-35.
• [18] Li X., Lei X., Li Q., Experimental investigation of Sinian shale rock under triaxial stress monitored by ultrasonic transmission and acoustic emission, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 43, 2017, 110-123.
• [19] Wu W., Zoback M.D., Kohli A.H., The impacts of effective stress and CO2 sorption on the matrix permeability of shale reservoir rocks, Fuel, 203, 2017, 179-186.
• [20] Ross D., Bustin R.M., The importance of shale composition and pore structure upon gas storage potential of shale gas reservoirs, Marine and Petroleum Geology, 26, 2009, 916-927.

Uwagi

Badania realizowano w ramach projektu „Opracowanie wytycznych do zaprojektowania innowacyjnej technologii wydobycia gazu z łupków przy użyciu ciekłego CO2 na drodze analiz numerycznych i badań eksperymentalnych” finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w latach 2012-2017.