Influence of polycarboxylate superplasticizers on rheological properties of cement slurries used in drilling technologies

• Autorzy: Stryczek S. , Wiśniowski R. , Gonet A. , Złotkowski A. , Ziaja J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ superplastyfikatorów z grupy polikarboksylanów na właściwości reologiczne zaczynów cementowych stosowanych w technologiach wiertniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Sealing slurries, mainly the cement-based ones, are concentrated dispersive systems, containing solid particles of considerably developed specific surface. Rheologically, such systems are very complex. This also stems from the fact that the rheological properties have a significant effect on: additives and admixtures modifying technological properties of fresh and set slurries, chemically complex mechanism of hydration in a slurry in a function of time. Special attention should paid to plasticizing (plasticizers PL) and liquefying (traditional and new- -generation superplasticizers SP) admixtures affecting the modification and optimization of rheological properties of fresh cement slurries as far as providing efficiency of sealing of casing pipes is concerned. Laboratory analyses were focused on proving the following thesis: properly selected type of superplasticizer [by BASF Polska Sp.z o.o. (The Chemical Company) - Admixtures for Concrete Division] advantageously affects the rheological parameters of sealing slurry based on metallurgical cement CEM III /A 32,5. The following variables were used in the analyses: type of superplasticizer, type of batch fluid. The laboratory experiments were made on superplasticizers produced by BASF: SKY 501, SKY 503, SKY 591, ACE 430, Glenium 115. The superplasticizer concentration in the slurry was 0.5 wt% (as compared with mass of dry cement). Water to cement ratio for the analyzed sealing slurries was equal to 0.5. The sealing slurries were made of metallurgical cement CEM III/A 32,5 N-LH/HSR/N Lafarge Cement S.A. in Małogoszcz.

PL

Zaczyny uszczelniające, a zwłaszcza typu cementowego, są skoncentrowanymi układami dyspersyjnymi, zawierającymi cząstki stałe o znacznie rozwiniętej powierzchni właściwej. Układy takie pod względem reologicznym należą do niezwykle złożonych. Wynika to między innymi z faktu, że na właściwości reologiczne w sposób istotny wpływają: dodatki i domieszki modyfikujące właściwości technologiczne świeżych i stwardniałych zaczynów, złożony chemicznie mechanizm reakcje hydratacji zachodzące w zaczynie w funkcji czasu. Na szczególną uwagę ze względu na zapewnienie skuteczność uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych zasługują domieszki uplastyczniające (plastyfikatory PL) i upłynniające (superplastyfikatory SP typu tradycyjnego oraz nowej generacji) wpływające na modyfikację oraz optymalizację cech reologicznych świeżych zaczynów uszczelniających. Przeprowadzone badania laboratoryjne miały na celu udowodnianie następującej tezy: odpowiednio dobrany rodzaj superplastyfikatorów [firmy BASF Polska Sp.z o.o. ( The Chemical Company) - Dział Domieszek do Betonu], wpływa korzystnie na parametry reologiczne zaczynu uszczelniającego sporządzanego na osnowie cementu hutniczego CEM III /A 32,5. W przeprowadzanych badaniach zmiennymi były: rodzaj superplastyfikatora, rodzaj cieczy zarobowej. W badaniach laboratoryjnych zastosowano następujące superplastyfikatory firmy BASF: SKY 501, SKY 503, SKY 591, ACE 430, Glenium 115. Koncentracja superplastyfikatora w zaczynie wynosiła: 0,5% wagowo (w stosunku do masy suchego cementu). Współczynnik wodno-cementowy dla badanych zaczynów uszczelniających wynosił: 0,5. Do sporządzania zaczynów uszczelniających stosowano cement hutniczy klasy CEM III/A 32,5 N-LH/ HSR/NA - Cementownia Małogoszcz, Grupa Lafarge Cement S.A. w Małogoszczy.

Słowa kluczowe

EN

sealing slurries; rheological properties; rheological models; superplastifiers; sealing of ground and rock medium; cement slurries; metallurgical cement

PL

zaczyny uszczelniające; właściwości reologiczne; modele reologiczne; superplastyfikatory; uszczelnianie ośrodka gruntowego i masywu skalnego; zaczyny cementowe; cement hutniczy

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, no. 3
• Strony: 719--728
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stryczek S.

• AGH University of Science and Technology in Kraków, Faculty of Drilling, Oil and Gas, Department of Drilling and Geoengineering, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Wiśniowski R.

• AGH University of Science and Technology in Kraków, Faculty of Drilling, Oil and Gas, Department of Drilling and Geoengineering, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Gonet A.

• AGH University of Science and Technology in Kraków, Faculty of Drilling, Oil and Gas, Department of Drilling and Geoengineering, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Złotkowski A.

• AGH University of Science and Technology in Kraków, Faculty of Drilling, Oil and Gas, Department of Drilling and Geoengineering, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Ziaja J.

• AGH University of Science and Technology in Kraków, Faculty of Drilling, Oil and Gas, Department of Drilling and Geoengineering, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• Giergieczny Z., Małolepszy J., Szwabowski J., Śliwiński J., 2002. Cementy z dodatkami mineralnymi w technologiibetonów nowej generacji. Górażdże Cement Opole.
• Gonet A., Stryczek S., 2001. Reologia wybranych zaczynów uszczelniających wykonanych z cementów Górażdże CementS.A., Sympozjum Naukowo-Techniczne „Cementy w budownictwie, robotach wiertniczych i inżynieryjnych oraz hydrotechnice”, Piła.
• Jasiczak J., Mikołajczak P., 2003. Technologia betonu modyfikowanego domieszkami i dodatkami. Alma Mater, Politechnika Poznańska.
• Kon E., Jóźwiak H., 2000. Klasyfikacje i wymagania dla domieszek do betonu, zaprawy i zaczynu. Cement-Wapno- -Beton, Nr. 1.
• Kucharska L., 2000. Tradycyjne i współczesne domieszki do betonu zmniejszające ilość wody zarobowej. Cement-Wapno- Beton, Nr. 2.
• Kurdowski W., 1991. Chemia cementu. PWN.
• Małolepszy J., 1989. Hydratacja i własności spoiwa żużlowo-alkalicznego. Zeszyty Naukowe AGH nr 53, Wydawnictwa AGH Kraków.
• Pinka J., Wittenberger G., Engel., 2006. Dobyvanie lożisk vrtmi. AMS F BERG, TU v Kosiciach, Kosice.
• Stryczek S., Wiśniowski R., Gonet A., Złotkowski A., 2012. Influence of specific surface of lignite fluidal ashes onrheological properties of sealing slurries. Arch. Min. Sci., Vol 57, No. 2, p. 313-322.
• Wiśniowski R., Skrzypaszek K., 2001. Komputerowe wspomaganie wyznaczania modelu reologicznego cieczy - programFlow-Fluid Coef. NTTB Nowoczesne Techniki i Technologie Bezwykopowe, nr 2-3.
• Wiśniowski R., Skrzypaszek K., 2006. Analiza modeli reologicznych stosowanych w technologiach inżynierskich. Wiertnictwo, Nafta, Gaz, Tom 23, z. 1.
• Wiśniowski R., Stryczek S., Skrzypaszek K., 2007. Kierunki rozwoju badań nad reologią płynów wiertniczych. Wiertnictwo, Nafta, Gaz, Tom 24, z. 1.
• http://www.basf-admixtures.pl/PL/Pages/default.aspx z dnia 20.03. 2013 r.