Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zaczyny cementowe z dodatkiem nanorurek węglowych do uszczelniania otworów wiertniczych o wysokiej temperaturze i ciśnieniu złożowym (150C, 90 MPa)

Kędzierski Miłosz, Rzepka Marcin

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 5

323--331

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań wpływu nanorurek węglowych (ang. carbon nanotubes – CNTs) na parametry technologiczne zaczynów i kamieni cementowych w warunkach bardzo wysokiej temperatury i ciśnienia (150C, 90 MPa). W badaniach zastosowano wielościenne nanorurki węglowe (ang. multi-walled carbon nanotubes – MWCNTs) o średnicy zewnętrznej 10–20 nm i długości 10–30 µm. Zaczyny cementowe zawierały 0,1% bwoc (tj. w stosunku do masy suchego cementu) nanorurek węglowych. Receptury cementowe opracowane zostały w INiG – PIB w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających. Badania przeprowadzono w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury: 150C i 90 MPa. Zaczyny sporządzono na osnowie cementu wiertniczego klasy G. Przy opracowywaniu receptur kierowano się wymaganiami, jakie powinien spełniać zaczyn cementowy użyty do cementowania rur okładzinowych w warunkach występowania wysokiej temperatury oraz ciśnienia złożowego. Zaczyny miały gęstość od około 1900 kg/m3 do około 2250 kg/m3 (zaczyn z dodatkiem hematytu). Na zaczynach cementowych wykonano badania gęstości, rozlewności, parametrów reologicznych, filtracji oraz czasu gęstnienia. Badania wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur prowadzono po 2, 7, 14 i 28 dniach. Opracowano receptury o bardzo dobrych parametrach technologicznych, które po utwardzaniu (po 28 dniach hydratacji) osiągały wyjątkowo wysokie wartości wytrzymałości na ściskanie, nawet 45 MPa. Uzyskano również wysokie wartości przyczepności kamienia cementowego do rur – około 7 MPa po 28 dniach hydratacji. W wyniku przeprowadzonych badań zdobyto istotne informacje o możliwościach zastosowania nanorurek węglowych do modyfikacji zaczynów cementowych w warunkach bardzo wysokiej temperatury i ciśnienia. Przeprowadzone badania potwierdziły, że dodatek nawet niewielkich ilości CNTs poprawia parametry wytrzymałościowe kamienia cementowego w porównaniu z próbką bazową bez takiego dodatku, a także powoduje skrócenie czasu gęstnienia zaczynów cementowych oraz obniżenie filtracji. Ponadto dodatek nanorurek węglowych spowodował wzrost lepkości plastycznej i granicy płynięcia zaczynu cementowego. Sprawia to, że zaczyny z dodatkiem MWCNTs będą skuteczniej wypierać płuczkę z otworu wiertniczego i znacząco wpływać na jakość cementowania.

EN

The article presents the results of the influence of carbon nanotubes on the mechanical parameters of cement stones under high temperature and pressure conditions (150C, 90 MPa). The tests used multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) with an external diameter of 10–20 nm and a length of 10–30 μm. Cement slurries contained 0.1% of CNTs bwoc (by the weight of cement). Laboratory tests of cement slurries were carried out at the Oil and Gas Institute – National Research Institute. The tests were carried out under conditions of increased pressure and temperature at 150C, 90 MPa. Cement slurries were prepared on the basis of class G drilling cement. Developing recipes were guided by the requirements to be met by cement slurry for the cementing of casing in the conditions of high temperature and reservoir pressures. The densities of tested slurries ranged from 1900 kg/m3 to 2250 kg/m3 (slurries with the addition of hematite). The cement slurries were tested for density, fluidity, rheological parameters, filtration and thickening time. Compressive strength tests and measuring adhesion were carried out after 2, 7, 14 and 28 days. Cement slurry recipes with very good technological parameters were developed and after curing (after 28 days of hydration) had very high values of compressive strength, reaching up to 45 MPa. Cements were characterized by high values of adhesion to pipes reaching up 7 MPa after 28 days. The research showed significant information about possible applications of carbon nanotubes to modify the cement slurry under conditions of high temperature and pressure. The conducted tests confirmed that the addition of even small amounts of CNTs improves the mechanical parameters of the cement stone compared to the base sample without such addition, and also reduces the thickening time of cement slurries and reduces filtration. It is investigated that CNTs addition increases the viscosity and yield point of cement slurry. As a result, slurries with the addition of MWCNTs will more effectively displace the mud from the borehole and significantly affect the quality of cementation.

2

Wykorzystanie konsystometru do pomiaru czasu wiązania zaczynów uszczelniających w warunkach HPHT

Złotkowski A., Moskwik K., Świątek G., Brzezicki M.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2012

|

R. 15, Nr 6 (170)

9--11

PL

Rozpoczęcie zabiegu cementowania powinno poprzedzić badanie czasu gęstnienia stosowanego zaczynu uszczelniającego. Źle dobrana receptura zaczynu może spowodować powstanie komplikacji, a także awarii wiertniczej. Określenie prawdziwego czasu gęstnienia zaczynu uszczelniającego jest tylko możliwe przy pomiarze w warunkach temperatury i ciśnienia występującego w otworze podczas cementowania. Temperatura oraz ciśnienie wpływają na skrócenie jego czasu gęstnienia, czego następstwem może być brak możliwości wykonania zabiegu w całości. Niewypełnienie przestrzeni pierścieniowej zaczynem uszczelniającym wiąże się z ewentualnością wystąpienia przypływu płynów złożowych lub ich przepływu międzypoziomowego. W następstwie tego klaruje się konieczność wykonania docementowania, co generuje dodatkowe koszty. Tradycyjne badanie czasu wiązania zaczynów uszczelniających na aparacie Vicata pozwala określić czas wiązania w warunkach ciśnienia atmosferycznego i temperatury otoczenia podczas pomiaru. Użycie konsystometru HPHT (High Pressure, High Temperature) daje pogląd na rzeczywisty czas gęstnienia w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu, co odpowiada procesom zachodzącym w otworze. W artykule przedstawiono porównanie przebiegu czasu wiązania uzyskanego podczas badania klasycznym aparatem Vicata oraz czasu gęstnienia zmierzonego konsystometrem HPHT firmy Chandler dla wybranych receptur zaczynów uszczelniających, w różnych warunkach ciśnienia i temperatury.

EN

The commencement of cementing operations should be preceded by the test of binding time of the used cement slurry. The wrongly chosen slurry formulation may cause complications as well as drilling breakdown. The accurate determination of commencement and finalization time of cement slurry binding is only possible when measured in temperature and pressure conditions identical as those in well bore during cementing. The temperature and pressure shorten the binding time, whose effect may be the inability to conduct the whole process. Not filling the annular space with cement slurry may cause the flow of reservoir fluids or their inter-level flow. It also causes the necessity of additional cementing, which generates further costs. The traditional tests of cement slurry binding time conducted on Vicat’s apparatus, allows stipulating the binding time in room conditions. The usage of HPHT (High Pressure, High Temperature) consistency meter gives idea of the real bilding time in higher temperature and pressure, which is parallel with the processes within the well bore. In the article there was presented the comparison of the binding time while testing with the classic Vicat’s apparatus and with the HPHT consistency meter by Chandler of the chosen binding slurries formulations, in various pressure and temperature conditions.

3

Zaczyny cementowe odporne na zjawisko migracji gazu

Kremieniewski M., Stryczek S.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2011

|

T. 28, z. 3

599-616

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań laboratoryjnych zaczynów odpornych na zjawisko migracji gazu podczas wiązania zaczynu cementowego w warunkach otworopodobnych (HTHP). Pod tym kątem przebadane zostały zaczyny o gęstościach w przedziale od 1,48 g/cm3 do 1,84 g/cm3, zakres temperatur wynosił od 25 stopni Celsjusza do 80 stopni Celsjusza, natomiast ciśnienie wynosiło odpowiednio dla danych warunków od 3 MPa do 42 MPa. Badania prowadzono na skonstruowanym specjalnie do tego celu aparacie, który umożliwia obserwację procesu przechodzenia gazu przez zaczyn w trakcie wiązania w danych warunkach otworowych, po czym wyniki te skorelowane zostały z czasem wiązania zaczynu. W trakcie badań użyto nowych, oraz dotychczas stosowanych dodatków zapobiegających migracji gazu przez wiążący zaczyn uszczelniający.

EN

The article presents the research results of cement slurries resistant to the gas migration process during the bonding of the slurries in wellbore conditions (HTHP). The research was done on slurries with density range 1.48-1.84 g/cm3, the temperature range was 25-80 degrees of Celsius and the pressure range was 3-42 MPa depending on the conditions. The research was carried out on the specially constructed device. It enables the observation of the gas migration through the slurry in simulated wellbore conditions. The research results were than correlated with the slurry's setting time. Both new and previously used additives that prevent gas migration through the bonding slurry were added during the research.