Poprawa wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z zaczynu lekkiego

• Autorzy: Kremieniewski M.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2018.08.06

Warianty tytułu

EN

Improvement of the early mechanical strength of cement sheath formed from lightweight cement slurry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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.

EN

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.

Słowa kluczowe

PL

zaczyn cementowy; płaszcz cementowy; wytrzymałość mechaniczna; wytrzymałość na ściskanie; pomiary geofizyczne

EN

cement slurry; cement sheath; mechanical strength; compressive strength; cement bong logging

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 8
• Strony: 606--612
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kremieniewski M.

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

Bibliografia

• [1] Ciechanowska M. i in.: Ekshalacje gazu ziemnego – polskoukraiński problem Przedgórza Karpat. Analiza i ocena zagrożeń ekshalacjami gazu. Kraków 2008.
• [2] Dohnalik M., Zalewska J.: Korelacja wyników laboratoryjnych uzyskanych metodą rentgenowskiej mikrotomografii, jądrowego rezonansu magnetycznego i porozymetrii rtęciowej. Nafta-Gaz 2013, nr 10, s. 735–743.
• [3] Gawlik P., Szymczak M.: Migracje gazowe w przestrzeniach międzyrurowych otworów realizowanych na przedgórzu Karpat. Nafta-Gaz 2006, nr 7–8, s. 349–358.
• [4] Gunawan S., Fowler D.A., Mack A.: High-Performance Wellbore Displacement Spacer System. AADE-17-NTCE-067, 2017.
• [5] Klaus S.R., Neubauer J., Goetz-Neunhoeffer F.: Hydration kinetics of CA2 and CA – Investigations performed on a synthetic calcium aluminate cement. Cement and Concrete Research 2013, vol. 43. s. 62–69.
• [6] 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, s. 1–400.
• [7] Kremieniewski M.: Poprawa stabilności sedymentacyjnej zaczynów cementowych. Prace Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego nr 216, Kraków 2017, s. 1–156.
• [8] Kremieniewski M., Rzepka M.: Wpływ perlitu pylistego na własności technologiczne zaczynu cementowego. Nafta-Gaz 2017, nr 12, s. 943–952, DOI: 10.18668/NG.2017.12.05.
• [9] Kremieniewski M., Rzepka M.: Wodna dyspersja bezpostaciowej krzemionki jako dodatek poprawiający parametry technologiczne zaczynu cementowego. Nafta-Gaz 2017, nr 10, s. 750–759, DOI: 10.18668/NG.2017.10.04.
• [10] Kremieniewski M., Stryczek S., Wiśniowski R., Rzepka M., Gonet A.: Influence of bentonite addition on parameters of fresh and hardened cement slurry. AGH Drilling, Oil, Gas 2017, vol. 34, nr 2, s. 335–348.
• [11] Nelson E.B. i in.: Well Cementing. Schlumberger Educational Service, Houston, Teksas, USA 1990.
• [12] Stryczek S. i in.: Studia nad doborem zaczynów uszczelniających w warunkach wierceń w basenie pomorskim. Wydawnictwo AGH, Kraków 2016.
• [13] Stryczek S., Gonet A., Wiśniowski R.: Wpływ wybranego dodatku mineralnego na własności technologiczne zaczynów cementowych. Wiertnictwo, Nafta, Gaz 2005, t. 22/1, s. 333–341.
• [14] Stryczek S., Wiśniowski R., Gonet A., Ferens W.: Parametry reologiczne świeżych zaczynów uszczelniających w zależności od czasu ich sporządzania. Wiertnictwo, Nafta, Gaz 2009, t. 26, z. 1–2, s. 369–382.
• [15] Stryczek S., Wiśniowski R., Gonet A., Złotkowski A.: The influence of time of rheological parameters of fresh cement slurries. AGH Drilling, Oil, Gas 2014, vol. 31, s. 123–133.
• [16] Wiśniowski R., Stryczek S., Skrzypaszek K.: Kierunki rozwoju badań nad reologią płynów wiertniczych. Wiertnictwo, Nafta, Gaz 2007, t. 24, z. 1, s. 595–607.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).