Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical aspects of wellbore stability in shales and coals

Szpunar Tadeusz, Budak Paweł

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 7

446--453

EN

This paper presents a simple model which can be used to calculate the following values:  critical depth for which the well integrity is preserved in a shale or coal horizon with actual shale/coal mechanical parameters, actual mud density and reservoir parameters;  minimum mud density at which stress concentration at the wellbore wall is below the allowable limit for a given rock’s mechanical parameters, formation pressure gradient, and overburden pressure gradient;  mud density required for the preservation of shale/coal integrity at the wellbore wall at any depth, assuming that the strength parameters of shale or coal, formation pressure gradient, and overburden pressure gradient are constant. The appropriate equations were derived using the maximum principal strain hypothesis, which holds for brittle materials. It was also assumed that the radial pressure at the borehole wall is caused by the weight of overburden rocks. The author’s intention was to provide formulas which are as simple as possible and which can be easily used in practice. The final equations were based on the solution to the Lame problem, which was adopted to represent a vertical drilling well with a circular cross-section and filled with mud whose hydrostatic pressure is assumed to oppose the pore pressure. Included are effects of silt swelling pressure, overburden pressure, mud density and the mechanical properties of the rock – including the unconfined compressive strength and Poisson’ s ratio. In the case of shale or silty coal layers, the swelling pressure increases the volume of the clay minerals in the pores by diffusion the mud filtrate, which reduces the pore volume and increases the pore pressure, and therefore impacts the calculations. Presented model allows for derivation of the Hubert–Willis formula for fracturing pressure or fracture pressure gradient, which are commonly used in the oil industry. The calculation results are presented using data from the domestic oil industry and data from one of the Polish coal mines.

PL

W artykule podano prosty model umożliwiający obliczenie następujących wielkości:  głębokości krytycznej, w jakiej pokład łupków lub węgla zachowa integralność przy danych parametrach mechanicznych łupku lub węgla, danej gęstości płuczki i znanych parametrach złożowych;  minimalnej gęstości płuczki, przy której koncentracja naprężeń na ścianie otworu nie przekracza granicy dopuszczalnej dla danych parametrów mechanicznych łupku lub węgla oraz gradientu ciśnienia i nadkładu;  gęstości płuczki, przy której zachowana będzie integralność ścian otworu w warstwach łupku lub węgla w każdej głębokości dla danych parametrów mechanicznych łupku, przy stałym gradiencie ciśnienia i nadkładu. Wyprowadzono odpowiednie wzory, przyjmując hipotezę wytrzymałościową maksymalnego wytężenia materiału stosowaną w przypadku materiałów kruchych. Przyjęto również, że przy założeniu odkształceń sprężystych ciśnienie radialne na ścianie otworu jest spowodowane ciężarem skał nadkładu. Intencją autorów było podanie możliwie jak najprostszych wzorów, które mogłyby zostać zastosowane w praktyce. Wykorzystano rozwiązania tzw. problemu Lamégo, to jest rozpatrywano stan naprężeń na ścianie pionowego wyrobiska o przekroju kołowym, traktując skałę jako materiał sprężysty. We wzorach na wielkość naprężeń na ścianie wyrobiska o przekroju w kształcie okręgu uwzględniono wpływ ciśnienia pęcznienia, ciśnienia wywieranego przez nadkład, gęstość płuczki, jak również parametry wytrzymałościowe łupku/węgla, w tym wytrzymałość na ściskanie w jednoosiowym stanie naprężeń i współczynnik Poissona. W przypadku warstw łupków lub węgli zailonych ciśnienie pęcznienia powoduje zwiększenie objętości minerałów ilastych w porach w wyniku dyfuzji filtratu płuczki, co zmniejsza objętość porów i zwiększa ciśnienie porowe, a zatem wpływa na wyniki obliczeń. Przedstawiony model pozwala na wyprowadzenie z niego powszechnie stosowanego w przemyśle wzoru Huberta–Willisa, podającego wielkość ciśnienia szczelinowania skał na ścianie otworu oraz gradientu ciśnienia szczelinowania. Przedstawiono wyniki obliczeń dla danych z otworów z krajowego przemysłu naftowego oraz jednej z polskich kopalni węgla kamiennego.

2

Contribution to the Valorization of Granulated Blast Furnace Slag in Soil Stabilization

Djouimaa Sarah, Missaouri Sabrina, Handel Naoual, Sid Madani

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2021

|

Vol. 31, no. 3

134--151

EN

The treatment of expansive soil is generally the most effective process for the stabilization of swelling clay. In this work, we will investigate the influence of the treatment of an expansive soil using granulated blast furnace slag (GGBS) alone and granulated blast furnace slag activated by cement (GGBS/C) by mechanical, physical and chemical tests. The results obtained show an increased pH, an improved plasticity as well as a significant reduction in swelling potential and swelling pressure following a percentage increase in additives. In addition, a change in the adsorption of methylene blue molecules (VBs) and in the microstructure of the expansive soil is observed after treatment. Utilization of both GGBS alone and GGBS activated by cement has a significant effect on the behavior of the swelling clay but the GGBS activated by cement exhibits superior results. The use of GGBS in the stabilization of soil will have both economic and environmental benefits.

3

Hydrogel-based chemical and biochemical sensors

Gerlach Gerald

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2019

|

Nr 66

15--19

EN

Hydrogels are cross-linked polymer networks able to absorb or to release large amounts of water. The water uptake is associated with a considerable volume change but also with changes of optical properties like the refractive index. The swelling can be excited by a large spectrum of different physical (e.g. temperature, electrical voltage, magnetic field) and chemical factors (e.g. pH value, concentrations of chemical or biochemical species). The particular sensitivity can be adjusted by tayloring the composition of the hydrogel or via its functionalization. If the interaction between hydrogel and analyte to be measured is reversible then such hydrogels are becoming a promising candidate for miniaturized, cost-effective and inline-capable sensors.

PL

Hydrożele są usieciowanymi sieciami polimerowymi zdolnymi do absorbowania lub uwalniania dużych ilości wody. Pobór wody wiąże się ze znaczną zmianą objętości, ale także ze zmianami właściwości optycznych, takich jak współczynnik załamania światła. Pęcznienie może być wzbudzane przez różne czynniki (np. temperaturę, napięcie elektryczne, pole magnetyczne) i czynniki chemiczne (np. pH, stężenie substancji chemicznych lub biochemicznych). Pożądaną czułość można uzyskać przez odpowiedni skład hydrożelu lub poprzez jego funkcjonalizację. Jeśli oddziaływanie między hydrożelem a analitem, który ma być zmierzony, jest odwracalne, wówczas takie hydrożele stają się obiecującym materiałem do budowy miniaturowych, ekonomicznie opłacalnych czujników.

4

Porównanie właściwości ekspansywnych iłów neogeńskich z Mazowsza

Gawriuczenkow I., Wójcik E.

Przegląd Geologiczny

|

2013

|

Vol. 61, nr 4

243--247

EN

Development of building projects in the Mazovia region causes the risk of their location on the soils of specific expansive properties. These properties, expressed as swelling or shrinkage, are a serious engineering problem. Many methods are used for the evaluation ofexpansiveness; both direct and indirect test methods are used. Tests were performed on clays from the areas of Warsaw, Dobre near Mińsk Mazowiecki and Mszczonów. Comparative analysis of expansive properties of Neogene clays is based on the results of laboratory tests of mineral composition, grain size distribution, moisture content, free swelling and swelling pressure. The tests have shown that the expansive properties ofclays from the Mazowsze region can have extremely high values, which causes the needfor individual determination of potential expan-siveness for different types of clays, depending on moisture content, swelling pressure and chemistry of the environment.

5

Ocena zależności pomiędzy pęcznieniem swobodnym, ciśnieniem pęcznienia a powierzchnią właściwą wybranych gruntów ilastych

Koszela-Marek E., Stróżyk J.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2013

|

R. 54, nr 1

46--51

PL

W pracy przeprowadzono ocenę zależności wybranych parametrów ekspansywności gruntów ilastych. Wykazano wyraźną zależność wartości pęcznienia swobodnego od parametrów, takich jak powierzchnia właściwa, pojemność sorpcyjna (MBC) oraz wilgotność gruntu w stanie powietrzno-suchym. Na tej podstawie stwierdzono, że głównym czynnikiem powodującym pęcznienie badanych gruntów jest zawartość pęczniejących minerałów ilastych w frakcji iłowej. Wyniki laboratoryjne badanych prób iłów nie wykazały zależności pomiędzy wartościami ciśnienia pęcznienia, a wartościami pęcznienia swobodnego oraz powierzchnią właściwą i pozostałymi parametrami. Stwierdzono, że główną przyczyną braku korelacji tych czynników może być silne skonsolidowanie i zagęszczenie prób iłów.

EN

The paper presents estimation of the relation between selected swell parameters of clayey soils. The clear correlation of free swelling and parameters such as specific surface area, methylene blue value, water content of air-dry soil was demonstrated. On this basis, it was found that the main factor behind the swelling of tested soils is contents of swelling clay minerals in the clay fraction. Results of laboratory tests of the clay samples showed no relationship between swelling pressure values, free swelling and specific surface area, as well as other parameters. It was found that, the main reason for the absence of correlation of these factors may be high consolidation and compaction of clay samples.

6

Pęcznienie mioplioceńskich iłów serii poznańskiej z rejonu Bydgoszczy na tle ich litologii

Gorączko A., Kumor M. K

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 446 (2)

305--314

PL

Na podstawie badań wybranych odkrywek scharakteryzowano cechy ekspansywne mioplioceńskich iłów z terenu Bydgoszczy. Oznaczono cechy litologiczno-genetyczne, tj. skład granulometryczny i mineralogiczny, powierzchnię właściwą, skład kationów wymiennych w naturalnym kompleksie sorpcyjnym i mikrostrukturę. Zaprezentowano także właściwości fizyczne badanych iłów w zestawieniu z charakterystykami statystycznymi próbki generalnej iłów z terenu Bydgoszczy. Cechy ekspansywne przedstawiono w postaci zależności wskaźnika pęcznienia i ciśnienia pęcznienia od wilgotności początkowej i w odniesieniu do gęstości objętościowej w zakresie zmienności tych parametrów w podłożu geotechnicznym kształtowanym przez naturalne czynniki klimatyczne i biotyczne. Uzyskane wyniki skomentowano w relacji do zaobserwowanych w praktyce na terenie Bydgoszczy zmian deformacyjnych ekspansywnego podłoża gruntowego.

EN

The article presents the characteristics of expansive features of Mio-Pliocene clays from the area of Bydgoszcz on the basis of selected pits. Determination of basic lithological and genetic features such as grain-size and mineralogy, specific surface, the composition of exchangeable cations in the natural complex of absorbent and microstructure was carried out. Physical properties compared with statistical values from the area of Bydgoszcz were presented. Expansive features i.e. swelling index and swelling pressure were presented in relation to initial moisture content and bulk density within the range of variation of these parameters in the subsoil, controlled by natural climatic and biotic factors. The results were commented in relation to deformations in expansive massive observed in Bydgoszcz.

7

Ocena ekspansywności iłów plioceńskich z rejonu Dobrego

Gawriuczenkow I.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 446 (2)

273--276

PL

Przedstawiono ocenę ekspansywności iłów plioceńskich z rejonu Dobrego. Stwierdzono, że iły te, znajdujące się w stanie półzwartym, charakteryzują się wysoką zawartością frakcji iłowej, w której dominującym minerałem ilastym jest Ca-beidelit. Mimo że charakteryzują się wysoką i bardzo wysoką potencjalną ekspansywnością, w warunkach naturalnych nie powinny stanowić zagrożenia ze względu na wysoki stopień nasycenia i niskie wartości ciśnienia pęcznienia.

EN

In this paper the evaluation of expansiveness of Pliocene clays from Dobre area was presented. It has been stated that these clays are in semi-solid state and are characterized by a high content of clay fraction with Ca-beidellit as a dominant clay mineral. Although the tested clays are characterized by high and very high potential expansiveness PE, in natural conditions they shall not constitute a threaf because of the high degree of saturation and low values of swelling pressure.

8

Określanie ciśnienia pęcznienia iłów krakowieckich na podstawie właściwości fizycznych gruntów

Król P., Matusiewicz W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2009

|

R. 65, nr 3

163-165

PL

Występujące w Polsce iły trzeciorzędowe charakteryzują się między innymi pęcznieniem, wywoływanym zmianą stanu zawilgocenia. Na podstawie wykonanych badań stwierdzono, że istnieją istotne zależności pomiędzy ciśnieniem pęcznienia a łatwymi do wyznaczenia wielkościami fizycznymi, jak współczynnik aktywności koloidalnej, wskaźnik plastyczności i granica płynności gruntu w przypadku iłów mioceńskich - krakowieckich. Podano zależności empiryczne, umożliwiające szacowanie ciśnienia pęcznienia przy znanych cechach wskaźnikowych.

EN

Tertiary high plasticity clays, which are very commonly encountered in Poland, exert swelling pressure when they are confident and come in contact with water. On the basis of laboratory tests it is shown that for high plasticity Miocene clays there is a certain degree of correlation between the swelling pressure and index properties such as activity of clay, plasticity index and liquidity limit. Empirical formulae linking swelling pressure and index properties are given.

9

Skład mineralny gruntów spoistych a ich właściwości deformacyjne

Gawriuczenkow Ireneusz

Geologos

|

2007

|

Vol. 11

455--462

PL

W artykule przedstawiono wpływ zawartości minerałów ilastych na niektóre właściwości deformacyjne gruntów spoistych, takie jak pęcznienie, ciśnienie pęcznienia, odkształcenie. Badania przeprowadzono na próbkach o strukturze naruszonej i modelowanym składzie mineralnym. Zbadano wpływ najczęściej występujących minerałów ilastych w gruntach spoistych (beidellitu i kaolinitu) na właściwości deformacyjne.

EN

The paper presents influence of clay mineral composition on selected clay soils deformation properties, namely: free swell, swelling pressure, strain. The examined samples had disturbed structure and modeled mineral composition. The influence of the most occurring clay minerals (beidellite and kaolinite) on the deformation properties of soils were tested.