Influence of bentonite addition on parameters of fresh and hardened cement slurry

• Autorzy: Kremieniewski M. , Stryczek S. , Wiśniowski R. , Rzepka M. , Gonet A.

Identyfikatory

DOI

10.7494/drill.2017.34.2.335

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The recipe of cement slurry contains a number of additives and admixtures used for obtaining appropriate technological parameters. Some of these agents have a loose form and their density is higher or lower than that of working water, which may result in sedimentation of solid phase. For the sake of eliminating this effect, the viscosity of the working fluid should be increased to keep the fine solids over the entire volume of the slurry. This can be done with the use of appropriate high-molecular polymers. However, bearing in mind the cost of the polymers, bentonite is most frequently applied. Bentonite (montmorillonite) has a packet build and the resulting higher water-demand causes an increase of viscosity of working fluid. It is most frequently used to improve the sedimentation stability, though the presence of this additive is not neutral for the technological parameters of the slurry. During research works aimed at analyzing the influence of montmorillonite on the parameters of fresh and hardened cement slurry predefined quantities of bentonite were used in proportion to the working water. Reference recipes of slurries were worked out to trace the changes. The following properties of the slurry were defined: rheological parameters, filtration, thickening time, water settling, sedimentation stability. For hardened cement samples the bentonite addition was analyzed in view of its influence on the mechanical properties (compressive strength), physicochemical parameters (adhesiveness to steel pipes and adhesiveness to rock formation). Additionally, hardened cement slurry underwent analyses describing the microstructure of the sample porosity and permeability tests). For the sake of determining the influence of mineral additives on parameters of slurry and the hardened slurry there were performer tests for recipes of slurries to be used in wellbore conditions at temperature from 30°C to 90°C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.

Słowa kluczowe

EN

cement slurries; bentonite

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: AGH Drilling, Oil, Gas
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 34, no. 2
• Strony: 335--348
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kremieniewski M.

• Oil and Gas Institute - National Research Institute

autor

Stryczek S.

• AGH University of Science and Technology

autor

Wiśniowski R.

• AGH University of Science and Technology

autor

Rzepka M.

• Oil and Gas Institute - National Research Institute

autor

Gonet A.

• AGH University of Science and Technology

Bibliografia

• [1] Aguilera R. et al.: Horizontal Wells. Gulf publishing Company, Houston 1991.
• [2] Armessen P., Jourdan A., Mariotti Ch.: Horizontal drilling gas negative and positive factors. PennWell Publishing Comp. 1988.
• [3] Bandrowski J., Merta H., Zioło J.: Sedymentacja zawiesin. Zasady i projektowanie. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1995.
• [4] Bhatty J.I., Banfill P.F.G.: Sedimentation behaviour in cement pastes subjected to continuous shear in rotational viscometers. Cement and Concrete Research, 1982.
• [5] Chatterji S.: On the properties of freshly made Portland cement paste. Part 2. Sedimentation and strength of flocculation. Cement and Concrete Research, 1988.
• [6] Hurlbut C.S.: Dana’s Manual of Mineralogy. John Wiley and Sons, New York 1971.
• [7] Kremieniewski M., Stryczek S., Kotwica Ł.: Zmiany w mikrostrukturze płaszcza cementowego w zależności od warunków hydratacji zaczynu. Nafta-Gaz, nr 12, 2014, pp. 918-926.
• [8] Kremieniewski M., Rzepka M., Stryczek S., Wiśniowski R., Kotwica Ł., Złotkowski A.: Korelacja przepuszczalności i parametrów opisujących strukturę stwardniałych zaczynów cementowych stosowanych do uszczelniania otworów w rejonie Basenu Pomorskiego. Nafta-Gaz, nr 10, 2015, pp. 737–746.
• [9] Kremieniewski M.: Ograniczenie ekshalacji gazu w otworach wiertniczych poprzez modyfikację receptur oraz kształtowanie się struktury stwardniałych zaczynów uszczelniających. Prace Instytutu Nafty i Gazu - Państwowego Instytutu Badawczego, nr 199, Kraków 2016.
• [10] McNaught A.D., Wilkinson A.: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). 2nd ed. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1997. Internet version: Nic M., Jirat J., Kosata B.: Colloidal dispersion (Eng.), actualization: A. Jenkins. DOI: 10.1351/goldbook.C01174.
• [11] Nelson E.B. et al.: Well Cementing. Schlumberger Educational Service, Houston, Texas, USA, 1990.
• [12] Rzepka M., Stryczek S.: Laboratoryjne metody określania parametrów technologicznych świeżych zaczynów uszczelniających przed zabiegiem związanym z procesem uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych. Wiertnictwo, Nafta, Gaz, vol. 25, No. 2, 2008, pp. 625-636.
• [13] Stryczek S., Wiśniowski R., Gonet A., Złotkowski A.: The influence of time of rheological parameters of fresh cement slurries. AGH Drilling, Oil, Gas, 31, 2014, pp. 123-133.
• [14] Stryczek S., Gonet A., Wiśniowski R.: Wpływ wybranego dodatku mineralnego na własności technologiczne zaczynów cementowych. Wiertnictwo, Nafta, Gaz, 22/1, 2005.
• [15] Stryczek S., Gonet A., Wiśniowski R., Złotkowski A.: Zaczyny uszczelniające do wypełniania pustek w górotworze solnym. Wiertnictwo, Nafta, Gaz, vol. 28, No. 1-2, 2011, pp. 391-400.
• [16] Stryczek S., Gonet A., Wiśniowski R., Złotkowski A:. Badania świeżych zaczynów cementowych z dodatkiem grafitu. Wiertnictwo, Nafta, Gaz, vol. 28, No. 4, 2011, pp. 749-756.
• [17] Zima G.: Nowy rodzaj płuczki wiertniczej do zastosowania w warunkach HTHP. Nafta-Gaz, nr 8, 2015, pp. 556-564.
• [18] Rzeczpospolita łupkowa. Studium wiedzy o gazie z formacji łupkowych. Prace IniG, nr 183, Kraków 2012.

Uwagi

EN

Paper realized on the basis of the research work Analysis of possibility of improving the sedimentation stability of cement slurries - work of OGI - NRI on the order of the Ministry of Science and Higher Education, archival No.: DK-4100/36/16, order No.: 36/KW/16. Work realized at the Department of Drilling and Geoengineering, Faculty of Drilling, Oil and Gas AGH UST within the Statutory Research Program No. 11.11.190.555 WP2

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).