Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wykorzystanie tomografii komputerowej oraz SEM w ocenie morfologii przekrojów próbek azotanu(V) amonu

Biessikirski Andrzej, Kuterasiński Łukasz, Dworzak Michał, Kolano Malwina, Ruggiero-Mikołajczyk Małgorzata

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 7

805--810

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych związanych z analizą powierzchni morfologicznej w przekrojach granul porowaconego i rolniczego azotanu(V) amonu. Ocenę morfologii przeprowadzono z wykorzystaniem SEM oraz tomografii komputerowej. Przekroje próbek azotanu(V) amonu charakteryzowały się strukturą przypomi nająca pumeks. Wykazały występowanie niewielkiej liczby kanałów oraz brak chropowatości powierzchni krystalicznej. W przypadku porowaconego azotanu(V) amonu próbki charakteryzowały się zróżnicowaną budową wynikającą z różnych procesów produkcyjnych. Obie próbki wykazywały dużą liczbę porów, m.in. obecność porów kulistych i wydłużonych. Ponadto w przypadku AN-PP-2 w przekroju próbki widoczna była centralna pustka powietrzna, która nie znajdowała się na żadnym ze skanów dla AN-PP-1. Porowacony azotan(V) amonu charakteryzował się dużą porowatością, rzędu 60-70%, w po równaniu z porowatością rolniczego azotanu(V) amonu (ok. 49%). Przeprowadzone badania BET wykazały, że AN-PP-2 charakteryzował się największą powierzchnią właściwą, ok. 0,5 m²/g, co przy uwzględnieniu mocno rozwiniętej budowy morfologicznej potwierdza wysokie określane przez producenta współczynniki absorpcji.

EN

The morphology of cross sections of porous and agricultural NH₄NO₃ granules was analyzed by scanning electron microscopy (SEM), computed tomography and low-temperature nitrogen sorption. Agricultural NH₄NO₃ showed a pumice-like structure, characterized by a small number of channels and a smooth crystalline surface but samples of prilled NH₄NO₃ showed a significant presence of pores, including spherical and elongated pores. The porosity of prilled and agricultural NH₄NO₃ was 70 and 49%, resp. and BET surface area of both materials was 0.5 m²/g and 0.01 m²/g resp.

2

Wpływ korozji węglanowej na szczelność kamieni cementowych w otworach przeznaczonych do sekwestracji

Kut Łukasz

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 1

12--18

PL

Od kilku lat na całym świecie bardzo często poruszane są zagadnienia dotyczące emisji dwutlenku węgla do środowiska oraz problemów z tym związanych. Niektóre kraje postanowiły stanąć do walki i szukać sposobów na zmniejszenie ilości produkowanego dwutlenku węgla i ewentualnej możliwości jego bezpiecznego składowania. Zanieczyszczenie środowiska oraz wzrost emisji dwutlenku węgla do atmosfery stanowią obecnie główne problemy dotyczące gospodarki światowej, a w szczególności krajowej. Jednym ze sposobów składowania CO2 jest jego sekwestracja, czyli podziemne składowanie i deponowanie w strukturach geologicznych, między innymi w wyeksploatowanych złożach ropy i gazu oraz poziomach solankowych. Kolejnym sposobem może być zatłaczanie dwutlenku węgla do złoża ropy, co stanowi jedną z efektywniejszych metod wspomagania wydobycia. W naszym kraju na najbliższe lata planuje się wiercenia otworów przeznaczonych do sekwestracji dwutlenku węgla. Do cementowania tych otworów powinny być użyte zaczyny uszczelniające, które wykazują podwyższoną odporność na działanie CO2 oraz odpowiednio niskie porowatość i przepuszczalność. Przemysł naftowy w Polsce do uszczelniania kolumn rur okładzinowych stosuje konwencjonalne zaczyny cementowe na bazie cementu portlandzkiego A-42,5R lub wiertniczego „G” wraz z innymi składnikami regulującymi parametry zaczynów i stwardniałych zaczynów cementowych. Powszechnie stosowane w otworach wiertniczych zaczyny uszczelniające mogą ulegać korozji węglanowej, dlatego konieczne jest prowadzenie badań oraz analiza oddziaływania CO2 nie tylko na zmianę parametrów mechanicznych stwardniałych zaczynów, ale również na zmiany struktury porowej stwardniałych zaczynów i ich szczelności w czasie. Celem badań była analiza wpływu korozji węglanowej na zmianę struktury porowej oraz przepuszczalności dla gazu stwardniałych zaczynów cementowych w funkcji czasu ich sezonowania. Badaniom laboratoryjnym poddano stwardniałe zaczyny cementowe wykonane według receptur powszechnie stosowanych w przemyśle naftowym podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych w temperaturach od 60°C do 80°C. Próbki stwardniałych zaczynów cementowych przetrzymywano w wodzie wodociągowej i analogicznie sezonowano w wodzie nasyconej CO2 oraz poddawano badaniom po upływie założonego czasu. Analizowany był wpływ dwutlenku węgla na zmiany przepuszczalności dla gazu i porowatości stwardniałych zaczynów cementowych w funkcji czasu ich sezonowania. Przeprowadzone badania ukazały wpływ korozji węglanowej na strukturę stwardniałych zaczynów cementowych oraz na zmiany szczelności płaszcza cementowego w czasie oraz możliwości ich zastosowania w wyeksploatowanych złożach ropy i gazu przeznaczonych do składowania dwutlenku węgla. Z wybranych receptur zaczynów cementowych sporządzono próbki stwardniałych zaczynów cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 godzin w ustalonej temperaturze i ciśnieniu (warunki otworopodobne). Otrzymane próbki stwardniałego zaczynu cementowego poddano badaniu porowatości oraz przepuszczalności dla gazu.

EN

For several years, discussions about carbon dioxide emissions and related environmental issues have been prevalent worldwide. Some countries have e committed to addressing this issue by seeking methods to reduce carbon dioxide production and ensure its safe storage. Environmental pollution and the increase in carbon dioxide emissions into the atmosphere are currently the main problems affecting not only the global economy, but domestic economies in particular. One of the methods of storing CO2 is sequestration, i.e., underground storage and depositing in geological structures, including depleted oil and gas reservoirs and aquifers. Another approach involves injecting carbon dioxide into oil reservoirs, which is considered one of more effective methods of enhancing oil recovery. In Poland, drilling boreholes for carbon dioxide sequestration is planned in the coming years. To cement these boreholes, sealing slurries that exhibit increased resistance to CO2, low porosity and permeability should be used. The oil industry in Poland uses conventional cement slurries based on Portland A-42.5R or class G oil-well cement, along with other ingredients that regulate the parameters of slurries and hardened cement slurries, to seal casing strings. Sealing slurries typically used in drilling boreholes may be susceptible to carbonate corrosion, therefore it is necessary to conduct research and analyze the impact of CO2 not only on changes in the mechanical parameters of hardened slurries but also in the pore structure of stones and their tightness over time. The aim of the research was to analyze the impact of carbonate corrosion on the change in the pore structure and gas permeability of hardened cement slurries as a function of their seasoning time. Laboratory tests were conducted on hardened cement slurries, prepared using compositions typically used in the petroleum industry for sealing casing strings at temperatures ranging from 60 to 80°C. Samples of hardened cement slurries were kept in tap water, while analogous samples were seasoned in CO2-saturated water and tested after specific periods. The influence of carbon dioxide on changes in gas permeability and porosity of hardened cement slurries as a function of their seasoning time was analyzed. The study revealed the impact of carbonate corrosion on the structure of hardened cement slurries and changes in the tightness of the cement sheath over time, as well as the possibility of their use in depleted oil and gas reservoirs intended for carbon dioxide storage. Samples of hardened cement slurries were prepared from selected cement slurry compositions. The slurries were allowed to set for 48 hours under controlled temperature and pressure conditions, simulating borehole environments. The obtained samples of hardened cement slurry were then tested for porosity and gas permeability.

3

Naprawa wewnętrznego płaszcza stalowego zbiornika podziemnego na paliwo płynne laminatem poliestrowo-szklanym

Gacki Dawid, Słowiński Kamil

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 4

10--14

PL

W artykule przedstawiono rezultaty analiz numerycznych i badań doświadczalnych, których celem była ocena metody naprawy płaszcza wewnętrznego dwuścianowego zbiornika podziemnego powłoką laminatową, wykonaną z żywicy poliestrowej i maty szklanej. Ocena ta dokonana została w kontekście wpływu powłoki laminatowej na parametry wytrzymałościowe płaszcza wewnętrznego oraz właściwości laminatu przy jego długotrwałym kontakcie z paliwem. Wyniki badań doświadczalnych, obejmujących określenie porowatości, oznaczenie chłonności oraz ocenę palności próbek laminatu wskazały na cechy powłoki laminatowej, istotne w kontekście zagrożenia ogniowego zbiornika. Otrzymane rezultaty wskazały również na potrzebę kontynuacji prac nad rozwojem skutecznych i bezpiecznych technologii naprawy z wykorzystaniem powłok kompozytowych.

EN

The article presents the results of numerical analyses and experimental tests, the aim of which was to evaluate the method of repairing the inner shell of a double-walled underground tank with a laminate coating made of polyester resin and glass mat, in the context of the impact of this coating on the strength parameters of the inner shell as well as the properties of the laminate during its long-term use contact with fuel. The results of experimental tests, including the determination of porosity and absorption, as well as the assessment of flammability of laminate samples, indicated important features of the laminate coating in the context of the fire hazard of the tank. The results obtained also indicated the need to continue work on the development of effective and safe repair technologies using composite coatings.

4

Wybrane aspekty procesu krzepnięcia zachodzącego w wilgotnym złożu granularnym

Partyka Jacek

Inżynieria i Budownictwo

|

2024

|

R. 80, nr 1-2

36--41

PL

W niniejszej pracy przedstawiono zagadnienia dotyczące procesu krzepnięcia zachodzącego w wilgotnych granularnych ośrodkach porowatych, w których woda w wyniku oddziaływania niskich temperatur podlega przemianie fazowej. Tworząca się warstwa zakrzepła, której objętość jest większa od objętości wody, powoduje uszkodzenie struktury danego ośrodka porowatego. W opracowaniu przedstawiono charakterystykę materiałów porowatych, a także opis i sposób wyznaczenia podstawowych parametrów związanych z krzepnięciem w porowatych złożach granularnych. Ponadto, w ramach analizy teoretycznej procesu krzepnięcia w granularnym złożu, przedstawiono w pracy uproszczony model teoretyczny wilgotnego materiału porowatego, umożliwiający opracowanie odpowiednich wzorów teoretycznych opisujących zjawisko krzepnięcia. W celu weryfikacji teoretycznych rozwiązań problemu przedstawiono opis i budowę stanowiska badawczego do przeprowadzenia badań eksperymentalnych. Wykorzystując zdefiniowane wielkości bezwymiarowe i wzory, szczegółowo przedstawione w pracach innych badaczy, opracowano wykresy i zilustrowano je w pracy. Całość opracowania podsumowano wnioskami, które dotyczą dużego znaczenia praktycznego przedstawionych zagadnień, szczególnie dla stanu technicznego nawierzchni drogowych.

EN

This work presents issues related to the solidification process taking place in moist granular porous media in which water undergoes a phase change as a result of low temperatures. The characteristics of porous materials are also presented, as well as the description and method of determining the basic parameters related to solidification in porous granular deposits. Moreover, as part of the theoretical analysis of the solidification process in a granular bed, a simplified theoretical model of a wet porous material was presented, enabling the development of appropriate theoretical formulas describing the solidification phenomenon. In order to verify the theoretical solutions to the problem, a description and construction of a research stand for conducting experimental research were presented. Using defined dimensionless quantities and formulas, presented in detail in the works of other researchers, charts were developed and illustrated in the work. The entire study is summarized with conclusions that concern the great practical importance of the presented issues, especially for the technical condition of road surfaces.

5

Structural characteristics and variable mass permeability of fall column broken rock mass

Suo Jie, Qin Qirong, Li Zhenhua

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

459--472

EN

In order to analyze the relationship between the configuration characteristics, variable mass permeability characteristics and the catastrophe mechanism of falling column process, The influence of the permeability was studied by diffraction instrument, And using the seepage test system of the fall column, The seepage instability process of variable mass broken rock mass is analyzed, The findings suggest that, The proportion of coarse particles accounted for 89.86%, Fine particles accounted for 10.14%, Broken rock particles is better, Low compression performance; The fall column, under strong hydrodynamic conditions, Due to its strong characteristics of migration and loss with water flow, It is easy to induce the subsidence column protrusion water disaster; As the ratio between coarse and fine aggregates increases, Porosity and permeability are both increased; When the axial displacement does not change, With the increasing circumference pressure, The permeability of the broken rock samples is decreasing; The fitting of the seepage velocity of the broken rock mass to the pore pressure gradient follows the Forchheimer relationship, The seepage of the broken rock mass belongs to the category of non-Darcy flow under the triaxial stress; The instability of the subsidence column fracture rock mass presents three seepage instability forms: initial seepage stage, seepage mutation stage and piping stage in different stages.

6

Glass and glass-ceramic porous materials for biomedical applications

Kędzia Olga, Lubas Małgorzata, Dudek Agata

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2023

|

Vol. 5, iss. 1

302--310

EN

Biosilicate glasses and glass-ceramic materials obtained on their basis are an important research area in tissue engineering due to their ability to regenerate bones. The most important features of bioactive glasses include: the ability to biodegrade and high bioactivity. Appropriate porosity, pore size, surface structure and topography, chemical composition and ion release kinetics, as well as mechanical properties enable the adhesion of mesenchymal cells and their differentiation towards osteoblast cells and stimulate further proliferation and angiogenesis. This study concerns the subject of bioglass, in particular Bioglass 45S5 and glass-crystalline porous materials in the context of their properties enabling the reconstruction of bone tissue and possible applications. The article addresses crucial issues of shaping the properties of glass and glass crystalline porous structures by introducing changes in their composition and the method of their production, and also discusses the importance of foaming agents.

7

Krytyczna ocena metodyki pomiaru chłonności papierów tissue według standardu ISO 12625-8

Olejnik Konrad, Troszczyńska Kinga

Przegląd Papierniczy

|

2023

|

R. 79, nr 3

151--157

PL

Ze względu na swe przeznaczenie, papiery tissue muszą charakteryzować się określonymi właściwościami użytkowymi, w tym wysoką chłonnością cieczy. Podstawowym parametrem opisującym właściwości chłonne materiałów papierowych jest wskaźnik WA lub WAI (Water Absorption Index), wyrażający ilość wchłoniętej wody w odniesieniu do jednostkowej masy papieru. Do wyznaczania tego parametru stosuje się metody bazujące na pomiarach empirycznych. Jedną z najbardziej rozpowszechnionych jest metoda opisana standardem ISO 12625-8. Wcześniejsze doświadczenia autorów niniejszej publikacji wskazują, że wiarygodność tej metody pomiarowej jest bardzo wątpliwa. Dlatego też celem pracy było sprawdzenie wiarygodności metodyki pomiaru chłonności papierów tissue według standardu ISO 12625-8. W szczególności zweryfikowanie, w jaki sposób na wynik pomiaru może wpływać masa i forma badanej próbki papieru, a także rodzaj zastosowanego zestawu pomiarowego (w pełni manualny lub półautomatyczny). Na podstawie wykonanych badań stwierdzono, że wartości parametru WAI, oznaczanego wg standardu ISO 12625-8, były uzależnione od masy badanej próbki oraz od jej formy (kształtu). Wartość wskaźnika WAI rosła wraz z rosnącą masą badanej próbki. Biorąc pod uwagę wymagania dotyczące przygotowania próbki do pomiaru oznaczało to, że woda nie była zatrzymywana tylko w strukturze papieru, ale także w przestrzeniach pomiędzy warstwami zwiniętej próbki. Ogólnie można stwierdzić, że badanie chłonności bibułek tissue przy użyciu metody ISO nie pozwala na uzyskanie wiarygodnego wyniku. Stwierdzono, że ze względu na specyfikę metodologii, wartości parametru WAI były w większości przypadków zawyżone.

EN

Due to their application, tissue papers must be characterized by specific functional properties, including high liquid absorption. The basic parameter describing the absorptive properties of paper materials is the WA or WAI index (Water Absorption Index) expressing the amount of water absorbed in relation to a unit weight of paper. In practice, methods based on empirical measurements are used to determine this parameter. The method described in the ISO 12625-8 standard is one of the most popular, especially in Europe. The previous experience of the authors of this publication indicates that the reliability of this method is very doubtful. Therefore, the aim of this study was to check the reliability of the methodology for measuring the absorbency of tissue papers according to the ISO 12625-8 standard. In particular, verify-ing how the mass and form of the tested paper sample, as well as the type of measurement set used (fully manual or semi-automatic), may affect the measurement result. On the basis of the conducted tests, it was found that the values of the WAI parameter determined according to the ISO 12625-8 standard depended on the mass of the tested sample and its form (shape). The value of the WAI index increased with the increasing mass of the tested sample. Regarding the requirements about sample preparation this meant that water was not only retained in the structure of the paper, but also in the spaces between the layers of the rolled sample. In general, it can be stated that testing the absorbency of tissue papers using the ISO method does not provide a reliable results. It was found that due to the methodology, the values of the WAI parameter were in most cases overestimated.

8

The method for calculating technological indicators in the development of gas wells while considering the thermobaric and thermodynamic conditions within the “reservoir-well” system

Gadasheva Elmira V., Novruzova Sudaba

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 10

678--683

EN

Considering the substantial prevalence of gas fields in the pool of developed fields, their development requires specialized approaches with the primary objective of optimizing the production process. The effectiveness of gas field development hinges on achieving the highest possible gas recovery factor. Achieving a high limit of the ultimate return of gas fields relies on decisions that vary depending on the precision of design estimates carried out at different stages of development and their timely execution. The accuracy of such estimates is, if possible, directly contingent on the thorough consideration of geological, technical, and technological factors when formulating methods for determining field development and operation indicators. Given the above considerations, this article proposes a methodology for determining the technological indicators of gas reservoir development, which enables to anticipate changes in reservoir pressure, temperature, and porosity of the gas reservoir, while accounting for the gas-dynamic interplay within the “reservoir-well” system in the depletion phase. The developed approach makes it possible to reliably ascertain reservoir development metrics by factoring in well conditions, temperature distribution within the reservoir, and reservoir deformation. In addition, it facilitates the necessary assessment for determining optimal well operations in light of reservoir conditions.

PL

Biorąc pod uwagę duży udział złóż gazu w eksploatowanych zasobach węglowodorów, ich zagospodarowanie wymaga zastosowania specjalistycznego podejścia, który ma przede wszystkim umożliwić jak najefektywniejsze przeprowadzenie tego procesu. Efektywna realizacja procesu udostępnienia złóż gazu polega przede wszystkim na osiągnięciu maksymalnego współczynnika wydobycia gazu. Podejmowanie decyzji w zależności od stopnia dokładności szacunków projektowych przeprowadzanych na dowolnym etapie zagospodarowania złoża i ich terminowe wdrażanie umożliwia osiągnięcie wysokich wartości wydobycia gazu. Z kolei zapewnienie dokładności takich szacunków, o ile jest to możliwe, zależy bezpośrednio od tego, czy przy tworzeniu odpowiednich metod określania wskaźników zagospodarowania i eksploatacji złoża uwzględnione zostaną w pełni czynniki geologiczne i techniczno-technologiczne. Biorąc pod uwagę powyższe, w artykule zaproponowano metodę określania technologicznych wskaźników zagospodarowania złóż gazu, która pozwala przewidywać zmiany ciśnienia złożowego, temperatury i porowatości w obrębie złoża gazu, biorąc pod uwagę zależność gazowo-dynamiczną układu „złoże-odwiert” w trybie sczerpywania. Opracowana technika umożliwia wiarygodne określenie wskaźników zagospodarowania złoża, z uwzględnieniem warunków panujących w odwiertach, rozkładu temperatury w złożu i deformacji złoża. Ponadto możliwe jest przeprowadzenie niezbędnej oceny w celu określenia optymalnych reżimów eksploatacji odwiertów, biorąc pod uwagę warunki panujące w złożu.

9

Szacowanie wartości współczynnika przewodności cieplnej skał dolomitu głównego na podstawie składu mineralnego i porowatości

Przelaskowska Anna, Kubik Benedyk

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 1

3--10

PL

Jednym z niezbędnych parametrów do określenia warunków termicznych zbiornika geotermalnego jest współczynnik przewodności cieplnej skał. Przewodność cieplna zależy od innych własności skał, takich jak skład mineralny i porowatość. Do obliczenia wartości tego parametru można więc stosować modele matematyczne uwzględniające zarówno zawartość objętościową i przewodność cieplną poszczególnych minerałów i roztworów porowych, jak i strukturę skały. W pracy wykorzystano różnego rodzaju modele, od najprostszych, warstwowych, po bardziej skomplikowane modele inkluzji niesferycznych. Obliczone wartości zweryfikowano na podstawie pomiarów laboratoryjnych przewodności cieplnej. Badania wykonano na próbkach dolomitu charakteryzujących się mało zróżnicowanym składem mineralnym, a jednocześnie dużą zmiennością porowatości (od 3% do 27%). Parametr porowatości ma widoczny wpływ na dopasowanie poszczególnych modeli matematycznych. Najlepszą zbieżność wartości pomierzonych i wyliczonych uzyskano w przypadku próbek o wysokiej porowatości (powyżej 25%) za pomocą modelu średniej arytmetycznej. W przypadku próbek o niższej porowatości najlepsze dopasowanie otrzymano przy wykorzystaniu modelu średniej harmonicznej, modelu inkluzji sferycznych (przypadek skały składającej się ze sferycznych ziaren rozproszonych w roztworze porowym) oraz modeli inkluzji niesferycznych (przypadek porów w formie szczelin o kształcie dysków). Wszystkie modele dobrze odzwierciedlają trendy zmienności otrzymane dla wartości pomierzonych. Uzyskane korelacje charakteryzują się wysokimi współczynnikami determinacji R2, przekraczającymi 0,86. Wysoka jakość korelacji pozwoliła na wprowadzenie poprawki umożliwiającej przybliżenie wartości wymodelowanych do rzeczywistych. Otrzymane wyniki pozwoliły na dobór optymalnych modeli umożliwiających ocenę wartości przewodności cieplnej dolomitów na podstawie składu mineralnego. W przypadku skał o bardzo wysokiej, przekraczającej 25%, porowatości najlepiej dopasowuje się model średniej arytmetycznej. W przypadku pozostałych próbek najlepszą zgodność wartości wyliczonych i pomierzonych uzyskano po zastosowaniu poprawki; wyniki są bardzo zbliżone dla wszystkich zastosowanych modeli.

EN

Thermal conductivity is one of the parameters essential to determine thermal conditions of a geothermal reservoir. The value of this parameter depends on other rock properties, such as mineral composition and porosity. Therefore, mathematical models that take into account both the volumetric content and thermal conductivity of individual minerals and pore solutions as well as the rock structure, can be used to calculate the value of thermal conductivity. In this study, different types of mathematical models were used, from the simplest layer models to more complex non-spherical inclusion models. The calculated values were verified by laboratory measurements of thermal conductivity. The tests were carried out on dolomite samples characterized by similar mineral composition and varied porosity (from 3 to 27%). The porosity parameter has an apparent influence on particular mathematical models. The best fitting of measured and calculated values was obtained for samples with high porosity (above 25%), with the use of the arithmetic mean model. For samples with lower porosity, the best fit was obtained for harmonic mean, spherical inclusions (the case of a rock consisting of spherical grains dispersed in a pore solution), and non-spherical inclusions (the case of pores in the form of disc-shaped fractures) models. All models reflect well the variation trends obtained for the measured values. The correlations obtained are characterized by high determination coefficients R2, exceeding 0.86. Based on high quality correlations, a correction allowing to approximate the modelled values to the laboratory measured ones was introduced. The results made it possible to select optimum models for estimating the value of thermal conductivity of dolomites based on their mineral composition. For rocks of very high porosity, exceeding 25%, the arithmetic mean model fitted best. For the other samples, the best fit was obtained after applying a correction; the results are very similar for all models used.

10

Modele zmian ściśliwości przestrzeni porowej mioceńskich skał zbiornikowych z rejonu zapadliska przedkarpackiego

Nowak Krzysztof

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 10

640--650

PL

Ściśliwość porowa skał jest jednym z istotnych parametrów wykorzystywanych w trakcie badań złóż węglowodorów. Nieprawidłowe oszacowanie tego czynnika, a co za tym idzie – porowatości pierwotnej w warunkach in situ, prowadzi do błędów w szacowaniu zasobów złóż węglowodorów. Dotychczasowe próby opisania zależności pomiędzy porowatością mierzoną w ramach rutynowych badań petrofizycznych a ściśliwością porową doprowadziły do powstania szeregu modeli umożliwiających oszacowanie współczynnika ściśliwości porowej. Niestety, w trakcie prac zaczęto zauważać, że wyniki otrzymane na podstawie modeli nie mogą zastąpić badań laboratoryjnych, a jedynie służyć jako narzędzie pomocnicze. Dodatkowo wykazano, że uzyskane rezultaty różnią się w zależności od litologii, miejsca pochodzenia próbek i ciśnień, w jakich były badane. Doprowadziło to do powstawania coraz większej liczby modeli o różnym przeznaczeniu. W artykule użyto kilku najpopularniejszych modeli służących do oceny współczynnika ściśliwości piaskowców, które próbowano dopasować do uzyskanych wyników eksperymentalnych. Obiektem badań było 20 próbek piaskowców i heterolitów z rejonu zapadliska przedkarpackiego o porowatości od kilku do dwudziestu kilku procent. Przebadano je pod kątem właściwości petrofizycznych takich jak porowatość i przepuszczalność, a także dokonano analizy petrograficznej. Następnie przeprowadzono badanie ściśliwości porowej i wykonano analizę zależności pomiędzy ściśliwością a porowatością. Po uzyskaniu wyników eksperymentalnych porównano je z wynikami otrzymanymi na podstawie modeli literaturowych. W wyniku analizy statystycznej wytypowano najlepszy z modeli, który następnie został zmodyfikowany z wykorzystaniem języka R i środowiska Posit w celu jak najlepszego dopasowania do danych laboratoryjnych. Pozwoliło to na opracowanie modelu, który w porównaniu z dostępnymi modelami pozwala z dużo większą dokładnością przewidzieć współczynnik ściśliwości porowej piaskowców i heterolitów z zapadliska przedkarpackiego.

EN

The pore compressibility of rocks is a crucial parameters used in studying hydrocarbon deposits. Inaccurate calculations of this parameter, along with the initial porosity of reservoir rocks under geostatic pressure conditions, can result in errors when estimating the capacity and potential scale of hydrocarbon accumulation. Owing to the challenges associated with conducting these measurements and their time-consuming nature, for more than fifty years, several authors have endeavoured to describe the relationship between the initial porosity measured from the obtained cores in surface conditions and the pore compressibility. These efforts led to the development of many models that allow for the calculation of the pore compressibility coefficient using the initial porosity as a basis. Unfortunately, during the course of these studies, it became evident that the results derived from models cannot substitute laboratory tests but only serve as an auxiliary tool. In addition, the results vary depending on the lithology, and the pressures applied during testing. This has led to the creation of an increasing number of models for various purposes. In the following article, multiple well-known sandstone models were used and compared with laboratory test findings. Finally, a new model was formulated, tailored to the examined rock samples. The study focused on 20 samples of sandstones and heteroliths sourced from the Carpathian Foredeep with a porosity spectrum ranging from a few to twenty percent. The samples were tested to assess their petrophysical characteristics, including porosity and permeability alongside a petrographic analysis. Then, pore compressibility tests were conducted, and an examination of the correlation between compressibility and porosity was carried out. After obtaining the experimental data, a comparatice analysis was performed, contrasting the obtained results with those derived from existing literature models. As a result of a statistical analysis, the best model was identified and subsequently adjusted using the R language and the Posit environment to optimize its alignment with the laboratory data. This resulted in the creation of a model that, in contrast to existing models, allows for significantly enhanced accuracy in predicting the pore compressibility coefficient for selected sandstones and heteroliths originating from the Carpathian Foredeep.

11

Filtration of compressible viscous-plastic oil in a porous medium

Dadash-Zade Mirza A., Aliyev Inglab N.

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 6

406--411

EN

Numerous laboratory studies have shown that the change in physical and chemical properties and the geological conditions of the occurrence of hydrocarbons depend on depth. It should be noted that the change in oil properties with depth and the identification of the properties of such oils are poorly understood. In this research work, an attempt is made to study the filtration properties of anomalous oils, taking into account compressibility in reservoir conditions. The work carried out shows that the density, dynamic viscosity and the content of resins, sulfur, paraffin and asphaltene of different oil reservoirs are mainly depth dependent. The filtration characteristics of such oils that manifest themselves at a given pressure have been established. The results of modeling the filtration processes leading to the emergence of zones of increased oil compressibility, forming deep hydrocarbon fields, were used to discuss the regularities obtained. This makes it possible to determine filtration characteristics of anomalous liquid, taking into account the compressibility, which determine their higher quality indicators. The analysis shows that in the development of oil fields with anomalous properties of hydrocarbons, when recalculating the volumetric flow rate of individual wells in reservoir conditions it is necessary to use the value of the volumetric oil coefficient, taking into account its non-Newtonian properties. This technique will enable future works to study the effect of hydrodynamic imperfection of wells and the effect of formation permeability violation in their bottomhole zone on the reservoir pressure redistribution characteristics and well test results.

PL

Liczne badania laboratoryjne wykazały, że zmiana właściwości fizycznych i chemicznych oraz warunki geologiczne występowania węglowodorów zależą od głębokości usytuowania akumulacji. Należy zauważyć, że charakter zmiany właściwości ropy naftowej wraz z głębokością jest słabo rozpoznany. W niniejszej pracy podjęto próbę zbadania właściwości filtracyjnych rop anomalnych, biorąc pod uwagę ściśliwość w warunkach złożowych. Przeprowadzone prace wykazały, że gęstość, lepkość dynamiczna oraz zawartość żywic, siarki, parafiny i asfaltenów w różnych złożach ropy naftowej zależą głównie od głębokości. Określono właściwości filtracyjne tych rop, ujawniające się przy określonym ciśnieniu. Do omówienia uzyskanych prawidłowości wykorzystano wyniki modelowania procesów filtracji, prowadzących do powstania stref o zwiększonej ściśliwości ropy w głębokich złożach węglowodorów. Pozwala to na ustalenie charakterystyki filtracyjnej cieczy anomalnej z uwzględnieniem ściśliwości, które determinują ich wyższe wskaźniki jakościowe. Analiza pokazuje, że przy zagospodarowaniu złóż ropy naftowej o anomalnych właściwościach, przy przeliczaniu objętościowego natężenia przepływu poszczególnych odwiertów w warunkach złożowych, konieczne jest wykorzystanie wartości współczynnika objętościowego ropy, z uwzględnieniem jego właściwości nienewtonowskich. Technika ta umożliwia w przyszłych pracach badanie wpływu niedoskonałości hydrodynamicznej odwiertów i wpływu naruszenia przepuszczalności formacji w strefie przyodwiertowej na cechy redystrybucji ciśnienia złożowego, jak również na wyniki opróbowania odwiertów.

12

Effect of soil consolidation on the fractality of the filtration law

Panahov Geylani, Museibli Parviz, Sultanov Babek

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2023

|

Vol. 28, no. 1

84--94

EN

In this paper, the effect of consolidation of the soil structure on the fractality of the fluid flow was evaluated. The equation of fractal law of flow in the porous medium under consolidation of two-phase, fully fluid-saturated soil was determined. Given all the simplifications, as well as the undoubted importance of the nature of the porous medium, which primarily determine the possible processes of both consolidation and fractal flow based on the results of the studies, we can conclude that a homogeneous porous reservoir at given parameters under the effect of groundwater pressure will expand its fractal structure.

13

Analytical versus experimental investigation of physical and mechanical characteristics of stir cast hybrid aluminium nanocomposite

Kumar Dinesh, Singh Satnam, Angra Surjit

Composites Theory and Practice

|

2023

|

R. 23, nr 3

136--144

EN

Aluminium alloys have good mechanical and physical properties and are lightweight, easy to cast, and simple to machine. Aluminium alloys are widely used in the aviation industry, auto sector, defence sector, and structural industries because of their promising abilities. The fundamental aim of this study was to investigate the mechanical properties and physical characteristics of a stir cast hybrid aluminium nanocomposite reinforced with 1-3 wt.% cerium oxide (CeO2) and graphene nanoplatelets (GNPs). Utilizing SEM, microstructural analysis was carried out. The existence of the elements of the reinforcement in the manufactured nanocomposite specimens was verified using EDAX. With an increase in the reinforcement wt.%, improvements in the mechanical and physical properties were seen. In the hybrid nanocomposites reinforced with 3 wt.% GNPs and 3 wt.% CeO2, a low porosity of 1.06% was observed. The best results for tensile strength, yield strength, and microhardness were 398 MPa, 247 MPa, and 119.6 HV, respectively. The SEM micrographs of the studied materials showed that the reinforcement particles were uniformly dispersed and refined into ultrafine grains.

14

Zastosowanie muszli morskich jako kruszywa w betonach wodoprzepuszczalnych

Melais Fatma Zohra, Dorbani Kamar, Arabi Nourredine, Achoura Djamel

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 2

76--91

PL

Odzyskiwanie odpadów stanowi obecnie korzystne rozwiązanie z powodów technicznych i ekonomicznych. Celem tego badania jest ocena możliwości użycia muszli morskich do produkcji ekologicznego materiału odpowiadającego na problemy środowiskowe. Badania przedstawione w pracy skupiają się na zastąpieniu naturalnych kruszyw muszlami z recyklingu i badaniu ich wpływu na właściwości betonu wodoprzepuszczalnego. W tym celu przygotowano sześć mieszanek betonowych, z których trzy oparte były na naturalnych kruszywach z wapienia. Betony te miały porowatość 20% i różne zawartości cementu: 250, 300 i 350 kg/m3. Pozostałe trzy betony miały identyczne składy, z tym że zamiast naturalnych kruszyw zastosowano kruszywa z pokruszonych muszli. Otrzymane wyniki pokazują, że zastosowanie kruszonych muszli znacznie wpływa na właściwości badanych betonów. Wszystkie mieszanki betonowe wykazują duże wartości opadu stożka i małą gęstość. Zastosowanie kruszyw z muszli poprawia wytrzymałość mechaniczną, zwłaszcza wytrzymałość na rozciąganie w stanie stwardniałym. Mimo swojego kształtu, kruszywa z muszli użyte w tym badaniu nie wpływają na porowatość betonu, co powoduje uzyskaniem betonów o dobrej przepuszczalności.

EN

Waste recovery is now a favourable solution for technical and economic reasons. The purpose of this study is the valuation of marine co-products - seashells, whose goal is to produce an eco-material that responds to the environmental problem. The experimental study focuses on the idea of replacing natural aggregates with recycled shell aggregates and studying their influence on the properties of pervious concrete. For this purpose, six concrete mixtures were prepared, where three of them were based on natural crushed limestone aggregates with 20% of porosity but had different dosages of cement 250, 300, and 350 kg/m3. The other three concretes have identical compositions, except that crushed shell aggregates substitute the natural aggregates. The obtained results are showing that the use of crushed shells considerably influences the properties of the studied concretes. In the fresh state, all concretes present high slump values and low density. Using shell aggregates improves the mechanical resistance, especially the tensile strength, by bending for the hardened state. Despite their shapes, the shell aggregates used in this study do not affect the concrete porosity, and consequently, draining concretes with good permeability have been obtained.

15

Wytwarzanie przyjaznej dla środowiska, wysokowytrzymałej zaprawy naprawczej do renowacji obiektów zabytkowych

Tombulca Can, Çavuş Murat

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 3

194--205

PL

W pracy badano zaprawy naprawcze ze sztucznymi i naturalnymi dodatkami pucolanowymi do renowacji obiektów zabytkowych. Do zapraw wapiennych wprowadzono sztuczną pucolanę - popiół lotny wapienny klasy C oraz pucolanę naturalną w postaci zeolitu. Do przygotowania zapraw wykorzystano dwa różne rodzaje kruszyw: naturalny piasek rzeczny i cegłę łamaną. Łącznie wyprodukowano 18 zapraw, z czego dwie były zaprawami odniesienia. W pierwszej grupie zapraw badano popiół lotny będący główną pucolaną, w zaprawach z obu rodzajami kruszywa przy 20%, 40% i 60% zastąpieniu wapna popiołem. W drugiej serii zapraw jako zamiennika wapna zastosowano popiół lotny i zeolit w różnych proporcjach. W zaprawie odniesienia zastosowano samo wapno powietrzne. Po 28, 56 i 90 dniach dojrzewania zapraw oznaczono właściwości mechaniczne, fizyczne i skład fazowy. Porównując zaprawy z dodatkiem pucolany z zaprawami odniesienia, zauważono, że pucolany zapewniają znaczną poprawę właściwości fizycznych i mechanicznych zapraw naprawczych. O ile zaobserwowano znaczną poprawę właściwości fizycznych zapraw, w których jako jedyną pucolanę zastosowano popiół lotny, to właściwości mechaniczne były lepsze w zaprawach z zeolitem.

EN

In this study, repair mortars with artificial and natural pozzolan additives were produced for the restoration of historical buildings. Class C fly ash, an artificial pozzolan and zeolite the natural pozzolan, were substituted into these lime-based mortars. Two different aggregate types were used in the preparation of the mortars: natural river sand and crushed brick. A total of 18 batches of mortars were produced, two of which were reference batches. In the first group of batches, fly ash, which is the major pozzolan, was tested in both aggregate groups in 20%, 40%, and 60% ratios of lime substitution. In the second group of batches, fly ash and zeolite were used in different proportions as lime substitution. In the reference series, air lime was used alone. At the end of the 28, 56, and 90 days curing period, mechanical, physical properties, and phase composition of the mortars were determined. When the pozzolan-added mortars were compared with the reference mortars, it was observed that pozzolans provided significant improvements in the physical and mechanical properties of the repair mortars. While significant improvements were observed in the physical properties of the mortars where fly ash was used as the only pozzolan, mechanical properties were better in the mortars with zeolite.

16

Diagnostyka przedwczesnych uszkodzeń betonowych posadzek przemysłowych utwardzanych powierzchniowo

Glinicki Michał A., Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Brandt Andrzej M.

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 6

409--427

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań diagnostycznych betonowych posadzek przemysłowych utwardzanych powierzchniowo. Wybrane przykłady posadzek obejmowały przedwczesne uszkodzenia warstw powierzchniowych, wykazujących intensywne pylenie, miejscowe delaminacje i obszarowe odpryski, bez uszkodzeń układu konstrukcyjnego. Zastosowano technikę ilościowych badań petrograficznych betonu na próbkach-odwiertach z posadzek, obejmujących analizę cyfrowych obrazów mikroskopowych z mikroskopu optycznego polaryzacyjnego i mikroskopu skaningowego. Posypkę utwardzającą i sproszkowane próbki matrycy cementowej badano za pomocą termicznej analizy różnicowej i dyfraktometrii rentgenowskiej. Metodę badania mikrotwardości wykorzystano do oceny miejscowego zróżnicowania właściwości mechanicznych. W przekrojach betonu zidentyfikowano obszary niejednorodności rozkładu porów powietrznych, zlokalizowano obszary o podwyższonej porowatości i obszary spękań w betonie, oznaczono lokalną zmienność składu fazowego produktów hydratacji cementu oraz występowanie obszarów skarbonatyzowanych. Na tej podstawie przedyskutowano przyczyny powstania uszkodzeń. Wykazano kluczową rolę ilościowych badań petrograficznych w diagnozowaniu przedwczesnych powierzchniowych uszkodzeń posadzek przemysłowych.

EN

The article presents the diagnostic results on surface-hardened industrial concrete floors. Selected examples of floors showcased premature damage to surface layers, characterized by intense dusting, delamination, and local spalling, while the structural system remained unaffected. Quantitative petrographic analysis of concrete was applied to core specimens from the floors, involving the examination of digital images from a polarizing optical microscope and a scanning electron microscope. The hardening compound and powdered specimens of the cement matrix were characterized using differential thermal analysis and X-ray diffraction. A multiple microindentation method was employed to assess local variations in mechanical properties. Concrete cross-section analysis revealed areas with a non-uniform distribution of air voids, identified regions exhibiting increased porosity, highlighted areas of cracking in the concrete, indicated local variability in the phase composition of cement hydration products, and pointed out the presence of carbonated areas. The causes of the damage were discussed based on these findings. The crucial role of quantitative petrographic analysis in diagnosing premature surface damage to industrial floors was demonstrated.

17

Preparation and characterization of silicone rubber socket liners modified by nanoparticles additives

Ameer Z.J.A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2023

|

Vol. 119, nr 1

21--30

EN

Purpose: The upper part of the prosthesis is called a socket, which contacts the amputated part. While wearing the prosthesis, there are several problems that the patient may suffer from, such as shear force between the socket and amputated part, pressure on the bony prominences, sweating, and bacteria generation, all leading to skin problems and a bad smell. It makes the patient refuse to wear the prosthesis because it is uncomfortable. Therefore, the aim of this study was comfortable lining from silicone rubber which cross-links at room temperature, with properties corresponding to the needs of this application, such as stress distribution, moisture absorption, and antibacterial. Design/methodology/approach: In the current work, silicone rubber was selected with the addition of nano-fillers (ZnO, Mg(OH)2, and Chitosan). Mechanical and physical properties were studied (tensile strength, tear strength, hardness, water absorption, porosity, and antibacterial). Findings: Chitosan showed the highest effect on the mechanical properties of silicon, as it achieved the highest value of tensile strength of 2.2 MPa elongation of 572%, tear strength 13.9 kN/m, and shore A hardness of 33.3. While the highest value of the modulus, 0.636 MPa was achieved by adding ZnO. The results also showed an increase in the water absorption and the porosity, which were the highest values at 1.6 % and 0.24%, respectively with the addition of Mg(OH)2. The samples showed a clear resistance to preventing the microorganism’s growth. Research limitations/implications: Manufactured linings require additional improvement in mechanical properties by mixing more than one type of additives mentioned in the research. Thus, physical and biological properties can be obtained simultaneously with mechanical properties. Practical implications: The above results qualify the silicone rubber composites for use as a socket liner due to their flexibility and ability to absorb water in addition to their resistance and prevent the growth of fungi and bacteria. Originality/value: The method of preparation and properties of the lining material and additives qualify it for such applications as physical and biological properties.

18

A cost-effective approach to manufacturing ultra-high-performance lightweight concrete via air-entraining

Chu Hongyan, Qin Jianjian, Gao Li, Jiang Jinyang, Wang Fengjuan, Wang Liguo

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e210, 2023

EN

Ultra-high-performance concrete (UHPC) has attracted wide interests in civil engineering but it has large deadweight, which limits its application in lightweight structures and rehabilitation. Compromising the merits of UHPC and lightweight concrete, ultra-high-performance lightweight concrete (UHPLC) is a potential solution to solve the drawback of high self-weight. Based on particle densely packing theory, this study proposed a UHPLC manufacturing approach using shale ceramic sand and air-entraining agent (AEA). An experimental study was conducted to systematically examine the effects of the types and contents of AEA on various performances of UHPLC, including its workability, mechanical properties, durability and microstructure. The results show the following: (1) The addition of AEA resulted in the decrease of UHPLC in elastic modulus, compressive strength and flexural strength but bring UHPLC higher specific strength; (2) A void system that is featured with homogeneous distribution of pores and an appropriate size and could be formed by adding a suitable amount of AEA; (3) The optimum proportion of AEA in UHPLC was 0.01% in consideration of its influence on UHPLC from the perspectives of microstructure, durability and mechanical properties.

19

Mechanical properties of titanium grade 1 after laser shock wave treatment

Hutsaylyuk Volodymyr, Wachowski Marcin, Kovalyuk Bogdan, Mocharskyi Vitalii, Sitkar Oksana, Śnieżek Lucjan, Zygmuntowicz Justyna

Advances in Materials Science

|

2023

|

Vol. 23, nr 4(78)

48--61

EN

In the presented work the impact of a laser shock wave on the mechanical properties of a Titanium Grade 1 was investigated. Based on a series of experimental studies related to the impact of the laser shock wave on the tested material, the impact of the given treatment on the structure and mechanical properties was assessed. The influence of the environment on the distribution of plasma temperature and pressure in the material during the implementation of the laser shock wave was analyzed. The effect of the laser treatment on the structure and micromechanical properties was initially estimated on the basis of the analysis of experimental results in the form of static strength testof samples after laser treatment. A slight increase in material strength was detected with a minimal decrease in ductility. In order to comprehensively understand the observed phenomenon, a number of fractographic tests were performed, especially the analysis of the porosity of the fracture surfaces. A decrease in the porosity of the material after impact laser treatment was observed as a result of local plastic deformation.

20

Water absorption kinetics of bitumen modified cement mortars

Trykoz Liudmyla, Rezunenko Maryna, Pustovoitova Oksana, Semenova-Kulish Victoria, Borodin Dmytro

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 2

167--178

EN

Concrete permeability is a major factor that affects durability and reliability of structures – bridges, tunnels, culvert pipes, etc. It is important to identify effective methods of protection of such structures against water penetration, for example by using a modifying substance. Samples of cement mortar composites were used for water absorption simulation. Bitumen emulsion was used as a modifying agent. According to the water absorption kinetics, the following parameters of the pore microstructure of the mortar composite were estimated: the index of mean size of open capillary pores, closed porosity, and the index of size uniformity. The research has shown that the addition of bitumen emulsion decreases the pore space and macrocapillaries (from 23.91% to 6.61%), water absorption (3 times), and the index of mean size of open capillary pores (from 0.69 to 0.3) of modified mortars.

PL

Odpowiednio niska przepuszczalność betonu to jeden z głównych czynników zapewniających trwałość i niezawodność konstrukcji budowlanych – mostów, tuneli, przepustów itd. Istotne jest zidentyfikowanie skutecznych metod zabezpieczenia takich konstrukcji przed wnikaniem wody, na przykład za pomocą dodatków modyfikujących. Badania nasiąkliwości przeprowadzono na próbkach zaprawy cementowej zawierającej dodatek emulsji asfaltowej. Na podstawie kinetyki wnikania wody w próbki oszacowano następujące parametry uzyskanej mikrostruktury porów: wskaźnik średniej wielkości otwartych porów kapilarnych, porowatość zamkniętą oraz wskaźnik jednorodności wielkości otwartych porów kapilarnych. Wyniki wykazały, że dodatek emulsji asfaltowej zmniejszył objętość porów i makrokapilar (z 23,91% do 6,61%), nasiąkliwość (trzykrotnie) oraz wskaźnik średniej wielkości kapilar otwartych (z 0,69 do 0,3) zapraw poddanych modyfikacji dodatkiem.