Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Prospects for the development of Zero- and low-emission vehicles in urban distribution systems in terms of the situation on the fuel market

Murawski Jakub, Pryciński Piotr, Sierpiński Grzegorz, Jachimowski Roland

Systemy Logistyczne Wojsk

|

2022

|

Vol. 57, no. 2

41--62

PL

W obecnych czasach problemy związane ze zrównoważonym transportem oraz ograniczeniem negatywnego oddziaływania na transportu stanowią istotny element agendy Unii Europejskiej. Jednocześnie na zwiększenie popularności pojazdów bezemisyjnych i niskoemisyjnych może mieć wpływ globalna sytuacja na rynku paliw kopalnych i rosnące ceny ropy naftowej. Ze względu na swoje cechy charakterystyczne, wykorzystanie pojazdów bezemisyjnych i niskoemisyjnych jest zasadne zwłaszcza w miastach, zarówno w transporcie indywidualnym, jak również w komunikacji miejskiej i w transporcie towarowym. W artykule skupiono się na analizie perspektyw dla wykorzystania pojazdów bezemisyjnych i niskoemisyjnych w systemach dystrybucyjnych (zwłaszcza w miastach). W związku z tym celem badawczym artykułu jest odpowiedź na pytanie: Jakie są przewidywane trendy w zakresie poziomu wykorzystania pojazdów bezesmisyjnych i niskoemisyjnych w systemach dystrybucyjnych? Hipoteza badawcza zakłada, iż: Poziom wykorzystania pojazdów bezemisyjnych i niskoemisyjnych w systemach dystrybucyjnych będzie rósł w najbliższych latach biorąc pod uwagę sytuację na globalnym rynku paliw. Do weryfikacji hipotezy wykorzystano takie metody badawcze jak: desk research (w tym analiza danych z rynku paliw) oraz krytyczny przegląd literatury. W artykule zbadano możliwość wykorzystania pojazdów dostawczych o różnej ładowności. Z przeprowadzonych badań wynika, że biorąc pod uwagę aktualne trendy na rynku paliw, w perspektywie najbliższych 5-10 lat koszty eksploatacji pojazdów bezemisyjnych oraz niskoemisyjnych staną się niższe od kosztów eksploatacji pojazdów konwencjonalnych, co będzie prowadziło do zwiększenia poziomu ich wykorzystania w miejskich systemach dystrybucyjnych.

EN

Nowadays, problems related to sustainable transport and limiting the negative impact on transport are essential to the agenda of the European Union. At the same time, the increase in the popularity of zero- and low-emission vehicles may be influenced by the global situation on the fossil fuel market and rising oil prices. Due to their characteristics, the use of zero- and low-emission vehicles is justified, especially in cities, both in individual transport as well as in public transport and freight transport. The article focuses on analysing prospects for using zero- and low-emission vehicles in distribution systems (especially in cities). Therefore, the research goal of the paper is to answer the question: what are the expected trends in the level of use of zero-emission and low-emission vehicles in distribution systems? The research hypothesis assumes that the level of use of zero- and low-emission vehicles in distribution systems will increase in the coming years, considering the situation on the global fuel market. Research methods such as desk research (including the analysis of data from the fuel market) and a critical literature review were used to verify the hypothesis. The article examines the possibility of using delivery vehicles with different load capacity. The research shows that taking into account the current trends on the fuel market, in the next 5-10 years, the operating costs of zero-emission and low-emission vehicles will become lower than the operational costs of conventional vehicles, which will lead to an increase in their use in urban distribution systems.

2

Testing the effectiveness of multi-layer target penetration by linear shaped charges

Habera Łukasz, Hebda Kamil

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 12

919--928

EN

Choć zjawisko kumulacji detonacyjnej jest dobrze znane i wykorzystywane w technice strzelniczej na całym świecie, to branża naftowa wciąż poszukuje jak najefektywniejszego sposobu perforacji odwiertów naftowych i gazowych. Wykorzystanie materiałów wybuchowych w ładunkach kumulacyjnych przeznaczonych do prac perforacyjnych zapewnia skuteczne połączenie hydrauliczne odwiertu ze złożem, ale wciąż pozostają lokalne negatywne skutki detonacji w postaci stref zmiażdżonych i zniszczonych wokół kanałów perforacyjnych. W niniejszym referacie zaproponowano nowe spojrzenie na sposób perforacji odwiertów. Pozostając w domenie materiałów wybuchowych, przedstawiono metodę perforacji opartej na wykorzystaniu liniowych ładunków kumulacyjnych, których działanie potęguje energia spalania propelantów. W referacie przedstawiono przebieg i rezultaty czterech testów strzałowych koncepcyjnego urządzenia perforująco-szczelinującego o roboczej nazwie Szczelinogenerator, którego głównym zadaniem jest przebicie wielowarstwowego zróżnicowanego materiałowo celu, jakim jest wgłębna konstrukcja odwiertu. Przedstawione badania poświęcone są skuteczności perforowania układu stal– woda–beton. W ich toku rozwiano obawy dotyczące braku jednoczesności zainicjowania wszystkich uzbrojonych ładunków i wystąpienia działań niszczących urządzenie jeszcze przed jego pełnym zadziałaniem. Potwierdziła się jednak hipoteza o konieczności gruntownej modernizacji ładunków liniowych, które w obecnej formie uwalniają zbyt dużą ilość energii poza oś działania strumienia kumulacyjnego. Przedmiotowe straty energii, po pierwsze, osłabiają działanie ładunku, po drugie, powodują zniszczenia rury korpusowej jako urządzenia nośnego poprzez wydatne rozdęcie i rozerwanie. Analiza przekrojów powstałych szczelin kumulacyjnych pozwala stwierdzić, że są one jednorodne i nie obserwuje się w nich znaczących zmian szerokości. Głębokości czy zasięgu szczelin na tym etapie pracy nie określono z powodu zniszczenia części betonowej modeli imitujących odcinki otworu wiertniczego. Przeprowadzone badania, zrealizowane w postaci czterech testów strzałowych, potwierdzają zdolność ładunków kumulacyjnych liniowych do skutecznego penetrowania celów o budowie wielowarstwowej.

3

The study of gas fracturing on hard coal samples using propellants

Hebda Kamil, Habera Łukasz, Frodyma Antoni, Koślik Piotr

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 6

350--355

EN

The stimulation of deposits using high-energetic materials (propellants) may prove to be an effective method of acquiring methane in the coal basins of Poland. The propellants are a type of explosives which during combustion generate huge volumes of combustion gases at high pressure and temperature, and are able to impact rock structure, thus creating migration paths for methane. Until now, in the Department of Shooting Engineering of the Oil and Gas Institute – National Research Institute, a number of gas fracturing tests have been completed in laboratory scale. The experiments confirmed the ability of high-energy materials to influence the structure of hard coal. However, the setup of the laboratory rocket engine used in experiments forced the combustion products of high-energy materials to influence hard coal samples only from the front, which resulted in creating rather channels, and no model fractures in effect of the gas fracturing process. Therefore, we decided to develop an experimental setup, in which combustion products of high-energy materials would impact the rock in various directions, and create model fractures – not channels. The gas fracturing task was completed within the work on five selected coal samples that have been cored from bigger coal blocks, acquired from the KWK Zofiówka coal mine, operating on methane saturated coal beds, located in the Upper-Silesian Coal Basin in Poland. The series of experiments were performed on experimental fireground, managed by the Institute of Industrial Organic Chemistry, Krupski Młyn Branch. 100-gram charges of inhibited MPH propellant (MPH = low-diameter, heterogeneous) were used in the experiments. During the attempts of initiating propellants, pressure in the testing stand was recorded by means of a 100 MPa pressure sensor. In order to determine the secondary fracturing grid, the hard coal samples were scanned using the CT (computer tomography) method prior to and following the tests on the experimental fireground. Next, the original and secondary fracture grid in the samples were reconstructed using specialized computer software. The analysis of the obtained results confirmed that high-energy materials are able to impact hard coal structure, causing the creation of fractures. Furthermore, the research showed that the orientation and original amount of fractures present in rocks have a very high impact on the creation of fractures in hard coal samples.

PL

Skuteczną metodą pozyskiwania metanu w polskich zagłębiach węglowych może okazać się stymulacja złóż z wykorzystaniem materiałów wysokoenergetycznych (propelantów). Propelanty to materiały wybuchowe, które podczas spalania generują duże objętości gazów prochowych pod wysokim ciśnieniem oraz temperaturą i są w stanie wpływać na strukturę skały – tworząc drogi migracji dla metanu. Dotąd w Zakładzie Techniki Strzelniczej INiG – PIB wykonano szereg prób szczelinowania gazowego na próbkach węgla kamiennego w skali laboratoryjnej. Badania doświadczalne potwierdziły zdolność materiałów wysokoenergetycznych do wpływania na strukturę węgla kamiennego. Jednak układ laboratoryjnego silnika rakietowego wykorzystany do badań wymuszał oddziaływanie produktów spalania materiałów wysokoenergetycznych na próbki węgla kamiennego jedynie frontalne, przez co w wyniku zabiegu szczelinowania gazowego nie powstawały modelowe szczeliny, tylko kanały. Dlatego zdecydowano się opracować układ badawczy, w którym produkty spalania materiałów wysokoenergetycznych oddziaływałyby na skałę w różnych kierunkach. W pracy wykonano zabieg szczelinowania gazowego na wybranych pięciu próbkach węgla, które zostały pobrane w formie rdzenia z większych fragmentów pozyskanych z metanowej kopalni KWK Zofiówka, znajdującej się w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Szereg doświadczeń przeprowadzono na poligonie doświadczalnym należącym do Instytutu Przemysłu Organicznego, Oddział w Krupskim Młynie. Do badań wykorzystano 100-gramowe ładunki inhibitowanego paliwa MPH (małogabarytowego paliwa wysokoenergetycznego). Dodatkowo podczas prób inicjacji propelantów prowadzono rejestrację ciśnienia w układzie badawczym za pomocą czujnika ciśnienia 100 MPa. W celu określenia wtórnej sieci spękań – próbki węgla kamiennego przeskanowano tomografem komputerowym przed i po próbach na poligonie doświadczalnym. Następnie zrekonstruowano pierwotną oraz wtórną sieć spękań w próbkach z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania komputerowego. Analiza wyników potwierdziła, że materiały wysokoenergetyczne są w stanie wpływać na strukturę węgla, powodując tworzenie się szczelin. Ponadto badanie wykazało, że bardzo duży wpływ na powstawanie szczelin w próbkach węgla ma ich orientacja oraz ich ilość pierwotnie występująca w skale.

4

Ocena oddziaływania propelantów na wybrane próbki węgla kamiennego

Hebda Kamil, Habera Łukasz, Frodyma Antoni, Koślik Piotr

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 12

768--773

PL

Artykuł powstał na podstawie wyników badań szczelinowania gazowego z wykorzystaniem materiałów wysokoenergetycznych (propelantów) na wybranych próbkach węgla kamiennego w laboratoryjnym silniku rakietowym (LSR). Celem badań było sprawdzenie, czy metoda stymulacji przepływu mediów ze złoża do odwiertu naftowego z użyciem propelantów może być skutecznie stosowana przy niekonwencjonalnych nagromadzeniach węglowodorów, jakimi są złoża metanu z pokładów węgla kamiennego (CBM). Szczelinowanie materiałami wysokoenergetycznymi polega na niedetonacyjnym wykonaniu kilku radialnych szczelin w strefie przyodwiertowej o długości do kilku metrów. Szczeliny powstają w wyniku spalania propelantów, które generują duże objętości gazów prochowych pod wysokim ciśnieniem, przez co zostaje przekroczone ciśnienie nadkładu skał w górotworze. Zakres badań obejmował serię prób szczelinowania gazowego wybranych próbek węgla kamiennego na poligonie doświadczalnym. Zabieg szczelinowania wykonano w laboratoryjnym silniku rakietowym, który standardowo służy do badania właściwości stałych paliw wysokoenergetycznych, jednak na potrzeby testów szczelinowania został odpowiednio zmodyfikowany. Próbki węgla wklejono za pomocą żywicy epoksydowej w specjalne stalowe obudowy, dzięki czemu produkty spalania propelantów mogły ingerować w strukturę węgla – szczelinując go. Do badań wykorzystano inhibitowane małogabarytowe paliwo wysokoenergetyczne (MPH) o zmiennej gramaturze. W celu określenia zmian w strukturze węgla próbki przeskanowano tomografem komputerowym przed i po próbach ciśnieniowych. Otrzymane tomogramy zrekonstruowano przy wykorzystaniu specjalistycznego oprogramowania komputerowego na obrazy 3D sieci spękań oraz ich procentową objętość w każdej z badanych próbek. Dodatkowo podczas prób poligonowych rejestrowane było ciśnienie maksymalne w komorze spalania w LSR. Badanie szczelinowania przeprowadzono dla 10 próbek węgla kamiennego, z czego udało się zeszczelinować 7 z nich. Przyrost szczelin w tych próbkach waha się od 9,3% do 332,5%. W przypadku 3 próbek zabieg szczelinowania skończył się niepowodzeniem.

EN

The article is based on the results of gas fracturing with high-energy materials used for selected hard coal samples in a laboratory rocket motor (LRM). The purpose of the research was to check whether the method of stimulating the flow of media from the deposit to the oil well using propellants can be effectively used with unconventional hydrocarbon accumulations such as coalbed methane (CBM). Fracturing with high-energy materials consists in a non-detonative forming of several radial fractures in the near-well bore zone of lengths up to several meters. The fractures are formed as a result of the combustion of propellants which generate large volumes of combustion gases under high pressure, thus exceeding the pressure of overburden rocks. The scope of the research included a series of gas fracturing tests of selected hard coal samples on the testing ground. The carbon samples were glued with special epoxy resin into a special steel pipe, by which the propellant combustion products could affect the coal structure by fracturing. The fracturing treatment was performed in a laboratory rocket motor, which is a standard system for testing the properties of solid high-energy fuels; however, for the purpose of fracturing tests, it has been modified accordingly. The tests were performed with the application of inhibited small-dimension high-energy solid fuel (MPH) with variable weight. In order to determine changes in the coal structure, the samples were scanned with X-ray computed tomography, before and after tests on the testing ground. The obtained tomograms were reconstructed using specialized computer software for 3D images of the fractures system and their percentage volume in each of the coal samples. In addition, during the testing ground tests, the maximum pressure in the combustion chamber in LRM was recorded. The gas fracturing treatments were carried out for 10 hard coal samples, of which 7 were successfully fractured. The growth of fractures in these samples ranged from 9.3% to 332.5%. For 3 samples, the gas fracturing was unsuccessful.

5

Preliminary studies of a selected group of propellants with potential application in dry fracking technology

Hadzik Justyna, Koślik Piotr, Wilk Zenon, Frodyma Antoni, Habera Łukasz

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2019

|

T. 11(1)

39--50

EN

The aim of this paper is the selection and study of solid propellants intended for uses associated with the intensification of oil and gas mining, including extraction from shale formations. Results of the study are connected with cooperation with the Department of Shooting Engineering at the Oil and Gas Institute – National Research Institute in Kraków. The basic research is the selection of a group of solid propellants and their modification to the stage where their properties and operating parameters are appropriate for dry fracking. The paper presents research methods for determining the parameters of their propellants in a laboratory-scale rocket motor, e.g. the amount of pressure impulse. Furthermore, an effective electrical system of ignition and a method of appropriate propellant sample inhibition were implemented in order to control the sample combustion process.

PL

Temat pracy związany jest z doborem i badaniami paliw stałych przeznaczonych do zabiegów związanych z intensyfikacją wydobycia ropy i gazu, w tym również z formacji łupkowych. Opracowanie jest rezultatem aktualnej współpracy z Zakładem Techniki Strzelniczej w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy w Krakowie. Podstawowym założeniem badawczym jest wytypowanie grupy paliw stałych, ich badania i modyfikacje do etapu, w którym ich właściwości i parametry użytkowe będą właściwe dla technologii suchego szczelinowania. W pracy zaprezentowano metodykę badawczą dla określenia parametrów wytypowanych paliw w układzie laboratoryjnego silnika, np. wielkości impulsu ciśnienia. Ponadto zaimplementowano skuteczny elektryczny układ inicjacji zapłonu paliw oraz sposób właściwego inhibitowania próbek paliw do badań w celu ukierunkowania procesu spalania próbki.

6

Badanie charakterystyki spalania materiałów wysokoenergetycznych w laboratoryjnym silniku rakietowym przystosowanym do badań próbek węgla kamiennego

Hebda K., Habera Ł., Frodyma A., Wilk Z., Koślik P., Hadzik J.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 7

1064--1067

PL

Przedstawiono wyniki badań z procesu spalania wysokoenergetycznych paliw stałych (propelantów) w laboratoryjnym silniku rakietowym (LSR) zaadaptowanym do badań oddziaływania szczelinowania gazowego na próbki węgla. Spalanie propelantów generuje duże ilości gazów prochowych pod wysokim ciśnieniem, które jest w stanie wytworzyć wtórną sieć spękań w skałach, potencjalnych dróg migracji metanu. Wartości ciśnienia oraz czasu wygenerowane podczas spalania propelantów w standardowym układzie laboratoryjnego silnika rakietowego kontrolowane są przez odpowiedni dobór masy paliwa oraz średnicy dyszy. Podczas badań dyszę zastąpiono walcem węglowym, na który bezpośrednio oddziaływało ciśnienie gazów prochowych w szczelnej komorze spalania w układzie badawczym. W trakcie każdej z prób szczelinowania rejestrowano ciśnienie przez czujnik ciśnienia umieszczony w komorze spalania w LSR.

EN

Four coal samples were gas-fractured by using a high-energy solid fuel in a lab. rocket motor adapted to study the impact of gas pressure on the process efficiency. The combustion of the fuel generated large quantities of high-pressure gases, which were able to produce a secondary system of fractures in the coal samples to make paths of MeH migration. The fracturing resulted in an increase of the fracture network by 206–294%.

7

Ocena dynamiki spalania propelantów w środowisku węgla kamiennego

Hebda K., Habera Ł., Dohnalik M., Koślik P., Hadzik J.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 1

22--28

PL

Artykuł opracowano na podstawie wyników badań zrealizowanego projektu szczelinowania gazowego próbek węgla kamiennego z wykorzystaniem materiałów wysokoenergetycznych – propelantów, w skali laboratoryjnej. Założeniem projektu było sprawdzenie, czy metoda stymulacji przepływu mediów ze złoża do odwiertu, znana z zastosowań w przemyśle naftowym przy konwencjonalnych złożach węglowodorów, może zostać wykorzystana w przypadku złóż metanu z pokładów węgla kamiennego (CBM). Metoda szczelinowania gazowego z zastosowaniem materiałów wysokoenergetycznych opiera się na niedetonacyjnym wykonaniu kilku radialnych szczelin w strefie przyotworowej, poprzez oddziaływanie ciśnienia gazów prochowych, powstałych w wyniku inicjacji propelantów. Zakres pracy obejmował serię testów szczelinowania gazowego w warunkach poligonowych na próbkach węgla kamiennego, które zostały zeskanowane tomografem komputerowym, przed i po próbach ciśnieniowych z wykorzystaniem materiałów wysokoenergetycznych. Zabieg szczelinowania wykonano w laboratoryjnym silniku rakietowym (LSR), odpowiednio dostosowanym do badań na próbkach węgli. Uzyskane obrazy spękań poddano analizie porównawczej z obrazami pierwotnej sieci spękań w węglach oraz opisano występujące pomiędzy nimi różnice. Dodatkowo przeanalizowano wykresy ciśnienia w komorze silnika laboratoryjnego, powstałe w trakcie badań.

EN

The article is based on the results of a research project concerning gas fracturing of coal samples using high-energetic materials – propellants, in a laboratory scale. The project assumption was to verify that the method of stimulating the flow of media from a reservoir to a well, already known from use in the petroleum industry on conventional hydrocarbon reservoirs, could be applicable to coal bed methane (CBM). The gas fracturing method using high-energy materials is based on the non-explosive execution of several radial fractures in the near-well area, by the pressure from combustion gas produced by propellant initiation. The scope of work, included a series of gas fracturing tests in fireground conditions, on coal samples that had been scanned by computer tomography before and after pressure testing, with high energy materials. The fracturing process was done in a laboratory rocket engine (LSR), suitably adapted to the test on carbon samples. The fractures’ images obtained were subjected to comparative analysis with the images of the native fracture system in coals and differences between them adequately described. In addition, the charts of pressure generated during the tests in the laboratory engine compartment were analyzed.

8

Testy poligonowe urządzenia typu PERFOGENERATOR do stymulacji przypływu medium w odwiertach

Wilk Z., Jóźwik P., Koślik P., Nikolczuk K., Frodyma A., Godzik A., Habera Ł., Hebda K., Kociuba T., Szczurzydło K., Milczanowski A.

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2018

|

T. 10

97--107

PL

W pracy przedstawiono zagadnienia technologii szczelinowania gazowego w górnictwie otworowym, która zwiększa swój udział w dziedzinie intensyfikacji wydobycia nafty i gazu. Temat związany jest z realizacją projektu NCBIR w ramach Programu Badań Stosowanych Nr PBS3/ B2/20/2015. Przedstawiono wyniki badań fazy końcowej realizacji projektu − testy funkcjonalne modeli perfogeneratora w warunkach zawodnionych, w rurze okładzinowej atrapy otworu wiertniczego w bloku betonowym, na poligonie strzałowym IPO w Krupskim Młynie. Pozytywne rezultaty badań pozwoliły na wykonanie partii doświadczalnej elementów paliwowych do badań certyfikujących typu UE. IPO uzyskał certyfikat i dopuszczenie do stosowania dla użytkowych form paliw do perfogeneratora. Próby otworowe z zastosowaniem nowej konstrukcji urządzenia typu PERFOGENERATOR PRFG114(2,4mb), w ramach końcowej fazy przemysłowej realizacji projektu, zostały wykonane na kilku odwiertach w regionie Przemyśla (III kw. 2017 r.).

EN

The paper presents the issue of gas fracturing technology in gas mining, which is being used increasingly to boosting oil and gas extraction. The topic is related to the implementation of the NCBIR project under the Applied Research Program No. PBS3 / B2 / 20/2015. The results of the final phase of the project implementation are presented - functionality tests of the perfogenerator models under fail conditions, in the cladding pipe of the borehole in the concrete block, on the IPO blasting target in the Krupski Młyn. The positive results from these tests endorsed the performance of the experimental parts of the fuel elements, for EU-type certification tests. The IPO obtained the certificate and permits for use for practical forms of perfogenerator fuels. The borehole tests with the use of the new structure of the PERFOGENERATOR PRFG-114 (2.4 m), as part of the final industrial phase of the project, were made on several wells in the Przemyśl region (Q3 2017).

9

Ocena parametrów użytkowych ładunków kumulacyjnych i wytypowanej grupy paliw przeznaczonych do intensyfikacji wydobycia ropy i gazu

Koślik P., Wilk Z., Hadzik J., Habera Ł., Frodyma A.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

877--880

PL

Podstawowymi problemami badawczymi przedstawionymi w opracowaniu są: dobór właściwego paliwa (propelantu) pod względem możliwości zastosowania go do urządzeń perforujących i stymulujących wydobycie ropy i gazu (w tym gazu z łupków), jak również badania możliwości ich zapłonu (przeniesienia zapłonu) od strumienia kumulacyjnego. W pracy przedstawiono koncepcję urządzenia perforująco-szczelinującego. Analizie numerycznej poddano proces szczelinowania złoża z zastosowaniem pierścieni paliwowych. Zaproponowano technologię otrzymywania zwartych pierścieni (ogniw) paliwowych (propelantów) metodą prasowania matrycowego. Modelowe odcinki urządzenia perforująco-szczelinującego poddano ocenie w toku badań poligonowych. Na tej podstawie wysunięto wnioski o pozytywnym działaniu pierścieni paliwowych na skuteczną i intensyfikacyjną rolę w procesie wydobycia ropy i gazu zarówno ze złóż konwencjonalnych, jak również z formacji łupkowych.

EN

The key research problems, presented in the study are: selection of suitable propellant in terms of possibility of using it in perforation and oil and gas production stimulation tools (including the shale gas), and also testing possibilities of igniting them (transferring ignition) by/from the cumulative jet. The work presents a concept of perforating and fracturing tool. The process of reservoir rock fracturing by means of propellant rings was subjected to numerical analysis. A technology of producing compact propellant rings (cells) by means of die forming was proposed. The model sections of perforating and fracturing tool was evaluated during the fire ground tests. Based on their results it was concluded, that the propellant rings operated effectively in performing intensification role for oil and gas production process, both for conventional and shale-based formations.

10

Szczelinowanie gazowe gazonośnych pokładów węgla kamiennego – badania poligonowe

Habera Ł.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 12

1063--1068

PL

Celem prezentowanych badań jest próba odpowiedzi na pytanie, czy metoda stymulacji przypływu medium do odwiertu, znana z zastosowań w przemyśle naftowym, może zostać wykorzystana w stymulacji gazonośnych pokładów węgla kamiennego. Rozważana metoda, oparta na szczelinowaniu gazowym z użyciem materiałów wysokoenergetycznych (propelantów), polega na niedetonacyjnym wykonaniu sieci spękań calizny skalnej w postaci kilku radialnych szczelin w strefie otworu udostępniającego. W artykule przedstawiono rezultaty pierwszych prób strzałowych na wybranych próbkach węgla kamiennego. W tym celu przygotowano stalowo-betonowe modele zbliżające warunki testów do otworopodobnych, opracowano metodykę badawczą służącą oszacowaniu efektów eksperymentów oraz przeprowadzono serię testów strzałowych na poligonie doświadczalnym. Efekty prób szczelinowania próbek węglowych z wykorzystaniem propelantów przedstawiono graficznie w formie rentgenogramów.

EN

The research presented in the work is an attempt to respond to the question, of whether the medium inflow stimulation method, already known from oil and gas industry applications, can be useful for stimulation of coalbed methane strata. The method in question, is based on gas fracturing with the use of high-energetic materials (propellants), it consists in non-explosive performance of rock matrix fracture network, in the form of several radial fractures within near-bore zone of borehole. The work presents results of initial shot attempts done on selected samples of hard coal. To this end several steel and concrete research models have been prepared, making the test conditions closer to simulated borehole conditions. A research methodology, serving estimation of experimental results was developed, and several shot test on an experimental fireground were executed. The effects of hard coal samples fracturing tests using propellants, are shown in graphical form, as X-ray images.

11

Badania wstępne wytypowanej grupy paliw o potencjalnych możliwościach ich zastosowania w technologii suchego szczelinowania

Hadzik J., Koślik P., Wilk Z., Frodyma A., Habera Ł.

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2014

|

T. 6

5--14

PL

Temat pracy związany jest z doborem i badaniami paliw stałych przeznaczonych do zabiegów związanych z intensyfikacją wydobycia ropy i gazu, w tym również z formacji łupkowych. Opracowanie jest rezultatem aktualnej współpracy z Zakładem Techniki Strzelniczej w Instytucie Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy w Krakowie. Podstawowym założeniem badawczym jest wytypowanie grupy paliw stałych, ich badania i modyfikacje do etapu, w którym ich właściwości i parametry użytkowe będą właściwe dla technologii suchego szczelinowania. W pracy zaprezentowano metodykę badawczą dla określenia parametrów wytypowanych paliw w układzie laboratoryjnego silnika, np. wielkości impulsu ciśnienia. Ponadto zaimplementowano skuteczny elektryczny układ inicjacji zapłonu paliw oraz sposób właściwego inhibitowania próbek paliw do badań w celu ukierunkowania procesu spalania próbki.

EN

This paper related to selected solid propellants researches, which are intended for treatments associated with the intensification of oil and gas, including shale formations. Results of the study is connected with actual cooperation with Department Shooting Engineering in Oil and Gas Institute National Research Institute in Krakow. The basic assumption of research was selection a group of solid propellants, their modifications to the stage where their properties and operating parameters are appropriate for dry fracturing. The paper presents research methods for determining the parameters of selected propellants in the laboratory rocket motor, e.g. pressure impulse. Moreover was implemented effective electric initiation system and method of inhibiting propellant samples in order to direct the process of combustion the sample.

12

Zasady oddziaływań fizycznych paliw stałych w środowisku otworu wiertniczego i skał złożonych i ich implikacje dla prac stymulacyjnych

Frodyma A., Habera Ł.

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2013

|

T. 5

59--71

PL

Referat przedstawia ogólne podstawy fizyczne wykorzystania paliw stałych (propelantów) w charakterze środków intensyfikacji/stymulacji wydobycia albo poprawy chłonności odwiertów na złożach konwencjonalnych lub jako narzędzia „pierwszego podejścia” dla głównych operacji szczelinowania na złożach niekonwencjonalnych. Omawia się w nim te aspekty charakterystyki skał zbiornikowych, które uzasadniają zastosowanie paliw stałych i rokują szanse powodzenia zabiegu, jak również takie, które czynią taki zabieg niecelowym, oraz formy realizacyjne urządzeń wykorzystujących propelanty do wykonywania zabiegów w otworach, wśród nich rozwiązania zagraniczne, z uwypukleniem możliwości krajowych posiadanych w tym zakresie. Podkreślone jest praktycznie zerowe obciążanie środowiska związane z wykonywaniem prac na otworach z użyciem paliw stałych, jak również możliwości istotnego ograniczenia tego obciążenia przy szczelinowaniu hydraulicznym poprzedzanym zabiegiem z ich zastosowaniem.

EN

The work presents general physical principles of propellants use in capacity of intensification/ stimulation means for increase of production or injection performance of boreholes on conventional fields as well as “first approach” tools for main hydraulic fracturing operations on unconventional reservoirs. It discusses aspects of reservoir rocks characteristics that justify use of propellants with a good chance of the job success, as well as those that render their use purposeless, and also implementation forms of the tools that use propellants for jobs in boreholes, among them some foreign solutions with emphasis on domestic capacities in this scope. Practically null environment burden connected with execution of jobs in boreholes with propellants, and also possibilities of significant decreasing such burden by massive hydraulic fracturing operations when preceded with their use is also stressed.

13

Evolutionary algorithms for propellants parameters identification

Górniak A., Kaźmierczak A.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 2

127--133

EN

This paper presents the possibility of the parametric identification of an unknown low energy explosive basing only on its ballistic curve using advanced optimisation algorithm. What was under investigation here was the approach of an explosive replication for the numerical investigation of ANSYS AUTODYN solver. The emphasis was given here for the propellants used in the automotive safety devices. The results of closed bomb testing was compared with its numerical representation. The required parameters to develop a new numerical model of an explosive was identified with the aid of evolutionary algorithm. In order to perform a parametric identification a mathematical model of considered phenomenon is required. Hence, this paper contains a mathematical model of a deflagration process which was the basis for the evolutionary algorithm. The algorithm verified a variety of parameters until the objective function is obtained. In the case of this paper the objective function was a ballistic curve of an unknown explosive which combust under deflagration regime. The results obtained with this method shows good agreement with the closed bomb test of the propellant. Furthermore, advanced optimisation tools such as an evolutionary algorithms, in oppose to most of other optimisations algorithms, enables to find a global optimum. However, the identified function here was found to be unimodal.

14

Zasady i podstawy projektowania zabiegów stymulacji otworów z zastosowaniem paliw stałych

Frodyma A.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2012

|

nr 182 wyd. konferencyjne

753--760

PL

W referacie przedstawiono model szczelinowania ciśnieniem gazów prochowych obejmujący narastanie ciśnienia na skutek spalania paliwa stałego, któremu towarzyszy tworzenie gazu ze spalania, zwiększanie ciśnienia w otworze na skutek rozprężania się pęcherza nagazowanego płynu otworowego i szczelinowanie skały, po którym następuje propagacja utworzonych szczelin.

EN

The work presents model of well fracturing with propellant gas pressure, including stages of pressure rise resulting from propellant combustion accompanied with combustion gas generation, pressurization of the well and in effect of gasified bubble of well fluid expansion and rock fracturing, followed by propagation of such created fractures.

15

Outsourcing dostaw materiałów pędnych i smarów z sektora cywilnego do marynarki wojennej - możliwości zastosowania

Ficoń K., Zięcina M.

Logistyka

|

2011

|

nr 5

PL

Logistyka w wojsku od zawsze była jej nieodłącznym elementem. Logistyka wojskowa to zorganizowane systemy o odpowiedniej strukturze organizacyjnej i funkcjonalnej, dysponujące odpowiednim potencjałem personalnym, materiałowym, technicznym oraz finansowym. Jednakże obecnie sposoby wykorzystania sił zbrojnych ulegają coraz większej transformacji. Współczesne armie są mobilne, gotowe do realizacji działań w oddalonych od rejonach świata. Działania te angażują jednocześnie ogromny potencjał logistyczny stanowiący dla nich bardzo duże obciążenie finansowo-gospodarcze. Pożądane staje się w tym momencie odciążanie armii od niemilitarnych obszarów jej funkcjonowania.

EN

Logistics in the army has always been its integral part. Military logistics system is organized by the appropriate organizational structure and functional potential of possessing the appropriate personnel, material, technical and financial. However, the current ways of using the armed forces are an increasing transformation. Modern armies are mobile, ready for implementation in remote areas of the world . These actions also involve a huge potential for logistics forming very large economic and financial burden. Becomes desirable at this moment the army of offloading non-military areas of its operation.

16

Chromatographic Determination of Stabilizer in Nitrocellulose Based Propellants. (A new extraction based chromatographic method for the determination of stabilizers in propellants)

Yücel A., Inal E. K., Akay M. A., Atakol O., Öz S.

Central European Journal of Energetic Materials

|

2011

|

Vol. 8, nr 3

183-192

EN

Regarding the chromatographic analysis of the stabilizers in the double based propellants, nitrocellulose causes an interference problem with diphenylamine and its derivatives. In this study, specifc extraction of the stabilizer was planned before the chromatographic analysis and the stabilizer was extracted into CHCl3 by means of a soxhylet extraction in order to eliminate this problem. Then, most of the CHCl3 was evaporated under hydrothermal conditions and the residue was analyzed with HPLC after being dissolved in MeCN. By means of an isocratic work, the stabilizer 2-nitro diphenylamine (2NDPA) was clearly detected with 85% MeCN and 15% H2O carrier phase in C18 column. The effect of the matrix that could be found in the ambient was examined and the recovery was found between 95.06 +/-3.09 - 99.88 +/-3.34%. No matrix effect was determined in the ambient.

17

Advanced well stimulation method applying a propellant based technology

Krilov Z., Kavedzija B., Bukovac T.

Wiertnictwo, Nafta, Gaz

|

2008

|

T. 25, z. 2

405-416

EN

The world oil industry practice, during over the century of its history developed widely known conventional methods of well stimulation. Recently, an advanced well stimulation method, based on implementation of high energy (HE) materials (special explosives, propellants or rocket fuels), has shown to be competitive. The basic principles of propellant based well stimulation technology, employing propulsive thermo-chemical reaction for generation the multidirectional fractures inside reservoir rocks around the wellbore and laboratory investigation of original permeability modification on core samples due to propellant treatment are explained. Also, the well treatment procedure, using high energy gas fracturing tool, applied at two onshore oil wells in Croatia is described along with post stimulation well production results.

PL

Na przestrzeni ponad wieku opracowano na świecie znane metody stymulacji pracy otworów wiertniczych. Ostatnio konkurencyjną metodą stymulacyjną okazała się metoda oparta na wysoko energetycznych materiałach (specjalne rodzaje materiałów wybuchowych, propelantów czy paliw rakietowych). W artykule wyjaśniono podstawowe zasady technologii opartej na propelantach, wykorzystującej reakcje termochemiczne w strefie przyotworowej do wytworzenia wielokierunkowych pęknięć w skałach zbiornikowych. Omówiono także badania laboratoryjne wpływu modyfikacji pierwotnej przepuszczalności na próbki rdzeniowe. Ponadto omówiono procedurę i przedstawiono wyniki oczyszczania lądowych otworów w Chorwacji z zastosowaniem wysoko energetycznego gazu szczelinującego.

18

Współczesne i przyszłe materiały wybuchowe

Cudziło S.

Wiadomości Chemiczne

|

2008

|

[Z] 62, 11-12

1017-1036

EN

The replacement of black powder with nitro compounds in the middle of the 19th century revolutionized warfare, mining and civil engineering. The performance of the explosives that came into use at that time and which are still commonly used (nitroglycerine, nitrocellulose, trinitrotoluene) is three times higher than that of black powder. Within the next 150-year evolutionary development of explosives, their performance has been increased by about 60%. During that period, useful explosives were searched among organic compounds containing carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen. The search was quite successful. For example stable caged nitroamines (HNIW, Fig. 3) were synthesized which densities are higher than 2 g/cm3 and detonation velocity exceeds 10 km/s. Recently, potential candidates for high energy density materials (HEDM) have been observed among meta-stable compounds (e.g. all-nitrogen compounds), molecular composites where fuel and oxidizer are mixed at a molecular level or nano-systems of reactive materials. It is assessed that in this way useful explosives can be produced with performance even ten times higher than that of HMX - the best explosive that is in use today. Such an increase in energy content would make possible miniaturization of ammunition and the fire power of small arms would become comparable to the contemporary artillery. This means not only enormous change in the battlefield tactics but also new threats of terrorist attacks on the critical infrastructure.

19

Activation Energy of Propellants at Low Temperature Range

Ticmanis U., Wilker S., Pantel G.

Central European Journal of Energetic Materials

|

2006

|

Vol. 3, nr 4

51-72

EN

This paper describes a new approach to determine the activation energy of propellant decomposition reactions which quantifies the temperature dependence of a reaction rate at temperatures below 50 C by using an indirect microcalorimetric method. Whereas the determination of life time and stability of propellants is usually performed by artificial ageing at elevated temperatures with a temperature range usually between 70 and 130 C only few and scattered data are available for temperatures below 50 C.Normally these activation energies for propellant decomposition reactions are not known below temperatures of about 50 C because (i) the reaction rates are very small and thus ageing times have to be very long and (ii) because of slow reactions the chemical change of the propellant becomes very small which - in combination with too short ageing times - may lead to wrong estimations and calculations. The main reason for this is that the experimental error is relatively big in comparison with the real change of the propellant.To be on the 'safe side' people usually assume a low value of activation energy. This has the effect that measuring times at high temperatures are much longer than they should be and that maybe good material is thrown away too early in fear of a thermal instability.To overcome this problem we have established a new approach by an indirect microcalorimetric method. This method evaluates the shift of typical points in the heat flow curve to earlier times after artificial ageing at relatively low (30-70 C) temperatures. From the time shift of a specific point in the heat flow curve (compared to the unaged material) and the temperature difference between ageing temperature and measuring temperature activation energies of the whole temperature range between 89 C and 30 C are available. We have verified the usability of this approach with six different nitrocellulose based propellants.

20

IR spectroscopy characterization of single-base propellants during their natural aging

Ganev R., Glavchev I.

Journal of Technical Physics

|

2004

|

Vol. 45, no 4

301-308

EN

Single-base propellants stored for more than 50 years were investigated by quantitative IR spectroscopy. The natural aging of the propellants was made in military storehouse for 9, 12, 18, 29, 36, 40, and 51 years. The change in the propellants was characterized by IR spectra. The most suitable absorbances for qualitative IR analysis of -OH and -NO2 groups and of internal standards were determined. The hydrogen bonds formation was characterized by the shift of the bonds the peak width at half-height.