Wodna dyspersja bezpostaciowej krzemionki jako dodatek poprawiający parametry technologiczne zaczynu cementowego

• Autorzy: Kremieniewski M. , Rzepka M.

Identyfikatory

ISBN

10.18668/NG.2017.10.04

Warianty tytułu

EN

Aqueous dispersion of amorphous silica, as an additive improving the technological parameters of cement slurry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu uzyskania wymaganych parametrów technologicznych zarówno świeżego (płynnego), jak i stwardniałego zaczynu cementowego projektowane receptury poddawane są ciągłym modyfikacjom. Obecne w składzie zaczynu dodatki i domieszki wywierają wpływ na jego poszczególne właściwości, jednak zdarza się, że poprawa jednego parametru skutkować może jednocześnie pogorszeniem innego. Należy tak dobierać stosowane środki, aby w miarę możliwości uzyskać wymagane wartości konkretnych parametrów przy jednoczesnym zachowaniu na stałym (niezmiennym) poziomie pozostałych cech technologicznych zaczynu cementowego. Zdarza się, iż w trakcie prowadzenia prac badawczych uzyskuje się wyniki, które pozwalają stwierdzić, że stosowany dodatek powoduje poprawę wielu parametrów technologicznych zaczynu cementowego, co zostało omówione w niniejszym artykule. W trakcie realizacji prac badawczych wykazano korzystny wpływ dodatku wodnej dyspersji bezpostaciowej krzemionki na parametry świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego i zastosowano dodatek szkła wodnego sodowego CB75 w określonej ilości w stosunku do ilości wody zarobowej. W celu potwierdzenia poprawy badanych parametrów technologicznych sporządzono kontrolne receptury zaczynów. Określone zostały takie własności zaczynu jak: parametry reologiczne, filtracja, czas gęstnienia, odstój wody, stabilność sedymentacyjna. Dla próbek stwardniałych zaczynów ustalono wpływ dodatku CB75 na parametry mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie), parametry fizykomechaniczne (przyczepność do rur stalowych i przyczepność do formacji skalnej). Ponadto stwardniały zaczyn cementowy poddano analizom opisującym mikrostrukturę próbki i wykonano badania porowatości oraz przepuszczalności. W celu potwierdzenia poprawy parametrów świeżego i stwardniałego zaczynu badania przeprowadzone zostały dla receptur przeznaczonych do uszczelniania otworów w warunkach otworowych w temperaturze od 30°C do 90°C oraz przy ciśnieniu od 5 MPa do 35 MPa.

EN

In order to obtain the required technological parameters of both fresh (liquid) and hardened cement slurry, the designed recipes are subjected to constant modifications. The additives and admixtures present in the cement slurries formulas affect the various parameters of cement slurry, however, it may happen that the improvement of a given parameter can result in the deterioration of another parameter. The additives should be selected so that, where possible, the required values of the specific parameters will be achieved while maintaining at the constant (unchanging) level the other technological characteristics of the cement slurry. It is sometimes the case that during the implementation of the research, obtained results show that the additive used improves many of the technological parameters of the cement slurry, as discussed in this article. During the research work, the beneficial effects of the addition of an aqueous dispersion of amorphous silica on the parameters of fresh and set cement slurry have been shown. The CB75 water glass was added in a specific quantity in relation to the amount of water used. In order to confirm the improvement of the tested technological parameters, base cement slurries were prepared. The properties of the cement slurry such as: theological parameters, fluid loss, thickening time, free water and sedimentation stability were determined. For samples of hardened cement slurry, the effect of the CB75 addition on the mechanical parameters (compressive strength), physico-mechaical parameters (adhesion to steel pipes and adhesion to rock formation) were determined. In addition, the set cement slurry was subjected to microstructure analysis and porosity and permeability tests were also performed. In order to confirm the improvement of the parameters of fresh and hardened cement slurry, tests were conducted for cement slurries designed to seal wells under hole conditions of 30°C to 90°C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.

Słowa kluczowe

PL

wodna dyspersja bezpostaciowej krzemionki; krzemionka; szkło wodne sodowe; parametry technologiczne zaczynu cementowego; sedymentacja; stabilność sedymentacyjna

EN

water dispersion of amorphous silica; silica; water glass soda; technological parameters of cement slurry; sedimentation; sedimentation stability

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 73, nr 10
• Strony: 750--759
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kremieniewski M.

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

autor

Rzepka M.

• Laboratorium Zaczynów Uszczelniających w Zakładzie Technologii Wiercenia. Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Aguilera R., Artindale J.S., Cordell G.,Ng M.C., Nicholl G.W., Runions G.A.: Horizontal Wells. Gulf Publishing Company, Houston 1991.
• [2] Armessen P., Jourdan A.P., Mariotti Ch.: Horizontal drilling gas negative and positive factors. PennWell Publishing Comp. 1988.
• [3] Bensted J.: Oilwell Cements. Cement Wapno Beton 2002, nr 6, s. 249-265.
• [4] Bensted J., Smith J.R.: Cementy wiertnicze historycznej perspektywy. Cz. 6. Cement Wapno Beton 2008, nr 3, s. 124-135.
• [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] Dębińska E.: Ocena działania dodatków opóźniających czas wiązania zaczynów cementowych na podstawie badań laboratoryjnych. Nafta-Gaz 2012, nr 4, s. 225-232.
• [7] Dębińska E.: Wyznaczanie statycznej wytrzymałości strukturalnej i wczesnej wytrzymałości mechanicznej zaczynów cementowych. Nafta-Gaz, 2013, nr 2, s. 134-142.
• [8] 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.
• [9] Gawlik P., Szymczak M.: Migracje gazowe w przestrzeniach międzyrurowych otworów realizowanych na przedgórzu Karpat. Nafta-Gaz 2006, nr 7-8, s. 349-358.
• [10] Kątna Z. i in.: Badania modelowe wpływu odstoju wody, sedymentacji i początkowego skurczu zaczynu cementowego na jakość uszczelniania rur w otworach odchylonych od pionu i poziomych w temperaturach do 85°C. Praca naukowo-badawcza lNiG, Kraków 1997.
• [11] Kremieniewski M., Rzepka M., Dębińska E.: Statyczna wytrzymałość strukturalna zaczynów przeznaczonych do uszczelniania otworów o podwyższonym ryzyku występowania migracji gazu. Nafta-Gaz 2014, nr 9, s. 608-616.
• [12] Kremieniewski M., Rzepka M., Stryczek S., Wiśniewski R., Kotwica Ł., Złotkowski A.: Korelacja przepuszczalności i parametrów opisujących strukturę stwardniałych zaczynów cementowych stosowanych do uszczelniania otworów w rejonie Basenu Pomorskiego. Nafta-Gaz 2015, nr 10, s. 737-746, DOI: 10.18668/NG2015.10.04.
• [13] Kremieniewski M., Rzepka M.: Badania zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania otworów wiertniczych. Wiadomości Naftowe i Gazownicze 2012, nr 4, s. 9-13.
• [14] Kremieniewski M., Stryczek S., Kotwica Ł.: Zmiany w mikrostrukturze płaszcza cementowego w zależności od warunków hydratacji zaczynu. Nafta-Gaz 2014, nr 12, s. 918-926.
• [15] McNaught A.D., Wilkinson A.: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Wyd. 2. Oksford: Blackwell Scientific Publications, 1997. Wersja internetowa: Nic M., Jirat J., Kosata B.: Colloidal dispersion (ang.), aktualizowana przez Jenkins A., DOI: 10.1351/goldbook.C01174.
• [16] Nelson E.B.: Cementowanie otworów wiertniczych. Schlumberger Edicational Serwice, Houston, Texas, USA, 1990.
• [17] Praca zbiorowa: Nowe aplikacje w zakresie udostępniania i eksploatacji złóż węglowodorów otworami kierunkowymi i poziomymi. Prace INiG nr 152, Kraków 2008.
• [18] Praca zbiorowa: Rzeczpospolita łupkowa. Studium wiedzy o gazie z formacji łupkowych. Prace INiG nr 183, Kraków 2012.
• [19] Rzepka M., Kremieniewski M., Dębińska E.: Zaczyny cementowe przeznaczone do uszczelniania eksploatacyjnych kolumn rur okładzinowych na Niżu Polskim. Nafta-Gaz 2012, nr 8, s. 512-522.
• [20] 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 2008, t. 25, z. 2, s. 625-636.
• [21] Stryczek S., Wiśniewski 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.
• [22] Stryczek S., Wiśniewski R., Kotwica Ł., Złotkowski A., Rzepka M., Kremieniewski M., Skrzypaszek K.: Analysis of technological parameters of cementing slurries for horizontal casing works in Pomeranian Basin. AGH Drilling, Oil, Gas 2015, vol. 32, nr 2, s. 431-442.
• [23] Zima G.: Nowy rozkład płuczki wiertniczej do zastosowania w warunkach HTHP. Nafta-Gaz 2015, nr 8, s. 556-564.

Uwagi

PL

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