Cementowanie otworów przeznaczonych do geologicznej sekwestracji CO₂

• Autorzy: Izdebski Sylwester , Mazur Chrystian , Rzepka Marcin , Kut Łukasz

Warianty tytułu

EN

Cementation of the holes intended for geological CO₂ sequestration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wyeksploatowane złoża węglowodorów po dokonaniu szczegółowej analizy ich właściwości mogą, być przeznaczone do wykorzystania jako zbiorniki do składowania CO₂. Analiza ta między innymi powinna wykazać, które odwierty wykonane na strukturze należy skutecznie zlikwidować, a które pozostawić i poddać rekonstrukcji, aby zapewnić ich szczelność w nowych warunkach eksploatacji. Wytypowane odwierty powinny się charakteryzować szczelnością, wszystkich istniejących kolumn rur okładzinowych, a projektowana dodatkowa kolumna rur powinna być zacementowana specjalnymi zaczynami cementowymi odpornymi na CO₂. W zależności od średnicy cementowanej kolumny rur należy tak zaprojektować technologię zabiegu, aby w maksymalnym stopniu usunąć płyn zastosowany do wykonania prac rekonstrukcyjnych z przestrzeni pierścieniowej i zastąpić go specjalnym zaczynem cementowym. Proces projektowania prowadzony jest przez doświadczonych specjalistów Serwisu Cementacyjnego przy pomocy specjalistycznego oprogramowania. Otrzymane wyniki przeprowadzonej symulacji posłużą do wykonania projektu cementowania, w którym zawarte zostaną: parametry zabiegu oraz wytypowany specjalistyczny sprzęt pompowy będący w posiadaniu Firmy Exalo Drilling S.A.W INiG-PIB opracowano zaczyny cementowe, które po utwardzeniu posiadają podwyższoną odporność korozyjną płaszcza cementowego izolującego rury okładzinowe od formacji skalnej do temperatury dermę) wynoszącej około 70°C Zaczyny sporządzano m.in. na bazie popiołów lotnych (pyłów dymnicowych w ilości 35-50%), mikrocementu (ok. 10%) i mikrokrzemionki 05-50%). Utwardzone receptury zaczynów cementowych przechowywano w warunkach wody złożowej nasyconej CO₂. przez okres 180 dni (wykonując okresowe badania parametrów mechanicznych, przepuszczalności oraz porowatości). Wytrzymałości na ściskania opracowywanych receptur stwardniałych zaczynów cementowych o podwyższonej odporności na korozję węglanową przekraczają 20 MPa a przyczepności do nr stalowych osiągają wartości ok. 5 - 6 MPa po 180 dniach ekspozycji. Przepuszczalność dla gazu po 180 dniach nie przekracza 0,1 mD, W stwardniałych zaczynach obserwuje się niewielki udział porów kapilarnych (zdecydowaną przewagę stanowią pory najmniejsze o wielkości poniżej 100 nm).

EN

Depleted hydrocarbon reservoirs, after a detailed analysis of their properties can be designated for use as CO₂ storage. This analysis should, among the others, show which wells in the same structure should be effectively abandoned and which should be left in place and reconstructed lo ensure their tightness under the new production conditions. The selected wells should be characterized by the tightness of all existing casing sections and new designed additional casing section should be cemented with special CO₂ resistant cement slurry. Depending on the diameter of the cemented casing section, the treatment technology should be designed to remove drilling fluid used for re-construction from the annular space efficiently and to replace it with a special cement slurry. The design process is carried out by experienced Cementing Service specialists using professional software. The obtained simulation results will be used to prepare the cementing project, which shall include: treatment parameters and selected specialist pumping equipment owned by Exalo Drilling S.A. At the Oil and Gas Institute-National Research Institute, cement slurries for the bottom temperature of approx. 70°C have been developed: which after hardening have increased corrosion resistance of the cement sheath insulating the casing pipes from the rock formation. Slurries were prepared on the basis of i,a. fly ash (in the amount of 35-50%), microcement fapprox. 10%) and microsilica (35-50%). Hardened cement slurries were stored in the conditions of reservoir water saturated with CO₂ for a period of 180 days (penodic tests of mechanical parameters, permeability and porosity were performed). The compressive strengths of the developed formulations of hardened cement slurries with increased resistance to carbonate corrosion exceed 20 MPa and the adhesion to steel pipes reaches the values of approx. 5 - 6 MPa after 180 days of exposure. Gas permeability after 180 days does not exceed 0.1 mD. In the hardened slurries, a small number of capillary pores is observed (pores of the smallest size (below 100 nm), made up a vast majority).

Słowa kluczowe

PL

złoża węglowodorów; magazynowanie CO2; geosekwestracja; odwierty; zaczyny cementowe

EN

hydrocarbon deposits; CO2 storage; sequestration; sequestration CO2; boreholes; cement grouts

• Wydawca: Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne Inżynierów i Techników Przemysłu Naftowego i Gazowniczego
• Czasopismo: Wiadomości Naftowe i Gazownicze
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 25, Nr 8 (283)
• Strony: 10--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Izdebski Sylwester

• Exalo Drilling S. A.Plac Staszica 9, 64-920 Piła

autor

Mazur Chrystian

• Exalo Drilling S. A.Plac Staszica 9, 64-920 Piła

autor

Rzepka Marcin

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Kut Łukasz

• Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

Bibliografia

• 1.Brylicki Witold., „Czynniki determinujące trwałość betonu i infekcyjnych zaczynów cementowych" Sympozjum Naukowo-Techniczne, Cementy w budownictwie, robotach wiertniczych i inżynieryjnych oraz hydrotechnice", Piła - Płotki 2001.
• 2. Duguid Andrew, Radonjic Mileva, Scherer George; Degradation of Well Cements Exposed to Carbonated Brine FOURTH ANNUAL CONFERENCE ON CARBON CAPTURE AND SEQUESTRATION DOE/NETL, Princeton University, May 2-5, 2005.
• 3. Giergiczny Zbigniew., Małolepszy Jan i in:, Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów nowej generacji. Materiały Cementowni Górażdże, Opole 2002. 4. Lubaś Jan, Szott Wiesław; „Projects of Enhanced Gas and Oil Recovery Using CO, Sequestration Processes in Poland", Nafta-Gaz 2012 nr. 6,s.350-358.
• 4. Lubaś Jan, Szott Wiesław; „Projects of Enhanced Gas and Oil Recovery Using CO, Sequestration Processes in Poland", Nafta-Gaz 2012 nr. 6,s.350-358.
• 5. Kurdowski Wiesław, Małolepszy Jan; Wpływ rodzaju cementu na trwałość betonu" Cement, Wapno, Beton. Nr 5, 1999.
• 6. Kurdowski Wiesław, „Chemia cementu" PWN, Warszawa 1991
• 7.Łowińaka Aldona, Tomkowiak Kazimierz, Wodniczek Jan ; Sposób zwiększania odporności betonu cementowego na korozję węglanową, Patent PRL m 126268 Opis patentowy opublikowano: 31,12.1985.
• 8.Nelson Erik B., „Well Cementing" Schlumberger Educational Service, Houston, Teksas, USA, 1990.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).