Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

CO2 - CH4 sorption induced swelling of gas shales: An experimental study on the Silurian shales from the Baltic Basin, Poland

Miedzińska D., Lutyński M.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2018

|

Vol. 54, iss. 2

415--427

EN

The main aim of the research presented in the paper was to study the phenomena of shale swelling induced by CH4 and CO2 sorption. In the study, a Silurian gas shale sample from the Baltic Basin in Poland was used. Samples represented typical characteristic features of polish shale gas formations with relatively low total organic carbon (0.8%) and high clay mineral content. The first part of the study was devoted to competitive adsorption of CO2 and CH4. The second part was devoted to observation of the sorption induced swelling phenomena, where sample linear strains were monitored with the use of strain gauges. Swelling tests were conducted up to the pressure of approximately 8 MPa with CO2, CH4 and helium as the baseline. Experimental results were compared with the Seidle and Huitt model where Langmuir constants where determined with volumetric sorption tests. Results of the study showed that matrix swelling in case of CO2 adsorption was greater than in the case of CH4 adsorption. The swelling value was directly proportional to adsorption and was about 5 to 10 times smaller than in the case of coal. Sorption of methane and carbon dioxide in the gas-bearing shale was about 10-times lower than in hard coals. The Seidle and Huitt model developed for coals was equally suitable to describe the processes of shale swelling.

2

Energia z głębokich pokładów gorących suchych skał (HDR) do poprawy bezpieczeństwa infrastruktury krytycznej Polski

Niezgoda T., Miedzińska D., Sławiński G.

Inżynieria Bezpieczeństwa Obiektów Antropogenicznych

|

2018

|

Nr 3-4

65--69

PL

W artykule przedstawiono zarys technologii wydobycia ciepła z głębokich pokładów gorących suchych skał (HDR – hot dry rocks), możliwości jej implementacji na terenie Polski oraz jej zalety w aspekcie zastosowania do poprawy bezpieczeństwa infrastruktury krytycznej, jak również poprawy bezpieczeństwa energetycznego Polski.

EN

In the paper the scheme of technology of heat recovery from deep beds of hot dry rocks (HDR) and the possibilities of its applications in Poland were presented. Also the advantages of the HDR technology implementation in accordance to critical infrastructure safety improvement as well as for Poland energetic safety increase were shown.

3

Analiza metody szczelinowania za pomocą ditlenku węgla wraz ze wskazaniem spektrum rozwiązań mających wpływ na możliwą mniejszą emisyjność modelu LCA procesu szczelinowania - w oparciu o patent Wojskowej Akademii Technicznej nr 222247

Miedzińska D., Bocianowski R.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2018

|

Nr 1

2--7

PL

W publikacji dokonano analizy metody szczelinowania za pomocą ditlenku węgla w stanie nadkrytycznym, opracowanej przez pracowników naukowych Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie. Analiza polegała na identyfikacji elementów sekwencji procesu szczelinowania opartego na Patencie nr 222247, wraz z ich oddziaływaniem na otaczające środowisko naturalne. Wskazano wstępną ocenę potencjalnego wpływu każdego etapu procesu szczelinowania na otaczające środowisko. Rozszerzono zakres potencjalnego umniejszonego wpływu na środowisko naturalne procesu jako całości, jak i poszczególnych etapów szczelinowania. Wymienione rozszerzenie zakresu oparto na perspektywicznych wybranych innowacjach w zakresie obsługi samego procesu szczelinowania dzięki zastosowaniu alternatywnych rozwiązań w zakresie transportu czy też pozyskania źródeł dostaw niezbędnej energii elektrycznej. W ostatecznym rezultacie stworzono zarys, optymalnego pod względem emisji, hipotetycznego cyklu życia procesu szczelinowania opartego na rozwiązaniu WAT. Artykuł jest kolejnym elementem cyklu analiz [2] nad przyjętym modelem LCA optymalnego pod względem ekologii procesu wydobycia gazu z łupków, w dalszej perspektywie także w zakresie LCC i SLCA, co warunkuje dostępność niezbędnych rzeczywistych danych do dalszych badań.

EN

The paper examines the fracking method of using supercritical carbon dioxide, developed by scientist staff of The Military University of Technology in Warsaw. The analysis was carried out by identification of elements of the fracking process sequence based on Patent No. 222247 by showing those which may affect the surrounding environment. The preliminary assessment of the potential impact on the environment of each stage of the fracking method was provided. The scope of the potential of reduced environmental impact of the fracking process as a whole and at its individual stages was expanded. The mentioned extension was based on prospective selected innovations to support the fracking process by solutions of alternative transport or sourcing of the necessary electricity supplies. The outline of the optimal level of emissions of the hypothetical life cycle of the waterless fracking process was developed. The paper is another element of the list of analyses [2] of LCA of the shale gas extraction process that is ecologically optimal. The analyses also will be conducted in the LCC and SLCA areas which are provided that available of necessary real data for further research in the long term.

4

Study on fireproof textile heat resistance improvement with TiSi(N) nanocomposite coating of various thicknesses

Stankiewicz M., Miedzińska D., Marszałek K.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 2

110--114

EN

Fireproof textiles must exhibit high heat resistance. Many methods to improve this property are known. They can be achieved, for example, using special chemical additives during fiber production. In the paper the use of a nanocomposite layer is proposed. NATAN and PROTON fireproof textiles were coated with a TiSi(N) nanocomposite layer using magnetron sputtering technology. Three layer thicknesses of 200, 300 and 400 nm were applied. The thermal barrier effect for heating up to 100 and 330°C was studied on specially designed testing equipment. The influence of the layer thickness on the textile heat resistance was visible at 100°C. For the thickest layer a worse effect was observed, which could be caused by the thermal conductivity of the composite layer. However, the proposed layer raised the heat resistance of the textiles.

PL

Tkaniny ognioodporne muszą charakteryzować się wysoką odpornością cieplną. Znanych jest wiele metod ulepszania tej właściwości. Można ją uzyskać na przykład za pomocą specjalnych dodatków chemicznych stosowanych podczas produkcji włókien. W artykule zaproponowano zastosowanie warstwy nanokompozytowej. Tkaniny ognioochronne NATAN i PROTON zostały pokryte warstwą nanokompozytową TiSi(N) przy użyciu technologii rozpylania magnetronowego. Zastosowano trzy warstwy o grubości 200, 300 i 400 nm. Efekt barierowości termicznej dla ogrzewania do 100 i 330°C został zbadany na specjalnie zaprojektowanym stanowisku eksperymentalnym. Wpływ grubości warstwy na odporność cieplną badanych materiałów był widoczny w 100°C. Dla najgrubszej warstwy zaobserwowano gorszy efekt, co może być spowodowane przewodnością cieplną warstwy kompozytowej. Jednak proponowana warstwa pozwoliła na zwiększenie wytrzymałości cieplnej tekstyliów.

5

Experimental research on influence of gas impact on thermal and mechanical properties of auxetic material covered with titanium silicide coating

Miedzińska D., Gieleta R., Małek E., Zasada D., Stankiewicz M., Marszałek K.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2018

|

Vol. 66, nr 2

165--172

EN

The aim of the presented work was to study the auxetic textiles covered with titanium silicide coating. The research was carried out to develop the material structure, which will be used for protective clothing, e.g. for firemen. The new material should be characterized by increased heat resistance coupled with protection against gas pressure impact caused e.g. by gas installation damage. In the paper, an assessment of the change in heat resistance properties of a Ti-Si coated auxetic textile loaded with gas pressure impulse was carried out.

6

FEM analysis of proppant sticking in rock cracks

Kwietniewski M., Miedzińska D., Niezgoda T.

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 2

55--65

EN

The problem of effective gas extraction from Polish shale rocks is an interesting research subject for scientists. A properly selected proppant, which protects cracks from closing during the fracturing process, inestimably contributes to an increase of extraction. Grains of proppant are transported along with a fracturing medium to reach the deepest regions of the crack. The proper support of the crack provides an easy flow of gas, therefore it is important in terms of extraction efficiency. This paper shows the interactions of a proppant grain with the crack surface in shale rock. FEM analysis was conducted to observe the stress region, which is generated as a result of pressing the grain into the crack surface. A model of a sphere which was pressed into the rock model with constant velocity was applied. The received results of stress depend on material properties and a range of proppant grain pressing.

PL

Terytorium Polski od kilku lat jest obiektem wzmożonych badań mających na celu opracowanie opłacalnej technologii wydobycia gazu z łupków. Polskie skały łupkowe różnią się pod względem fizycznym i chemicznym od tych występujących w Ameryce Północnej, są rozlokowane również na innej głębokości. Inna budowa skały stawia zatem nowe wyzwania dla wiertnictwa otworowego. Procesy szczelinowania zachodzą w nieco inny sposób, zatem konieczne jest opracowanie nowej technologii wydobycia. Jednym z ważniejszych aspektów tych badań jest dokładna analiza zachowania się skały obciążonej ciśnieniem szczelinowania. Do rozważenia jest tu mechanizm powstawania i propagacji pęknięcia oraz optymalny sposób podparcia szczeliny po zabiegu szczelinowania. Tę funkcję mają pełnić proppanty, które dostają się do złoża wraz z czynnikiem szczelinującym. Ziarenka, najczęściej ceramiczne o dużej twardości mają za zadanie zaklinować się w skale, aby utworzyć maksymalne rozwarcie szczeliny. Oczywiście, przy ogromnych naprężeniach wewnętrznych górotworu nastepuje wgniatanie ziaren w powierzchnię skały, co powoduje zmniejszenie przekroju poprzecznego szczeliny, a w skrajnych przypadkach może prowadzić do całkowitego zamknięcia szczeliny. Do analizy MES opracowano model geometryczny. Przyjęto, że model skały to czwarta część walca ze szczeliną w środkowej częćci o promieniu 1 mm. Wygenerowano model skały łupkowej o promieniu 8 mm oraz długości 10 mm. Analogicznie do modelu skały, przyjęto ziarenko proppantu jako 1/4 kuli. Dyskretyzację modelu przeprowadzono w oprogramowaniu LS – PrePost za pomocą elementów ośmiowęzłowych. Utworzony model składa się z 29554 elementów oraz 60696 węzłów.

7

Comparative fracturing of marble samples with fluids of different viscosity

Stanisławek S., Kędzierski P., Miedzińska D.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 1

51--54

EN

This paper presents an experimental study of rock samples fracturing with pressure from fluids of different viscosity. Fracturing pressure is one of the most important factors influencing effectiveness of a well-stimulation. It influences both the design of the pressure installation and seismic activity of the area. Authors analysed how fluid viscosity influences material resistance to pressure. As the rock type, marble was chosen. Three fracturing fluids were tested: water (20°C), supercritical carbon dioxide (42°C, 10 MPa) and hydraulic oil H46. The obtained results indicate that fracturing fluid viscosity is an important factor influencing the pressure level required to initiate and propagate fractures. The lowest pressure was detected for carbon dioxide (10.0 MPa). For water test pressure was 16.2 MPa while for oil, which has the highest viscosity, it reached 19.2 MPa. Moreover depending on the fluid type, sample damage could be observed in different planes.

PL

Ciśnienie szczelinowania zależy od wielu czynników, w tym w szczególności od wytrzymałości górotworu oraz lokalnie występującego naprężenia. Określenie wektorów naprężenia w kierunkach głównych w miejscu wydobycia jest jednak zadaniem skomplikowanym technicznie, co więcej, tego typu badania można przeprowadzić jedynie w określonych punktach. Niestety nie ma gwarancji, że naprężenia są takie same w ich otoczeniu. Z tego powodu badanie szczelinowania hydraulicznego w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych jest tak ważne. Wielu autorów opisuje różnego rodzaju próby wytrzymałościowe, jednak w literaturze trudno znaleźć informacje na temat wpływu parametrów medium szczelinującego na zdolność do wytworzenia spękań, dlatego celem artykułu jest zaprezentowanie analizy mającej określić wpływ lepkości płynu szczelinującego na wytrzymałość materiału skalnego na wywierane przez niego ciśnienie.

8

Numerical investigation of pores statistic distribution influence on porous material mechanical behaviour

Miedzińska D.

Engineering Transactions

|

2017

|

Vol. 65, iss. 1

89--95

EN

The aim of the work presented in the paper was to investigate the influence of pores statistic distribution used for porous material idealistic microstructure model generation on modelled material mechanical properties. Three distribution models were used: homogenous, normal and Weibull one. The model idea was based on the observation of SEM visualisation of shale rock structure which is characterized with dual porosity. The proposed models will be useful for mechanical behaviour of such structures prediction.

9

Preliminary comparative static identification research on selected commercial auxetic fabrics

Klasztorny M., Szurgott P., Niezgoda T., Miedzińska D., Kiczko A.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 2

59--66

EN

Preliminary comparative static identification experimental tests on four selected commercial auxetic woven fabrics were conducted in terms of the tensile test in the auxetic fibre direction. A new method of such tests was developed, based on capstan grips as well as on video-extensometer and extensometer techniques. The identification tests were carried out at temperatures of 20 and 180°C due to the intended use of auxetic fabric as a protective curtain against a shock wave induced by a gas explosion. The ultimate tension force per unit width of fabric, effective Poisson’s ratios in the fabric plane and in the transverse plane, as well as the absorbed energy were determined approximately. The auxetic fabric with the relatively best properties was selected.

PL

Przeprowadzono wstępne porównawcze statyczne doświadczalne testy identyfikacyjne czterech wybranych auksetycznych tkanin użytkowych w zakresie próby rozciągania w kierunku włókna auksetycznego. Została opracowana nowa metoda takich badań, wykorzystująca uchwyty kabestanowe, jak również wideotensometr i techniki tensometryczne. Testy identyfikacyjne prowadzono w temperaturach 20 i 180°C, ze względu na planowane zastosowanie materiału auksetycznego w postaci kurtyny ochronnej przeciw fali uderzeniowej wywołanej wybuchem gazu. Na podstawie testów określono graniczną nośność tkaniny, efektywne wartości współczynnika Poissona w płaszczyźnie tkaniny i w płaszczyźnie poprzecznej oraz energię absorbowaną. Wybrano tkaninę auksetyczną charakteryzującą się względnie najlepszymi właściwościami.

10

Numerical modelling of functionally graded composite microstructures in terms of their homogenization

Miedzińska D.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 3

169--174

EN

A new method of numerical homogenization for functionally graded composites (FGCs) was proposed in the paper. It was based on the method in which the gradient heterogeneous microstructure is divided into homogeneous slices. In the presented research, the model was built using 2D elements, with two linear material models of Young modulus E = 50 MPa and 750 MPa distributed in the sample volume in accordance with linear and normal graduation. The numerical homogenization was carried out by dividing the heterogeneous sample into 4, 5 and 8 slices. The substitute material characteristics were calculated and implemented into the sliced model. The numerical compression test results of the sliced and heterogeneous models were compared and the method error was calculated. The conclusion was that the more slices applied, the more exact results will be received. Selection of the number of slices should be based on the accuracy that is necessary for the global model to reflect the gradient properties of the structure and on the available computational capacity. A disadvantage of this modeling approach is the loss of ability to evaluate the distribution of stresses around the grains of individual phases in the microstructure.

PL

W artykule zaproponowano nową metodę homogenizacji numerycznej dla kompozytów funkcjonalnie gradientowych. Metoda ta została oparta na sposobie, w którym heterogeniczna mikrostruktura gradientowa jest dzielona na homogeniczne plastry. W prezentowanej pracy model został zbudowany z użyciem elementów 2D oraz dwóch liniowych modeli materiału o wartości modułu Younga E = 750 i 50 MPa, rozdystrybuowanych w objętości próbki zgodnie z rozkładem liniowym lub normalnym. Homogenizacja numeryczna została przeprowadzona poprzez podział heterogenicznej próbki na 4, 5 i 8 plastrów. Obliczone w ten sposób zastępcze charakterystyki materiałowe zostały zaimplementowane do modelu homogenicznego (plastrowego). Przeprowadzono testy numeryczne modeli heterogenicznych i plastrowych, których wyniki porównano i obliczono błąd metody. Wnioskiem z badań było stwierdzenie, że im więcej zastosuje się plastrów, tym dokładniejszy wynik zostanie uzyskany. Dobór liczby plastrów powinien być oparty na wymaganej dla modelu globalnego dokładności odzwierciedlenia właściwości gradientowych struktury oraz na dostępnej mocy obliczeniowej. Wadą takiego sposobu modelowania jest utrata możliwości oceny rozkładu naprężeń wokół ziaren poszczególnych faz w mikrostrukturze.

11

Badania eksperymentalne wpływu dwutlenku węgla na strukturę porowatą i właściwości mechaniczne skały łupkowej

Miedzińska D.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2017

|

Vol. 66, nr 4

167--178

PL

Skały łupkowe są formacjami geologicznymi, może w nich występować materia organiczna, dzięki której mogą powstać niekonwencjonalne złoża gazu. Podczas ich interakcji z dwutlenkiem węgla, który może być stosowany jako czynnik szczelinujący do wydobycia gazu, zachodzi wiele zjawisk mających wpływ na strukturę i parametry wytrzymałościowe skały. W pracy przedstawiono badania zmian struktury skały łupkowej pod wpływem oddziaływania dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym oraz ich wpływ na właściwości wytrzymałościowe skały. Badania strukturalne zostały przeprowadzone przy użyciu technik mikroskopowych przy różnych powiększeniach obrazu. Jako test właściwości wytrzymałościowych przyjęto próbę jednoosiowego ściskania. W wyniku prac zaobserwowano pewną zależność. Im bardziej zmniejszyła się porowatość badanej próbki po infiltracji dwutlenkiem węgla w małych powiększeniach, tym bardziej zwiększyła się jej porowatość w dużych powiększeniach i tym mniejszą osiągnęła wytrzymałość na jednoosiowe ściskanie.

EN

Shale rocks are geological formations which can be unconventional gas reservoirs. During their interaction with carbon dioxide, which can be used as a fracturing fluid in shale gas recovery process, many phenomena take place that can influence rock structure and mechanical properties. The research on changes in rock structure under super critical carbon dioxide interaction and their influence of shale properties were presented in the paper. The structural tests were carried out with the use of microscopic techniques with different resolutions of visualization. The uniaxial compression test was applied as a mechanical properties’ assessment experiment. As a result of research, some dependence was observed. The bigger decrease was in porosity after infiltration in lower zooms, the bigger increase in porosity in high zooms and mechanical properties was noticed.

12

Laboratory hydraulic fracturing tests of rock samples with water, carbon dioxide, and slickwater

Stanisławek S., Kędzierski P., Miedzińska D.

Archives of Civil Engineering

|

2017

|

Vol. 63, nr 3

139--148

EN

Hydraulic fracturing of rocks boosts the production rate by increasing the fracture-face surface area through the use of a pressurized liquid. Complex stress distribution and magnitude are the main factors that hinder the use of information gathered from in situ hydraulic fracturing in other locations. Laboratory tests are a good method for precisely determining the characteristics of these processes. One of the most important parameters is breakdown pressure, defined as the wellbore pressure necessary to induce a hydraulic fracture. Therefore, the main purpose of this investigation is to verify fracture resistance of rock samples fractured with the assistance of the most popular industry fluids. The experiments were carried out using a stand designed specifically for laboratory hydraulic fracturing. Repeatable results with a relative error within the range of 6-11% prove that the experimental methodology was correct. Moreover, the obtained results show that fracturing pressure depends significantly on fluid type. In the case of a water test, the fracturing pressure was 7.1±0.4MPa. A similar result was achieved for slickwater, 7.5±0.7MPa; however, a much lower value (4.7±0.5MPa) was registered in the case of carbon dioxide.

PL

Szczelinowanie hydrauliczne polega na niszczeniu skały za pomocą płynu pod wysokim ciśnieniem w celu zwiększenia powierzchni spękań, co poprawia wydajność produkcyjna. Rozkład naprężenia w górotworach i jego wielkoś jest zwykle relatywnie skomplikowana, a to utrudnia wykorzystanie informacji zgromadzonych w trakcie procesu szczelinowania w innej lokalizacji. Przy tym zwykle prace prowadzone są na dużym obszarze, a znaczna część instalacji znajduje się pod ziemią. W efekcie wiedza na temat warunków, w których przeprowadzono proces jest zwykle ograniczona. Dlatego próby laboratoryjne stanowią dobrą metodę weryfikacji parametrów procesu. Jedną z najistotniejszych wielkości jest ciśnienie szczelinowania niezbędne do wytworzenia spękań. Decyduje ono zarówno o parametrach instalacji szczelinującej jak i ma wpływ na aktywność sejsmiczną obszaru. W literaturze istnieją wzory pozwalające szacować wielkość ciśnienia szczelinującego, jednak nie uwzględniają one roli płynu szczelinującego. Najpopularniejszym medium szczelinującym stosowanym w przemyśle jest woda, często domieszkowana specjalnymi dodatkami redukującymi tarcie. W górotworach o szczególnie zwartej budowie stosuje się zwykle ditlenek węgla lub azot. Dotychczasowe badania nad wpływem płynu szczelinującego na wielkość ciśnienia miały ograniczony charakter. Ze względu na ten fakt praca podejmuje to zagadnienie.

13

Research on heat flow in granite sample using thermal imaging camera

Małek E., Miedzińska D., Niezgoda T., Stankiewicz M.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 4

327--333

EN

Research on heat flow in granite sample and sample of aluminium foam with the use of a thermal imaging camera is presented in the paper. Temperature distribution on the surface of the sample as a function of time was obtained on the basis of data from the thermal imaging camera. Thermovision is one of the most universal technology, which is applied for detection of infrared radiation. This technique allows observing and record infrared radiation emitted by objects located in the surrounding environment. This technology allows obtaining, in a short time, temperature distribution on the surface of the sample. The thermograms (pictures showing on the surface of the object) are types of photos showing temperature distribution on the tested object surface which is achieved on the base of a specified range of electromagnetic radiation. Accurate measurement of the temperature distribution on the heated granite sample surface was obtained using a thermal imaging camera FLIR SC 6000. Thermal imaging camera was connected to the computer equipped with control software FLIR ResearchIR Max. Heat source was applied in the experiment as a cast iron hotplate with high efficiency heating, gradual control and 1500W power. Obtained results showed regular temperature distribution over the surface of researched sample.

14

Analysis of influence of temperature on wellbore tubing dimensions

Kwietniewski M., Miedzińska D., Niezgoda T., Małek E.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 4

269--273

EN

The construction of exploitation wellbore is complex, it consists of several columns of pipelines which perform different tasks. It is very important to preclude flow of reservoir fluid between wellbore and ground. Tubing is a kind of a pipeline which is very important element of oil and gas wellbore construction. It allows to transport fracturing medium between wellbore station and underground deposit. Manufacture quality and correct mounting of tubing in the wellbore are the key for effective exploitation. However, during work those pipes are subjected to changeable loads which results in temperature value changes for example. That temperature variations can be caused by cold medium transport inside the pipe. In the paper, analyses of influence of temperature value changes on the tubing shrinkage were presented. Numerical analyses of section of pipe vertically located in the wellbore and loaded with changeable temperature were carried out. The calculations were made with the use of coupled structural and thermal analyses. Received results of tubing shrinkage for fragment of pipe were adapted to the column of pipes of 3000 m length. Results of numerical analyses were verified with the analytical calculations. Material of tubing was assumed as steel P110 which is often applied in the wellbore construction.

15

Overview of issues related to mixing CO2 and proppant in the method of gas extraction from shale rocks

Niezgoda T., Miedzińska D., Stanisławek S., Kwietniewski M.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2016

|

Vol. 33, no. 2

307--313

EN

To increase the efficiency of fracturing process, proppant materials are added to fracking fluid. This admixture allows to keep developed fracks, that tend to lock, opened. The aim of this overview is to present methods of carbon dioxide and proppant mixing. The most often applied methods are as follows: special medium admixing, direct proppant with CO2 mixing. Liquid CO2 and proppant blenders are currently commercially used, but are not very popular.

16

Methods of CO2 acquisition and costs reduction in shale rocks fracturing technology

Miedzińska D., Niezgoda T.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2016

|

Vol. 33, no. 1

11--22

EN

The innovative method of shale gas recovery with the use of subcritical CO2 is currently developed within the project titled “Development of guidelines for design of innovative technology of shale gas recovery with the use of liquid CO2 on the base of numerical and experimental research – DIOX4SHELL ”, supported by the National Centre for Research and Development (NCBR). The project is carried out by Polish company PGNiG and by academics from WAT, AGH and PW (Military University of Technology, AGH University of Science and Technology, and Warsaw University of Technology). Finding the best business model, in which costs of CO2 production or acquisition are negligible is one of the most important factors influencing the economical effectiveness of the technology. The main part of known CO2 acquisition methods is based on fuel purchase and its combustion, what is very expensive process. It results with the high CO2 price, when purchasing from producer, about 300 zl/ton. This price is quite high, considering current low prices of natural gas. In the paper basic aspects of CO2 acquisition from CO2 producers, exhaust gases treatment plants or plasma gasification methods will be presented.

17

Numerical, experimental and analytical study on MRE used for vibrating pile hammer efficiency improvement

Kwietniewski M., Miedzińska D., Nguyen H. P., Gieleta R., Osiński J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 73, nr 2

151--156

EN

Purpose: of this paper is a research on Vibratory Pile Hammer (VPH) efficiency improvement with the use of Magnetorheological Elastomer (MRE) controlled with external magnetic field. Design/methodology/approach: The analytical equations are made to describe physical dependence of MRE on VPH work. To describe elastomer properties reduced polynomial model proposed by Oon H. Yeoh was used. The shear tests for Magnetorheological Elastomer of two with different volume of carbonyl-iron particles and its influence on elastomer pillow implemented in VPH were carried out. Tests were carried out in external magnetic field and without it. Numerical analyses were conducted with the use of MSC Software applying Finite Elements Method (FEM). The FE model was built on the experimental boundary conditions. Findings: MRE significantly changes elastic properties under applied magnetic field, what can be used to stiffness and damping properties of the construction control. Research limitations/implications: In further analyses, the test results will be used for the evaluation and selection of MRE regulation system. Practical implications: The presented results were used in modification of Vibratory Pile Hammer to improve its efficiency and a maintain device in resonance. Originality/value: The new application of the phenomenon of MRE stiffness change caused by the variable external magnetic field will allow to keep the mechanical system in resonance.

18

Numerical and experimental study on soil penetration with the use of vibrating head

Małek E., Miedzińska D., Bogusz P.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 72, nr 1

23--31

EN

Purpose: The aim of the paper is to present the numerical modeling of soil penetration with the steel cylinder and experimental research of deflection of elastomer pillows in vibrating head. Design/methodology/approach: Simulations were performed using LS-DYNA package with two different methods to represent soil: a hybrid approach combining typical Lagrangian elements with Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) particles and Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation. The experimental study was performed during work of the vibrating head using optical measuring methods. Two black and white cameras of high definition (1280x800) Vision Research Phantom V12 were used. Findings: As a result of conducted numerical simulations the behavior of the soil under condition of dynamic interaction of the steel element was reflected on the base of experimental research the maximum deflection of pillows was determined. Research limitations/implications: The modeling will be used to study the coupling of steel cylinder – soil for different soil properties and different speeds of load and its correctness was prooved. The presented results of experimental studies will be used for developing a construction of MRE regulator for vibrator resonance control. Practical implications: Presented investigations are the part of a new vibrator construction development in which the modeling of soil and its interaction with the steel-like elements will be crucial for obtaining satisfactory results as well as a presented experiment. Originality/value: New solutions to enhancing effectiveness for coupled mechanical systems can be achieved by using so called “smart” materials that have one or more properties that can be significantly changed in a controlled way by external stimulation.

19

Experimental and analytical research on resonance phenomena of vibrating head with MRE regulating element

Miedzińska D., Gieleta R., Osiński J.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2015

|

Vol. 20, no. 1

201--208

EN

A vibratory pile hammer (VPH) is a mechanical device used to drive steel piles as well as tube piles into soil to provide foundation support for buildings or other structures. In order to increase the stability and the efficiency of the VPH work in the over-resonance frequency, a new VPH construction was developed at the Military University of Technology. The new VPH contains a system of counter-rotating eccentric weights, powered by hydraulic motors, and designed in such a way that horizontal vibrations cancel out, while vertical vibrations are transmitted into the pile. This system is suspended in the static parts by the adaptive variable stiffness pillows based on a smart material, magnetorheological elastomer (MRE), whose rheological and mechanical properties can be reversibly and rapidly controlled by an external magnetic field. The work presented in the paper is a part of the modified VPH construction design process. It concerns the experimental research on the vibrations during the piling process and the analytical analyses of the gained signal. The results will be applied in the VPH control system.

20

Bezpieczna i ekologiczna energia jądrowa z głębi Ziemi

Niezgoda T., Miedzińska D., Sławiński G.

Czysta Energia

|

2015

|

Nr 6

22--25