Ocena działania dodatków opóźniających czas wiązania zaczynów cementowych na podstawie badań laboratoryjnych

• Autorzy: Dębińska E.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of effectiveness of cement slurries retarders based on laborator tests

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań zaczynów cementowych o obniżonej, "normalnej" i zwiększonej gęstości, przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych na głębokościach około 3000-4000 metrów. Badania laboratoryjne prowadzono w warunkach otworopodobnych, tj. w temperaturze około 90[stopni]C i ciśnieniu około 60 MPa. Gęstości zaczynów regulowano dodatkami odciążającymi (mikrosfery) i obciążającymi (hematyt). Do składów o obniżonej i .normalnej. gęstości dodawano ponadto środek uplastyczniający, który zwiększał elastyczność kamienia cementowego. Badania wykonywano dla dwóch rodzajów środków opóźniających czas wiązania, o symbolach A i B, należących do grupy najczęściej stosowanych dodatków opóźniających - modyfikowanych lignosulfonianów. Były one odporne na zasolenie i można je było stosować w zaczynach zarabianych 20-procentową solanką, jak i bazujących na wodzie słodkiej o różnym zasoleniu (KCl - 3%, NaCl - 10%). Zastosowane opóźniacze wiązania powodowały proporcjonalne narastanie czasu gęstnienia wraz ze wzrostem ich stężenia w zaczynie cementowym, a ponadto wpływały na obniżenie konsystencji zaczynu. Jednocześnie po osiągnięciu założonego czasu potrzebnego do zatłoczenia zaczynu do otworu zapewniały krótki okres przejścia między 30 Bc a 100 Bc. Za skuteczniejszy dodatek opóźniający uznano środek A, gdyż niewielkie jego ilości wystarczały, aby znacznie wydłużyć czas gęstnienia zaczynu cementowego. Dla prezentowanych w artykule zaczynów cementowych wykonano oznaczenia gęstości, rozlewności, parametrów reologicznych, czasu gęstnienia, odstoju wody i wielkości filtracji. W przypadku kamieni cementowych określono parametry mechaniczne: wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur oraz przepuszczalności dla gazu. W wyniku badań opracowano receptury zaczynów cementowych mogących znaleźć zastosowanie w przemyśle do uszczelniania kolumn rur w głębokich otworach wiertniczych przy wysokich temperaturach i ciśnieniach.

EN

The paper presents results of tests performed on reduced-, normal- and high-density cement slurries used to seal casings at depths to about 3000-4000 meters. Laboratory tests were carried out in conditions similar to those that occur in deep boreholes i.e. at about 90[degrees]C and a pressure of about 60 MPa. The density of slurries was adjusted by adding microspheres and hematite. A flexible agent was added to reduced and normal density slurries to obtain higher values of elasticity cement stone. Tests were performed for two different types of retarders A and B, which belong to the most commonly used group of retarders - modified lignosulfonates. They were resistant to salinity, and can be used in slurries attaining 20% brine and based on fresh water about different salinity (KCl - 3%, NaCl - 10%). It caused a proportional increase of thickening time with increase of their concentration. Simultaneously after reaching the time needed to pumping cement slurry it provided a short period of transition between 30 to 100 Bc. Better results were obtained using retarder marked A, because smaller amounts of this retarder were enough to increase thickening time. For slurries present in this article the following properties were measured: density, fluidity, thickening time, rheological parameters, free water and filtration. Mechanical parameters for cement stone were determined: compressive strength, adhesion to the pipe, gas permeability. As a result of the testing, a new recipe of cement slurries was developed. These cement slurries can potentially be applied in industry for sealing deep HTHP boreholes (with high temperatures and pressures).

Słowa kluczowe

PL

cementowanie; kolumny; rury okładzinowe; zaczyn cementowy

EN

casing; cement paste; cementing; columns

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 68, nr 4
• Strony: 225--232
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.,Rys., tab., wykr.,

Twórcy

autor

Dębińska E.

• Zakład Technologii Wiercenia, Instytut Nafty i Gazu, Oddział Krosno

Bibliografia

• [1] Adamson K. et al.: High-pressure, high-temperature well construction. “Oilfield Review”, Summer 1998.
• [2] Bołtryk M., Lelusz M.: Technologia konstrukcji prefabrykowanych. Białystok 2004.
• [3] Habrat S., Raczkowski J., Zawada S.: Technika i technologia cementowań w wiertnictwie. Wydawnictwo Geologiczne. Warszawa 1980.
• [4] Jasiczak J., Mikołajczak P.: Technologia betonu modyfikowanego domieszkami i dodatkami. Politechnika Poznańska, 2003.
• [5] Lewis S.J., Caveny B.: Development of a highly versatile cement set retarded with global applicability. AADE-07-NTCE-16.
• [6] Nalepa J.: Problemy związane z cementowaniem głębokich otworów wiertniczych. Sympozjum Naukowo-Techniczne. Piła 2001.
• [7] Nelson E.B. et al.: Well Cementing. Schlumberger Educational Service. Houston, Teksas, USA, 1990.
• [8] Neville A.M.: Właściwości betonu. Wydanie czwarte. Kraków 2000.
• [9] PE-EN 934-2:2001 Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu. Część 2: Domieszki do betonu. Definicje, wymagania, zgodność, znakowanie i etykietowanie.
• [10] Rzepka M. i in.: Zaczyn cementowy do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w głębokich otworach wiertniczych na Niżu Polskim w temperaturze dynamicznej do ok 120°C. Praca naukowo-badawcza. Kraków 2009.
• [11] Strona internetowa: www.unitechap.com/cmhec.htm
• [12] Stryczek S., Gonet A.: Wymagania odnośnie zaczynów uszczelniających stosowanych w technologiach wiertniczych. Sympozjum Naukowo-Techniczne. Piła 2001.