Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Korelacja wyników badań wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych płaszcza cementowego z zaczynu o obniżonej gęstości

Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 10

613--624

PL

Podczas projektowania receptury zaczynu cementowego jednym z najczęściej określanych parametrów po związaniu zaczynu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Parametr ten może być badany za pomocą metody niszczącej w hydraulicznej prasie wytrzymałościowej, jednak w ostatnich latach coraz częściej wytrzymałość mechaniczną wyznacza się przy użyciu metody nieniszczącej – poprzez pomiar prędkości przenikania fali w ultradźwiękowym analizatorze cementu. Ze względu na to, że jest to badanie proste do przeprowadzenia, ponieważ urządzenie automatycznie rejestruje przyrost wytrzymałości mechanicznej w jednostce czasu, to badanie takie najczęściej wykonuje się w ośrodkach badawczych, a wyniki są umieszczane w wytycznych do cementowania. Należy jednak zaznaczyć, że pod względem poprawy efektywności uszczelniania i stabilizacji kolumn rur okładzinowych bardziej istotna jest przyczepność tworzącego się płaszcza cementowego do powierzchni rur okładzinowych i formacji skalnej. Jednak tego rodzaju wyniki badań najczęściej są zaniedbywane. Ze względu na zależność pomiędzy wartością wytrzymałości mechanicznej i przyczepności stwardniałego zaczynu do powierzchni rur stalowych występuje możliwość obliczenia z dużym prawdopodobieństwem wartości przyczepności na podstawie uzyskanych wyników wytrzymałości na ściskanie stwardniałego zaczynu. Istnieją publikacje poruszające tematykę zależności analizowanych cech, jednak nie natrafiono na wyniki analizy korelacyjnej, na podstawie czego można by było określić, w jakim stopniu porównywane parametry mogą się pokrywać, a szczególnie w przypadku próbek z zaczynów o obniżonej gęstości. W związku z powyższym w niniejszej publikacji omówione zostały wyniki badań, na podstawie których przeprowadzono analizę korelacyjną wartości wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych płaszcza cementowego powstałego z zaczynu o obniżonej gęstości. Analiza korelacyjna została wykonana dla wyników badań wartości wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur stalowych próbek powstałych z 9 receptur zaczynów lekkich. Zaczyny podzielono na 3 grupy w zależności od rodzaju dodatku obniżającego gęstość. Dodatkową zmienną była temperatura i ciśnienie hydratacji. Dla tak sporządzonych próbek stwardniałych zaczynów wykonane zostały badania wytrzymałości na ściskanie oraz badanie przyczepności stwardniałego zaczynu do rury stalowej po czasie hydratacji wynoszącym 2, 7, 14 oraz 28 dni. Następnie uzyskane wyniki zostały poddane analizie korela- cyjnej, na podstawie której określono relacje pomiędzy analizowanymi cechami. Korelowano zależność przyczepności do rur od wartości wytrzymałości dla dwóch grup analizowanych cech. W pierwszej grupie analizie poddano stały skład zaczynu w zmieniającej się temperaturze pomiaru, natomiast w drugiej grupie analizowano różne receptury zaczynów w tej samej temperaturze. Na podstawie uzyskanych wyników wykreślono równania empiryczne. Obliczono również, jaki procentowy udział w wartości wytrzymałości na ściskanie stanowi wartość przyczepności do rur stalowych. Uzyskane wyniki mogą być pomocne przy określaniu wartości przyczepności płaszcza cementowego z zaczynu lekkiego do rur stalowych w przypadku posiadania tylko wartości wytrzymałości na ściskanie.

EN

When designing the cement slurry recipe, one of the most commonly deter-mined parameters after setting the slurry is its compressive strength. This parameter can be tested by a destructive method using a hydraulic testing machine. In recent years, however, mechanical strength has increasingly been determined using a non-destructive method by measuring the speed of wave penetration in the Ultrasonic Cement Analyzer. As this test is simple to perform because the device automatically records the increase in mechanical strength per unit of time, it is most often carried out in research centers, and the results are included in the cementing guidelines. It should be noted that in terms of improving the efficiency of sealing and stabilization of the casing pipe columns, the adhesion of the cement sheath to the surface of the casing and rock formation is more important. However, these types of test results are mostly neglected. Due to the relationship between the value of mechanical strength and adhesion of the hardened cement slurry to the surface of steel pipes, it is possible to calculate the adhesion value with high probability based on the obtained compressive strength of the hardened cement slurry. There are publications on the dependencies of the analyzed features, but no correlation analysis results based on which it would be possible to determine to what extent the compared parameters can overlap were found, especially in the case of lightweight cement slurries. This publication therefore discusses the results of the research on the basis of which a correlation analysis of the values of compressive strength and adhesion to steel pipes of the cement sheath produced from reduced density cement slurry was carried out. The said analysis was carried out for the results of the tests of compressive strength and adhesion values for steel pipes of samples made from 9 lightweight cement slurries recipes. The cement slurries were divided into 3 groups depending on the type of density-reducing additive. An additional variable was the temperature and hydration pressure. For such prepared samples of hardened cement slurries, compressive strength tests and adhesion tests of hardened slurry to steel pipe after hydration time of 2, 7, 14 and 28 days were performed. The obtained results were then subjected to a correlation analysis on the basis of which the relations between the analyzed features were determined. The dependence of adhesion to pipes depending on the strength value for two groups of analyzed features was correlated. In the first group, a constant composition of cement slurries with changing temperature of the measurement was analyzed, while in the second group, various recipes of cement slurries were analyzed at the same temperature. On the basis of the obtained results, empirical equations were plotted. It was also calculated what percentage share of the value of compressive strength constitutes the value of adhesion to steel pipes. The results obtained can be helpful in determining the adhesion value of the cement sheath made of lightweight slurry to steel pipes when only compressive strength values are available.

2

Zmiana parametrów technologicznych zaczynu cementowego pod wpływem przeciwsedymentacyjnego dodatku żywicy ksantanowej

Kremieniewski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 12

927--937

PL

Projektowane zaczyny cementowe zawierają w swoim składzie szereg różnego rodzaju środków, które zgodnie z oczekiwaniami mają za zadanie zmienić parametry technologiczne opracowywanej receptury. Obecność w zaczynie cementowym drobnych frakcji, zarówno spoiwa hydraulicznego, jak również dodatków modyfikujących parametry zaczynu, może powodować frakcjonowanie fazy stałej [6]. W celu wyeliminowania tego zjawiska wymagane jest zastosowanie środków powodujących zatrzymanie drobnych cząstek w całej objętości zaczynu. Dodatkami takimi są zazwyczaj odpowiednie polimery wielkocząsteczkowe. Jednakże niekiedy powodują one znaczny wzrost lepkości zaczynu, co w efekcie może wywoływać problemy, począwszy od trudności z zatłoczeniem zaczynu, a skończywszy na znacznym wzroście ciśnienia tłoczonego zaczynu w przestrzeni pierścieniowej i pozarurowej [10]. Z uwagi na powyższe postanowiono zastosować nieużywany podczas projektowania zaczynów biopolimer żywicy ksantanowej, stosowany dotychczas w technologii płuczek wiertniczych. W trakcie realizacji prac badawczych, których celem było określenie zmiany parametrów technologicznych świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego za pomocą biopolimeru żywicy ksantanowej, sporządzono kontrolne receptury zaczynów, w celu dokonania porównania działania zastosowanego dodatku. W badaniach określone zostały takie właściwości zaczynu jak: parametry reologiczne, filtracja, czas gęstnienia, odstój wody, stabilność sedymentacyjna. Dla próbek stwardniałych zaczynów wyznaczono wpływ dodatku żywicy ksantanowej na parametry mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie), parametry fizykomechaniczne (przyczepność do rur stalowych i przyczepność do formacji skalnej). Dodatkowo stwardniały zaczyn cementowy poddano badaniom opisującym mikrostrukturę próbki (wykonane zostały badania porowatości oraz przepuszczalności). W celu określenia wpływu biopolimeru żywicy ksantanowej na parametry zaczynu i powstałego z niego stwardniałego zaczynu, wykonano testy dla receptur przeznaczonych do uszczelniania otworów w warunkach otworowych o temperaturze od 30°C do 90°C oraz ciśnieniu od 5 MPa do 35 MPa.

EN

Designed cement slurries contain a number of different types of measures that are designed to change the technological parameters of the recipe being developed as expected. The presence of fine fractions in the cement slurry, both hydraulic binder as well as additives modifying parameters, may result in solid phase fractionation [6]. In order to eliminate this phenomenon, it is required to use agents that retain fine particles in the entire volume of the cement slurry. Such additives are usually suitable macromolecular polymers. However, they sometimes cause a significant increase in the viscosity of the leaven, which in turn may cause problems ranging from difficulties with the injection of the grout, and ending with a significant increase of the pressure in the annular space [10]. In view of the above, it was decided to use a biopolymer of xanthan resin, not used in the design of cement slurries, but has been used until now in the technology of drilling fluids. During the implementation of research works aimed at determining the change of technological parameters of fresh and hardened cement slurry with a biopolymer of xanthan gum, control leaven formulations were made to compare the effect of the additive used. In the research, properties of the cement slurry were determined such as: rheological parameters, filtration, thicking time, water retention, sedimentation stability. For samples of hardened slurries, the effect of the addition of xanthan gum on the mechanical parameters (compressive strength), physico-mechanical parameters (adhesion to steel pipes and adhesion to rock formation) was determined. In addition, the hardened cement slurry was subjected to tests describing the microstructure of the sample (porosity and permeability tests were carried out). In order to determine the influence of biopolymer of xanthan gum on the parameters of grout and the hardened grout resulting from it, tests were carried out for recipes intended to seal openings in borehole conditions at 30° C to 90° C and pressure from 5 MPa to 35 MPa.

3

Poprawa wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z zaczynu lekkiego

Kremieniewski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 8

606--612

PL

Stosowanie zaczynów o obniżonej gęstości warunkowane jest występowaniem w otworze wiertniczym zróżnicowanych warunków geologiczno-technicznych. Najczęściej zaczyny lekkie stosuje się w przypadku konieczności podniesienia cementu w przestrzeni pozarurowej na wyznaczoną wysokość, podczas przewiercania profilu geologicznego, w którym występują skały chłonne, do uszczelniania warstw słabo zwięzłych i sypkich, a także w czasie prowadzenia prac rekonstrukcyjnych odwiertu. Zaczyny o obniżonej gęstości otrzymuje się wskutek wprowadzenia lekkich dodatków mineralnych lub odpadowych surowców wypełniających. Niestety płaszcz cementowy uzyskany z zaczynu lekkiego wykazuje w początkowym czasie hydratacji niskie wartości parametrów mechanicznych (wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie), a odpowiedniej wytrzymałości nabiera dopiero w późniejszym czasie wiązania. Stanowi to problem podczas pomiaru stanu zacementowania. W ostatnich latach coraz częściej skracany jest czas oczekiwania na pomiary geofizyczne po zatłoczeniu i związaniu cementu. Niestety pomiary po zbyt krótkim czasie wiązania zaczynu cementowego mogą skutkować niemiarodajnym obrazem CBL, RBT, na podstawie którego związanie zaczynu może być odczytane jako częściowe lub słabe mimo obecności zaczynu w przestrzeni pierścieniowej. W związku z powyższym niezbędne było podjęcie prac nad poprawą wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z zaczynu lekkiego. W publikacji przedstawiono wyniki prac nad poprawą wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z zaczynów o obniżonej gęstości. Nowo opracowane receptury zaczynów charakteryzują się podwyższonymi wartościami wytrzymałości na ściskanie po krótkim czasie wiązania, co przyczynia się zarówno do poprawy efektywności uszczelniania, jak też do uzyskania faktycznego (miarodajnego) obrazu stanu zacementowania podczas pomiarów geofizycznych.

EN

The use of slurries with reduced density is conditioned by the occurrence of diversified geological and technical conditions in the borehole. Most often, lightweight slurries are used in the case of the need to raise the cement higher in the annular space, while drilling a geological profile in which there are absorbent rocks, or sealing weak and loose layers, as well as during the well reconstructing work. Lightweight slurries are obtained by the addition of light mineral additives or waste filler materials. Unfortunately, the cement sheath obtained from the lightweight slurries initially exhibits low values of mechanical parameters (compressive strength, bending strength) and adequate strength is obtained at a later bonding time. This is a problem during cement bond logging. In recent years, the waiting time on cement before running a cement bond log has been increasingly reducing. Unfortunately, measurements after too short binding time of cement slurry can result in an unreliable CBL and RBT logs, based on which bonding of the cement slurry can be read as partial or weak, despite the presence of cement slurry in the annular space. Therefore, it was necessary to undertake research to improve the early mechanical strength of cement sheath formed of lightweight cement slurry. This paper presents the results of research on improving the early mechanical strength of the cement sheath formed of slurries with reduced density. Newly developed cement slurry recipes are characterized by increased values of compressive strength after a short binding time, which contributes to both the improvement of sealing efficiency and to obtaining a true (reliable) reading of the cement bond logging.

4

Przyczyny i skutki przepływu gazu w zacementowanej przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz metody zapobiegania temu zjawisku

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 9

722--728

PL

W artykule zaprezentowano zagadnienia dotyczące migracji gazu. Omówione zostały poszczególne etapy występowania tego niepożądanego zjawiska. Przedstawiono przyczyny powstawania migracji gazu, skutki jego przepływu w przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz metody mające na celu zapobieganie temu zjawisku.

EN

The article presents the issues related to gas migration. Various stages of the occurrence of this undesirable phenomena were discussed. Causes of gas migration, the effects of the gas flow in annular space and methods to prevent this phenomenon were presented.

5

Korelacja parametrów charakteryzujących strukturę porową kamieni cementowych badanych za pomocą porozymetrii rtęciowej oraz mikrotomografii komputerowej

Kremieniewski M., Rzepka M.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 12

1076--1083

PL

Zastosowanie zaczynów cementowych typu Gasblok do uszczelniania przestrzeni pierścieniowej w otworze wiertniczym ma na celu wyeliminowanie możliwości tworzenia się mikronieszczelności w strukturze płaszcza cementowego. Jakość stwardniałego zaczynu cementowego możliwa jest do określenia poprzez analizę parametrów uzyskanych z badań porozymetrycznych oraz mikrotomograficznych. Porozymetr AutoPore umożliwia przeprowadzenie badań mikrostruktury porowej próbek oraz określenie ich przepuszczalności, natomiast mikrotomograf rentgenowski Benchtop pozwala na wyznaczenie rozkładu przestrzennego porów oraz na ich wizualizację. Połączenie tych dwóch metod badawczych umożliwia dokonanie modyfikacji receptur lub zaprojektowanie nowego składu zaczynu, który po związaniu będzie się charakteryzował jednolitą mikrostrukturą o niskiej porowatości i przepuszczalności. Wyniki prowadzonych prac przyczyniają się do zaprojektowania składu zaczynu uniemożliwiającego przechodzenie gazu przez strukturę płaszcza cementowego, co zostało omówione w niniejszej publikacji.

EN

Use of Gasblok type cement slurries for sealing the annular space in the borehole, is intended to eliminate the possibility of the formation of microleaks in the structure of the cement sheath. The quality of the set cement slurry can be determined by analyzing the parameters obtained from porosimetric and X-ray microtomography studies. The AutoPore porosimeter enables testing of the pore microstructure of samples and determine their permeability. The Benchtop X-ray microtomograph allows to determine the spatial distribution of pores and their visualization. Combining these two methods allows recipe modification or development of new slurry composition, which will be characterized by a uniform microstructure of low porosity and permeability. The results contribute to the design of a slurry composition, which prevents gas migration through the structure of the cement sheath.

6

Zapobieganie niekontrolowanym wypływom gazu z otworów wiertniczych na etapie projektowania zaczynów cementowych

Kremieniewski M., Rzepka M.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2015

|

R. 18, Nr 11 (211)

4--9

PL

W artykule omówiono zagadnienia dotyczące zapobiegania niekontrolowanym wypływom gazu z otworów wiertniczych na etapie projektowania zaczynów cementowych. Wstępnie omówiono przyczyny powstawiania niekontrolowanych wypływów gazu oraz metody umożliwiające ich wyeliminowanie na etapie projektowania receptur zaczynów. W kolejnej części omówiono zagadnienia dotyczące trwałości płaszcza cementowego pod kątem migracji gazu. Zaprezentowano również receptury zaczynów cementowych nieodpornych na zjawisko migracji gazu oraz ulegające korozji, oraz zaczyny przeciwdziałające migracji gazu, a także charakteryzujące się wysoką odpornością korozyjną.

EN

The article discusses the issues related to prevent uncontrolled outflows gas from boreholes at the design stage of cement slurries. Pre discusses the causes of uncontrolled outflows of gas and methods to eliminate them at the design stage recipes slurries. In the next part discusses the issues regarding the sustainability of the cement sheath in terms of gas migration. Was also presented recipes not resistant to gas migration phenomenon and undergoing corrosion and slurries anti-gas migration, and also with high corrosion resistance.

7

Zmiany w mikrostrukturze płaszcza cementowego w zależności od warunków hydratacji zaczynu

Kremieniewski M., Stryczek S., Kotwica Ł.

Nafta-Gaz

|

2014

|

R. 70, nr 12

918--925

PL

W niniejsze publikacji zaprezentowano wpływ temperatury oraz ciśnienia hydratacji zaczynu uszczelniającego na mikrostrukturę stwardniałego zaczynu. Próbki poddane badaniom zostały sporządzone według receptur umożliwiających zastosowanie na złożach o podwyższonym ryzyku wystąpienia migracji gazu. W celu doszczelnienia mikrostruktury matrycy cementowej oraz wyeliminowania migracji gazu wykorzystano dodatki mikrocementu polimeru.

EN

The paper presents the effects of temperature and hydration pressure on the microstructure of the hardened slurry. Tested samples were prepared from recipes enabling application for deposits with an increased risk of gas migration. In order to seal the microstructure of the cement matrix and eliminate gas migration microcement polymer additives were used.

8

Ciężkie zaczyny cementowo- lateksowe odporne na działanie solanek magnezowych o różnej mineralizacji

Kątna Z.

Cement Wapno Beton

|

2008

|

R. 13/75, nr 4

196-204

PL

Przedstawiono wyniki badań stwardniałych zaczynów cementowych sporządzonych z ciężkich zawiesin cementowo-lateksowych, w których jako materiał wiążący zastosowano cement hutniczy CEM III/A 32,5 oraz mieszaniny cementów hutniczego i wiertniczego typu WG i G. Próbki stwardniałych zaczynów cementowych przez okres 28 dni poddawano działaniu wód złożowych z dużą zawartością jonów magnezu. Opracowano składy zawiesin cementowych dających stwardniałe zaczyny o znikomej przepuszczalności dla gazów oraz o dużej wytrzymałości na ściskanie, odporne na działanie solanek o dużej zawartości związków magnezowych.

EN

Hardened heavy-weight cement grouts with latex addition, based on the metallurgical cement CEM Ill/A 32,5 and oil well cement type WG and G were examined. The samples were stored at temperature 95°C in the magnesium-rich deposit waters and laboratory made brine. Cement grouts produced from 50% metallurgical cement CEM Ill/A and 50% oil well cement, cured in magnesium brines of lower concentration <20 Mg2+ ions/I at temperature 95°C, reveal high compressive strength. These grouts can be applied as resistant, low-permeable pipe sealing agent in oil wells cementing.