Zmniejszanie porowatości stwardniałych zaczynów wiertniczych poprzez wprowadzenie dodatków drobnoziarnistych

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

Warianty tytułu

EN

Reduction of the porosity in hardened oilwell cement slurries by the usage of fine-grained additives

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Jednym z większych problemów przy cementowaniu kolumn rur okładzinowych, zwłaszcza w złożach gazu ziemnego trudne do wyeliminowania są jego migracje z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. W artykule przedstawiono wyniki badań zmian właściwości świeżych oraz stwardniałych zaczynów wiertniczych spowodowanych dodatkami drobnoziarnistymi. W badaniach zastosowano dwa cementy oraz cztery dodatki drobnoziarniste: dwa mikrocementy, mieszaninę mikrocementu i pyłu krzemionkowego oraz pył krzemionkowy, a zaczyny dojrzewały w warunkach podobnych do panujących w otworach. Wprowadzenie dodatków drobnoziarnistych spowodowało znaczne zmniejszenie filtracji co ma duże znaczenie, szczególnie w przypadku wierceń poziomych. Mikrododatki zmniejszają znacznie wielkość i powierzchnię porów w zaczynach, a ten korzystny efekt rośnie wraz ze wzrostem powierzchni właściwej dodatków. Mikrododatki powodują również wzrost wytrzymałości oraz przyczepności zaczynu do stali o ok. 25% - 30%.

EN

One of the major problem in cementing technology of casing string columns, especially on natural gas deposits, are gas migrations [exhalations] from annular space of the borehole, which are difficult to eliminate. This paper presents the results of fresh slurries properties and microstructure of hardened oilwell cement slurries changes, caused by addition of fine-grained additives. In the studies, two cements and four fine-grained additives were used: two microcements, mix of microcement and silica fume and only silica fume. Prepared slurries were cured in similar conditions as in the borehole. Fine-grained additives cause significant reduction of filtration, which is particularly relevant in the case of horizontal drilling, e.g. during exploration of shale gas. Microadditives with high fineness cause significant reduction of pore sizes and surface area of pores which is decreasing of hardened slurry permeability. The introduction of microadditives also increases the strength and bond of cement matrix with steel by about 25% - 30%.

Słowa kluczowe

PL

cement wiertniczy; zaczyn cementowy; zmniejszenie porowatości; dodatek mineralny; dodatek drobnoziarnisty; migracja gazu

EN

oilwell cement; cement slurry; porosity reduction; mineral additive; fine-grain additive; gas migration

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 21/83, nr 5
• Strony: 325--335
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kremieniewski M.

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, Kraków

autor

Stryczek S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica, Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu, Kraków

autor

Wiśniowski R.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica, Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu, Kraków

autor

Gonet A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica, Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu, Kraków

Bibliografia

• 1. Bensted, J., Smith, J. R. Oilwell Cements Part 5: Applications of fly ash in well cementing, Cement Wapno Beton, 1/2008, 17-30, (2008)
• 2. Stryczek S., Wiśniowski R., Gonet A., Złotkowski A.: Influence of specific surface of lignite fluidal ashes on rheological properties of sealing slurries, Archives of Mining Sciences”, 57, 313-322, (2012)
• 3. Stryczek, S., Brylicki, W., Małolepszy, J., Gonet, A., Wiśniowski, R., Kotwica, Ł. Potential use of fly ash from fluidal combustion of brown coal in cementing slurries for drilling and geotechnical works, Archives of Mining Sciences, 54, 775-786 (2009)
• 4. Brylicki, W., Małolepszy, J., Stryczek, S., Wiśniowski, R., Kotwica, Ł., Effects of modification of alkali activated slag cementing slurries with natural clinoptilolite, Mineral Resources Management, 25, 61-76, (2009)
• 5. Carter, L. G., Slagle, K. A. Study of Completion Practices to Minimize Gas Communication, Journal of Petroleum Technology, 24 (1970)
• 6. Kremieniewski M. Proces migracji gazu w trakcie wiązania zaczynu cementowego. Nafta-Gaz, 3/2011, (2011)
• 7. Kremieniewski M. Modyfikacja przestrzeni porowej kamieni cementowych. Nafta–Gaz, 3/2012, 165-170 (2012)
• 8. Kremieniewski M. Modyfikacje receptur zaczynów uszczelniających w celu zminimalizowania przepuszczalności powstałych kamieni cementowych Nafta-Gaz 3/2014, 170-175 (2014)
• 9. Tarabani S., Hareland G, New cement additives that eliminate cement body permeability. SPE 29269, 20-22 March 1995r
• 10. Tarabani S., Hareland G, New cement additives that eliminate cement body permeability, SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference, 20-22 March, Kuala Lumpur, Malaysia (1995)
• 11. Oskarsen R. T., Wright J. W., Walzel D., Analysis of gas migration yields recommendations for best cementing practices, World Oil 231, 33-39 (2010)
• 12. Radecki S., Witek W., Dobór technik i technologii cementowania w aspekcie występowania migracji gazu. Nafta-Gaz, 9/2000, (2000)
• 13. Kremieniewski M. „Ocena przepuszczalności kamieni cementowych pod kątem ograniczenia migracji gazu” Prace naukowe INiG – PIB, 196, Kraków 2014
• 14. Such P., Przestrzeń porowa skał łupkowych. Nafta – Gaz, 9/2012, 561-565 (2013)
• 15. Hendel J., Złotkowski A., Stryczek S., Model stanowiska laboratoryjnego przeznaczonego do pomiarów przepuszczalności stwardniałego zaczynu uszczelniającego, zbudowany w oparciu o dynamiczną prasę filtracyjną HTHP. AGH Drilling Oil Gas, 28, 681-690, (2011)
• 16. Habrat S., Raczkowski J., Zawada S. Technika i technologia cementowań w wiertnictwie. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1980r
• 17. Such P. Metodyka i interpretacja pomiarów porozymetrycznych. Praca niepubl. Kraków, 1994
• 18. Such P. „Model fizyczny przestrzeni filtracji basenu czerwonego spągowca”. Prace IGNIG, Kraków. 1996
• 19. Szaj P. Wpływ wybranych dodatków mineralnych na właściwości reologiczne zaczynów cementowych. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, 134, 285-294, (2012)
• 20. Baofeng P., Kun L., Baomin W., Influence of carbon nanofibers/silica fume on mechanical performance of cement mortars, Cement Wapno Beton, 82, 217-224, (2015)
• 21. Shoukry H., Shebl S., Khalil I.S., Preparation of ultra-fine silica particles and their application for enhanced strength of cement mortar, Cement Wapno Beton, 81, 17-22, (2014)
• 22. Nocuń–Wczelik, W., Pył krzemionkowy – właściwości i zastosowanie w betonie, Polski Cement, Kraków, 2005
• 23. Dubois, N., Noik, Ch., Rivereau, A., Vernet, Ch., Improvement of low-permeable cement for zonal isolation at high-temperature conditions, Procc. of the 1999 SPE Int. Symp. on Oilfield Chemistry; Houston, TX, USA; 16 – 19 February 1999
• 24. Noik, Ch., Rivereau, A., Vernet, Ch., Novel cements materials for high-pressure/high-temperature wells, Procc. 1998 Eur. Petr. Conf. EUROPEC. Hague, Neth, 20 – 22