Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania laboratoryjne przyczepności stwardniałych zaczynów cementowych z dodatkiem nanotlenku glinu do wybranych formacji skalnych

Rzepka Marcin, Kędzierski Miłosz

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 1

22--30

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań laboratoryjnych przyczepności zaczynów cementowych do trzech formacji skalnych, tj. rdzeni powstałych z piaskowca, mułowca oraz węgla kamiennego. Przygotowane rdzenie skalne (przed zalaniem zaczynem cementowym) poddawane były procesowi przemywania w różnych cieczach (prowadzono też badania dla tzw. rdzeni suchych). Do badań przyczepności wytypowano recepturę zaczynu cementowego zawierającą 1% nanotlenku glinu (n-Al2O3) oraz recepturę konwencjonalną (porównawczą, tj. bez udziału nanokomponentu). Badane zaczyny cementowe miały dobre parametry technologiczne, umożliwiające ich zastosowanie do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych o temperaturze dynamicznej około 35°C oraz ciśnieniu około 15 MPa. Po wykonaniu szeregu badań laboratoryjnych stwierdzono, że zaczyn zawierający dodatek 1% n-Al2O3 w wyraźny sposób podnosił przyczepność kamienia cementowego do formacji skalnej. Uzyskane wartości przyczepności dla zaczynu z n-Al2O3 w porównaniu z wartościami otrzymanymi dla zaczynu konwencjonalnego są około 30–40% wyższe. Analizując przyczepność kamienia cementowego (z dodatkiem i bez dodatku nanokomponentu) do różnego rodzaju formacji skalnych, należy zaznaczyć, że: najwyższą przyczepność zanotowano w przypadku piaskowca, nieco niższą – mułowca (około 80–85% wartości przyczepności uzyskanej dla piaskowca), a najniższą – węgla (około 70–75% wartości przyczepności uzyskanej dla piaskowca). Zależność ta zachodzi w podobny sposób w przypadku rdzeni „suchych”, jak i przemytych płuczką, buforem oraz cieczą przemywającą. Należy podkreślić niezwykle istotną rolę odpowiedniego procesu przemywania otworu wiertniczego przed wykonaniem zabiegu cementowania rur okładzinowych. Zastosowanie samego buforu może okazać się niewystarczające. Dodatkowe użycie odpowiednio dobranej cieczy przemywającej pozwala skutecznie usunąć resztki osadu filtracyjnego pozostającego na powierzchni formacji skalnej po jej przewierceniu, co powinno znacznie poprawić stan zacementowania otworu wiertniczego.

EN

The article presents the results of laboratory tests of adhesion of cement slurries to three rock formations, i.e. sandstone, mudstone and hard coal cores. The prepared rock cores (before being poured over with cement slurry) were washed in various fluids (tests were also conducted for the so-called “dry” cores). The adhesion tests were carried out for two selected cement slurries recipes: cement slurry containing 1% aluminum nanoxide (n-Al2O3) and conventional cement slurry (comparative, i.e. without the addition of nanocomponents). The tested cement slurries had good technological parameters, enabling their use for sealing casing columns in boreholes with a dynamic temperature of approx. 35°C and a pressure of approx. 15 MPa. After a series of laboratory tests, it was found that the slurry containing the addition of 1% n-Al2O3 significantly increased the adhesion of the cement stone to the rock formation. The obtained values of adhesion for the n-Al2O3 slurry, compared to the values obtained for the conventional slurry, are about 30–40% higher. When analyzing the results of adhesion of cement stone (with and without the addition of a nanocomponent) to various types of rock formations, it is stated that the highest values of adhesion was obtained for sandstone, slightly lower for mudstone (about 80–85% of the adhesion value obtained for sandstone) and the lowest for coal (about 70–75% of the adhesion value obtained for sandstone). This dependence is similar in the case of “dry” cores and those washed with mud, spacer fluid and washing fluid. It should be emphasized that the proper process of washing the borehole is very important prior to cementing the casing. The use of a spacer fluid alone may not be sufficient. The additional use of a properly selected washing liquid increases the mud-cake removal efficiency, which should significantly improve the quality of borehole cementing.

2

Możliwości zastosowania nanotlenku glinu w zaczynach cementowych przeznaczonych do uszczelniania rur okładzinowych w otworach wiertniczych

Rzepka Marcin, Kędzierski Miłosz

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 1

46--56

PL

W artykule zamieszczono składy i wyniki badań receptur zaczynów cementowych zawierających od 1% do 5% nanotlenku glinu (n-Al2O3) przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych o temperaturach dynamicznych około 30°C oraz około 60°C. Receptury cementowe opracowane zostały w INiG – PIB w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających. Zaczyny posiadały gęstość od około 1820 kg/m3 do około 1920 kg/m3 , a ich sporządzanie odbywało się na bazie cementu portlandzkiego CEM I 42,5 oraz wiertniczego klasy G. Czasy wiązania oraz gęstnienia zaczynów dobierane były odpowiednio do danych warunków geologicznotechnicznych. W przypadku zaczynów badanych w niższej temperaturze zwracano szczególną uwagę na proces żelowania i wiązania receptur. Parametry te odgrywają bowiem kluczową rolę w ograniczaniu ewentualnych migracji gazowych z płytkich horyzontów produktywnych. Starano się zatem tak je dobierać, aby proces żelowania i wiązania receptur przebiegał w odpowiednio krótkim czasie. Z kolei w wyższych temperaturach skupiano się na opracowaniu receptur o podwyższonej wytrzymałości mechanicznej, a co za tym idzie – szczelnej i zbitej mikrostrukturze. Opracowano receptury o bardzo dobrych parametrach technologicznych, które po utwardzaniu (po 28 dniach hydratacji) posiadały bardzo wysokie wartości wytrzymałości na ściskanie, dochodzące nawet do 40 MPa. Tak wysokie wartości wytrzymałości są niezwykle trudne do uzyskania w przypadku zastosowania zaczynów konwencjonalnych. Potwierdzeniem wyjątkowo trwałej mikrostruktury próbek zawierających n-Al2O3 są również fotografie próbek zaczynów wykonane za pomocą mikroskopii skaningowej. Obok fotografii bazowych kamieni cementowych, na których widać pory, przedstawiono obrazy mikroskopowe próbek z dodatkiem 3% n-Al2O3, na których obserwujemy zbitą matrycę cementową, cechującą się bardzo małą przepuszczalnością. Ponadto próbki kamieni cementowych uzyskane z zaczynów z n-Al2O3 charakteryzowały się bardzo niską zawartością porów kapilarnych. Zdecydowaną większość ogólnej ilości porów stanowiły pory o najmniejszych rozmiarach (poniżej 100 nm). Poprawa szczelności matrycy cementowej poprzez zredukowanie do wartości około 1,5% porów mogących transportować medium złożowe sprawia, że receptury zaczynów cementowych zawierających dodatek nanotlenku glinu mogą być z powodzeniem używane podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych wykonywanych na złożach węglowodorów.

EN

The article presents compositions and test results for cement slurries formulations containing from 1% to 5% of nano aluminum oxide (n-Al2O3) for sealing the casing columns in boreholes with dynamic temperatures of about 30°C and 60°C. Laboratory tests of cement slurries were carried out at Oil and Gas Institute - National Research Institute. The densities of tested slurries ranged from 1,820 to 1,920 kg/m3 , and were prepared on the basis of Portland cement CEM I 42,5 and class G oil well cement. Cement slurries had thickening times properly matched to given geological and technical conditions. For slurries tested at lower temperatures, particular attention was paid to the gelling and setting process of cement slurries. These parameters play a key role in limiting possible gas migrations from shallow gas accumulations. They were selected so that the gelling and setting process could be carried out in a sufficiently short time. At higher temperatures, the focus was on developing cement slurry formulations with increased mechanical strength and a tight and compact microstructure. Cement slurry formulations with very good technological parameters were developed, which after curing (after 28 days of hydration) had very high values of compressive strength, reaching up to 40 MPa. Such high compressive strength values are extremely difficult to obtain with conventional cement slurries. Scanning electron microscope images of cement samples also confirm extremely compact microstructure of the samples with nano-SiO2. In addition to the photographs of base cement stones, which show pores, microscopic images of samples with the addition of 3% n-Al2O3 are presented, where we observe a compact cement matrix with very low permeability. Furthermore, samples containing n-Al2O3 were characterized by a very low content of capillary pores. Pores of the smallest size (below 100 nm) constituted the vast majority of the total number of pores. Improvement of cement matrix tightness by reducing the amount of pores that can transport the reservoir medium to approx. 1.5% means that cement slurry formulas containing nano aluminum oxide can be successfully used in the process of cementing casing strings in boreholes.

3

Wpływ nanotlenku glinu i nanotlenku glinu modyfikowanego kobaltem na mikroorganizmy

Mosdorf P., Karwowska E., Kunicki R. A., Karolczak G.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2011

|

Tom 13

1635-1651

PL

Przyczyną zainteresowania nanokompozytami są ich unikatowe właściwości fizyczne i chemiczne oraz rosnąca liczba potencjalnych zastosowań. Wykorzystywane są one w elektronice, ceramice, optyce, technikach laserowych, budownictwie, rolnictwie, medycynie, kosmetyce oraz kosmonautyce. Prowadzone są badania nad zastosowaniem nanomateriałów w nowoczesnych systemach podawania leków, fototerapii czy leczeniu chorób neurodegradacyjnych takich jak choroba Wilsona, Alzhaimera i Parkinsona [2]. Nanocząstki o właściwościach magnetycznych wykorzystywane są w diagnostyce, biologii molekularnej - do etykietowania biomolekuł oraz przy bezpośrednim podawaniu leków do komórek nowotworowych [3], jak również jako środki kontrastowe w rezonansie magnetycznym [1]. Stanowią składniki farb, baterii, środków konserwujących i pielęgnacyjnych, kosmetyków, katalizatorów, materiałów dentystycznych, sorbentów i materiałów ściernych.

EN

The growing interest in nanostructural materials and their common application in various areas of life and industry, results in their increasing emission into the natural environment. Most of the present research on the influence of nanoparticles on living cells is carried out using animal or cultured human cells. However there are few data concerning the impact of nanoproducts on microorganisms isolated from the natural environment. The aim of this work was to determine the influence of alumina nanopowder as well as cobalt-modified alumina nanopowder on bacteria isolated from soil, water and air samples. The growth tests allowed to observe that Co-modified alumina nanopowder revealed the stronger antibacterial activity com-paring with alumina without modification. The strains of soil bacteria were the most sensitive to both tested nanopowders, especially to CoO/Al2O3. The growth of 93% of bacteria isolated from soil samples was inhibited by cobalt-modified alumina nanopowder, but only about 20% - by alumina without modification (mainly gram negative rods from genus Pseudomonas). Bacteria isolated from the air, especially from genus Staphylococcus were the less sensitive to alumina nanoparticles. However some of them were sensitive to cobaltmodified alumina nanopowder. It was noticed that in low concentration of nanoproduct, some adaptation processes, allowing bacteria to grow in a presence of nanopowder may be observed, even in case of cobalt-modified alumina characterized by more significant antibacterial properties. Moreover, the sensitivity to tested preparations was attributed to the particular bacterial strains, that was proved by different results obtained for the various strains of the same bacterial species.

4

Właściwości nanoproszków Al2O3-Ag wytworzonych innowacyjną metodą rozkładu termicznego-redukcji oraz metodą redukcji chemicznej azotanu srebra

Jastrzębska A. M., Kunicki A. R., Olszyna A. R.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 3

403-408

PL

W niniejszej pracy zbadano właściwości fizyczne, biobójcze, a także aspekty morfologiczne nanoproszków Al2O3-Ag, wytworzonych motodą rozkładu termicznego-redukcji oraz metodą redukcji azotanu srebra. Nowatorska metoda rozkładu termicznego-redukcji opisana została wcześniej przez nas oraz zastrzeżona wnioskiem patentowym, podczas gdy metoda redukcji azotanu srebra jest obecnie powszechnie stosowana w przemyśle. Nanoproszki wytworzone tymi dwoma metodami znacznie różnią się od siebie zarówno pod kątem aspektów morfologicznych, jak i właściwości fizycznych. Metoda rozkładu termicznego-redukcji pozwala na otrzymanie nanoproszków Al2O3-Ag nie tylko znacznie mniej zaglomerowanych, o średniej wielkości aglomeratów poniżej 1 µm, ale również charakteryzujących się znacznie mniejszymi średnimi wartościami cząstki (poniżej 60 nm). Wytworzone nanoproszki posiadają również mocno rozwiniętą powierzchnię właściwą (ponad 200 m2źg-1), a także dobre właściwości bakterio i grzybobójcze.

EN

The present study is concerned with the morphology, physical properties and biocidal activity of the Al2O3-Ag nanopowders produced by two methods: the thermal decomposition-reduction and the silver nitrate reduction. The innovative method of thermal decomposition-reduction has been described in our earlier publication and is protected by our patent application, whereas the silver nitrate reduction method is commonly used in industry at the present. The nano-powders produced by these two methods differ considerably from one another in terms of their morphology and physical properties. The proposed method of thermal decomposition-reduction gives Al2O3-Ag nano-powders which are not only much less agglomerated with the average agglomerate sizes below 1 µm, but also the average size of their particles is considerably smaller (below 60 nm). Moreover their specific surface is larger (above 200 m2źg-1) and they have good bactericidal and fungicidal properties.

5

Wpływ temperatury prowadzenia procesu rozkładu termicznego prekursora na właściwości otrzymanych nanoproszków Al2O3-Ag2O

Jastrzębska A., Kunicki A., Olszyna A.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 3

270-275

PL

Nanocząstki srebra osadzone na nośniku w postaci nanotlenku glinu, posiadające dobre właściwości bakterio- i grzybobójcze, można otrzymać, opracowaną przez nas wcześniej, nowatorską metodą rozkładu termicznego-redukcji. Nasze wcześniejsze badania dowiodły, że jako produkt pośredni w wyniku procesu rozkładu termicznego organicznego prekursora otrzymuje się nanoproszek Al2O3/Ag2O. Następujący po nim proces redukcji prowadzi do otrzymania nanoproszku Al2O3/Ag. Stwierdzono, że kluczowym etapem determinującym morfologię i właściwości produktu finalnego (nanokompozytu Al2O3/Ag) jest rozkład termiczny organicznego prekursora. Dlatego też w celu dokładnego scharakteryzowania tego procesu zbadano wpływ temperatury jego prowadzenia na morfologię oraz takie parametry fizyczne, jak powierzchnia właściwa, porowatość oraz gęstość pozorna wytworzonego produktu pośredniego (nanoproszku Al2O3/Ag2O). Uzyskane wyniki wskazują, że temperatura prowadzenia procesu rozkładu termicznego organicznego prekursora w istotny sposób wpływa na morfologię i parametry fizyczne wytworzonych nanoproszków Al2O3/Ag2O. Średnia wielkość cząstki nanoproszków wygrzewanych w 700°C jest mniejsza średnio o 20 nm od tych wygrzewanych w 800°C. Również ich powierzchnia właściwa jest większa o ok. 50 m2*g-1 i wynosi ponad 200 m2*g-1 przy całkowitej objętości porów otwartych ok. 1,3 cm3*g-1. Scharakteryzowanie etapu pośredniego procesu wytwarzania nanokompozytów Al2O3/Ag pozwoliło na ustalenie optymalnej temperatury wytwarzania nanocząstek materiału surowcowego Al2O3/Ag2O wynoszącej 700°C oraz minimalizację zjawiska aglomeracji i rozrostu nanocząstek tego materiału surowcowego do produkcji nanokompozytów Al2O3/Ag. Przewiduje się, że będzie to skutkować również polepszeniem właściwości biobójczych wyprodukowanych nanokompozytów Al2O3/Ag.

EN

Nanosilver particles on nanoalumina support, having good antimicrobial properties, can be obtained by the innovatory thermal decomposition-reduction route, developed by us earlier. Our previous investigations have proved that as a result of thermal decomposition process Al2O3/Ag2O nanopowder has been obtained as a middle product. Subsequent reduction process leads to the acquirement of Al2O3/Ag nanopowder. It was found that the key step determining morphology and properties of the final product (Al2O3/Ag nanocomposite) was thermal decomposition of the organic precursor. That is why; due to provide complete characterization of this process the effect of its temperature on the morphology and physical parameters such as specific surface area, porosity and density of middle product (Al2O3/Ag2O nanopowder) was investigated. The obtained results indicate that temperature of organic precursor thermal decomposition process have a significant affect on morphology and physical parameters of produced Al2O3/Ag2O nanopowders. Average particle size of the nanopowders held at a temperature of 700°C was smaller on about 20 nm than those, held at the temperature of 800°C. Also, their specific BET surface area was higher on about 50 m2*g-1 and was over 200 m2*g-1 with the total open porosity on about 1.3 cm3*g-1. Characterization of middle step of the nanocomposite Al2O3/Ag production process allowed determining optimal temperature of Al2O3/Ag2O raw material nanoparticles, which was 700°C and enabled to minimalise agglomeration and nanoparticle growth phenomenon of this raw material in Al2O3/Ag nanocomposite production. It is predicted that it will also result in improvement of biocidal properties of produced Al2O3/Ag nanocomposites.

6

Study of the properties of Al2O3-Ag nanopowders produced by thermal decomposition-reduction method and colloidal nanosilver impregnation

Jastrzębska A., Olszyna A., Kunicki A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

514-516

EN

The properties and morphological aspects of the Al2O3-Ag nanopowders, produced by thermal decomposition-reduction method and colloidal nano- silver impregnation were studied. The innovative thermal decomposition- reduction method has been previously developed and claimed by authors, while the alternative nanosilver impregnation method is commonly used in industry. Usually, as a support porous Al2O3 sinters are mostly used. That is why we have decided to use as a support nanoalumina obtained by thermal decomposition-reduction process, in order to compare those two methods. The morphology and properties of the final products were examined using scanning electron microscope and BET surface area measurements. Phase composition of the nanopowders was investigated using X-ray diffraction method. Antimicrobial activity of the nanopowders was investigated by the inoculation technique. All those two methods are relatively comparable to each other. They allows to acquire Al2O3-Ag nanopowders with comparable average particle size (between 40 and 100 nm), large specific BET surface area (over 150 m2.g-1) and large open porosity volume (around 0.6 cm3.g-1), that have a good bactericidal and fungicidal properties. It is also worth mentioning that it is much easier to produce Al2O -Ag nanopowder in one easy step, than using much more complicated and waste-producing colloidal silver impregnation method.

PL

Zbadano właściwości i aspekty morfologiczne nanoproszków Al2O3-Ag, wyprodukowane metodą rozkładu termicznego-redukcji oraz impregnacji nanosrebrem koloidalnym. Nowatorska metoda rozkładu termicznego-redukcji opisana została wcześniej przez autorów, podczas gdy metoda impregnacji nanosrebrem jest powszechnie stosowana w przemyśle. Zwykle jako nośnik stosowane są najczęściej porowate kształtki porowatego Al2O3. Dlatego też jako nośnik zdecydowano zastosować nanotlenek glinu otrzymany w procesie rozkładu termicznego-redukcji w celu porównania obu tych metod. Morfologia i właściwości produktów finalnych przeanalizowane zostały za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego oraz pomiarów powierzchni właściwej metodą BET. Skład fazowy nanoproszków zbadany został za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Aktywność bakteriobójcza nanoproszków Al2O3-Ag zbadana została techniką posiewową. Obie metody są stosunkowo porównywalne. Pozwalają na otrzymanie nanoproszków Al2O3 o porównywalnej wartości średniej wielkości cząstki (pomiędzy 40 i 100 nm), wysokiej wartości powierzchni właściwej (ponad 150 m2.g-1), a także wysokiej objętości otwartych porów (około 0,6 cm3.g-1), które posiadają dobre właściwości bakteriobójcze i grzybobójcze. Warto jest również wspomnieć, że znacznie prościej jest wyprodukować nanoproszki Al2O3-Ag w jednym prostym etapie, niż używając metody znacznie bardziej skomplikowanej i odpadotwórczej, jaką jest impregnacja srebrem koloidalnym.

7

Producing and properties of the polylactide-alumina nanocomposite fibres

Czarnecka P., Ciach T., Kunicki A., Olszyna A., Gołaszewska M., Jastrzębska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

467-469

EN

We have described a method of producing polylactide-alumina nanocomposite fibres. Alumina nanoparticles have been combined with polylactide (PLA) to obtain composite. In the next step nanocomposite fibres have been produced by electrospinning method. Nanoalumina has been acquired by an innovative thermal decomposition method, which has been described by us earlier. The morphology and properties of the Al2O3 nanopowder as well as final product were examined using scanning electron microscope (SEM) and BET surface area measurements. Phase composition of the Al2O3 nanopowder was investigated using X-ray diffraction method. Electrospinning method allows producing homogeneous fibres of the nanocomposite PLA-Al2O3. The average particle size of the Al2O3 nanopowder incorporated in fibres was 57.9 nm. Specific BET surface area of the nanoalumina was 289.7 m2.g-1.

PL

Opisano metodę produkcji włókien nanokompozytu polilaktyd-tlenek glinu. Nanocząstki tlenku glinu połączone zostały z polilaktydem (PLA), a następnie z otrzymanego kompozytu wytworzono włókna metodą electrospinning'u. Nanotlenek glinu otrzymany został, opisaną przez autorów wcześniej, nowatorską metodą rozkładu termicznego. Morfologia i właściwości nanoproszku Al2O3, podobnie jak i produktu finalnego, przeanalizowane zostały za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz pomiarów powierzchni właściwej metodą BET. Skład fazowy nanoproszku Al2O3 zbadany został za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Metoda electrospinning'u pozwala na wyprodukowanie homogenicznych włókien nanokompozytu PLA-Al2O3. Średnia wielkość cząstki nanoproszku Al2O3 wprowadzonego do włókien wyniosła 57,9 nm. Powierzchnia właściwa nanotlenku glinu wyniosła 289,7 m2.g-1.