Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie potencjalnych efektów geochemicznych zastosowania technologii horyzontalnych barier krzemianowych

Labus K., Cicha-Szot R., Falkowicz S., Madetko N.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2018

|

nr 471, Hydrogeologia, z. 15

81--88

PL

Technologia Horyzontalnych Barier Krzemianowych (THBK) może być uważana za jedną z metod ochrony wód gruntowych przed dopływem zanieczyszczeń. Do zidentyfikowania potencjalnych efektów geochemicznych użycia THBK w piaszczystych warstwach wodonośnych wykorzystano modelowanie geochemiczne: równowagowe, dróg reakcji i transportu reaktywnego. W artykule omówiono symulację rozprzestrzeniania się cieczy zabiegowej, zatłaczanej do warstwy piaszczystej o założonej miąższości 0,5 m. Symulacja nie bierze pod uwagę oddziaływania cieczy zabiegowej na głębsze strefy warstwy wodonośnej.

EN

The Technology of Horizontal Silicate Barriers (THSB) can be considered as a way of protecting groundwater against the inflow of pollutants. To identify potential geochemical effects of THSB technology in sandy aquifers, geochemical modelling (equilibrium, reaction path and reactive transport) was used. The paper discusses the simulation of the migration of working fluid injected into a sandy layer with the assumed thickness of 0.5 m. The simulation does not take into account the fluid impact on the deeper zones of the aquifer.

2

Procedure of preparation brittle gel sample for rheological measurements In plate-plate system

Cicha-Szot R., Falkowicz S.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2013

|

R. 110, z. 1-Ch

5--8

EN

New way of preparation brittle gel samples for determining gel strength during oscillatory measurements in plate-plate system was presented in this paper. Presented procedure of sample preparation greatly decrease a cost of selection proper additive for improving gel strength and enable to obtain more reliable evaluation of gel’s mechanical properties. Moreover, by external preparation of corrosive samples (e.g. silicate gelling systems) gel’s aging time can be prolonged without the impact on sensor’s lifetime

PL

W artykule przedstawiono nowy sposób przygotowania próbek kruchych żeli do pomiarów oscylacyjnych w układzie płytka-płytka. Przedstawiona procedura przygotowania próbki w znacznym stopniu ogranicza koszty doboru modyfikatorów żeli oraz pozwala na bardziej precyzyjne określenie właściwości mechanicznych żelu. Ponadto przygotowanie próbki (np. silnie alkalicznych lub kwasowych cieczy na bazie krzemianów) poza elementem pomiarowym reometru pozwala na wydłużenie czasu starzenia żelu bez wpływu na żywotność elementu pomiarowego.

3

Wpływ pH na właściwości wiskoelastyczne oraz kurczliwość żeli krzemianowych

Cicha-Szot R., Falkowicz S.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 1

95-99

PL

Czas żelowania, właściwości wiskoelastyczne oraz kurczliwość żeli krzemianowych silnie zależy od pH, przy którym następuje przejście zolżel roztworu krzemianu. Przedstawiono wyniki badań oceny optymalnego zakresu pH cieczy na bazie krzemianu sodu stosowanej w zabiegach modyfikacji przepuszczalności skały zbiornikowej. Wyniki pomiarów właściwości wiskoelastycznych oraz kurczliwości żelu wykazały, że optymalne właściwości mechaniczne posiada żel krzemianowy o pH z zakresu 9,5–10,5.

EN

Silicate gels were prepd. by addn. of HCOOH to water glass and studied for gelation time, viscoelastic properties and shrinkage behaviour at varying pH of the sol-gel transformation. The gels produced at pH 9.5–10.5 showed the best applicability for modification of permeability of petroleum reservoir rocks.

4

Wpływ modyfikatora na właściwości wiskoelastyczne żeli krzemianowych

Cicha-Szot R., Falkowicz S.

Nafta-Gaz

|

2010

|

R. 66, nr 12

1102-1108

PL

Zatłaczając do porowatej skały zbiornikowej koloidalny roztwór krzemianu sodu, a następnie obniżając jego wyjściowe pH, można w znaczącym stopniu, w dużej objętości, obniżyć przepuszczalność początkową tej skały. Dzieje się tak dlatego, że w wyniku obniżenia pH roztworu krzemianu sodu następuje jego żelowanie, a tym samym drastyczny spadek przepuszczalności skały, do której został zatłoczony. W przemyśle wydobycia węglowodorów proces ten potencjalnie może być wykorzystywany jako alternatywa do powszechnie stosowanych chemicznie sieciowanych żeli polimerowych w zabiegach nawadniania złoż lub w klasycznych zabiegach zamykania dopływu wód złożowych do odwiertów produkcyjnych. Wadą żeli krzemianowych jest ich kruchość i kurczliwość, dlatego też konieczna jest modyfikacja żeli w celu wyeliminowania tych wad, co realizuje się poprzez stosowanie odpowiednich dodatków. W artykule przedstawiono przegląd modyfikacji żeli krzemianowych. Opierając się na danych literaturowych wytypowano 4 dodatki (1,3-βglukan, chlorek żelaza, chlorek glinu, bentonit sodowy) i przebadano ich wpływ na wytrzymałość mechaniczną oraz kurczliwość żeli. Z przeprowadzonych badań wynika, iż optymalnym modyfikatorem żelu krzemianowego jest 0,12% Al. Dodatek ten powoduje znaczny wzrost wytrzymałości mechanicznej (o 23 kPa) i redukuje kurczliwość żelu do około 1%.

EN

By the injection of silicate colloidal solution to reservoir rock and then decreasing its pH the initial permeability of the rock might be lowered in meaningful grade and in reasonable volume. Decrease in pH of injected to the reservoir silicate solution cause its gellation and as a result permeability damage of the rock. In oil industry that process can be used as an alternative for chemical cross-linked polymer systems in water shut off treatments. The main disadvantages of the silicate system are brittleness and propensity to shrink. Therefore, there is necessity to make modification of silicate systems to improve gel properties. This paper presents literature review of silicate gel system modifications. Selection of appropriate additives extending gelling time and improving gel properties is very difficult because of the lack of the information about gelling mechanism. Moreover, complexity of the systems which contains organic and inorganic additives cause difficulties in industrial applications. Based on literature data four additives were selected (1,3-β-glucan, iron chloride, aluminum chloride, sodium bentonite) to laboratory tests. Influence of additives on mechanical gel strength and its ability to shrink were examined. The best modification of gel properties was obtain by addition of 0.12 wt. % Al, which caused significant increase of mechanical strength (23 kPa) and reduction of gel shrink to circa 1%.

5

Biocatalized silicate gels in oil and geothermal industry

Falkowicz S., Cicha-Szot R., Dubiel S., Bailey S.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2009

|

T. 25, z. 4

5-22

EN

Technologies using silicates have become accepted worldwide as cost-effective solutions for enhancing oil production. Despite very intensive research work gelling mechanism of the silicate system in the reservoir conditions is still unknown. Selection of appropriate additives extending gelling time and improving gel properties is very difficult because of the lack of that information. Moreover, complexity of the systems which contains organic and inorganic additives cause difficulties in industrial applications. This paper presents complex literature review which gives complete picture on the use and application of silicate based systems for water shut-off and enhancing oil recovery. Moreover, it shows new way of pH-dependent silicate gels application during the permeability modification treatments as an interesting alternative to chemical crosslinked gels. Gelling time of that system can be extended by the using microbiology to the pH modification what limit the number of chemical additives, facilitate process control and improve treatment competitiveness. The effect of biocatalyzed silicate gels on porous rocks was tested in the reservoir conditions on the lab stand of the Temco Inc Company (USA). Experimental results of coreflooding experiments indicated that silicate gel system may cause decrease of core permeability in the range from 60 to 90%.

PL

W publikacji przedstawiono kompleksowy przegląd literatury fachowej dotyczącej zastosowań żeli krzemianowych w górnictwie naftowym. Jak wynika z przytoczonych wyników wieloletnich badań, do czynników wpływających na skuteczność zabiegu modyfikacji przepuszczalności skał złożowych można zaliczyć: — rodzaj warunków złożowych (litologia, temperatura złożowa, zasolenie, jednorodność budowy złoża), — sposób udostępnienia warstwy produktywnej, — mechanizm dopływu wody do odwiertu, — odpowiedni dobór układu żelującego (polimery, żywice lub krzemiany), — sposób zatłaczania żelu do właściwej strefy złożowej (użycie Coiled Tubingu, jednoczesne zatłaczanie do dwóch stref). Reasumując można stwierdzić, że wszystkie prace związane z zatłoczeniem żelu do strefy o podwyższonej przepuszczalności należy zakończyć przed upływem kilku godzin. Wliczając w to czas potrzebny na przygotowanie żelu oraz wytłoczenia żelu z Colied Tubingu, jest to czas bardzo krótki. Jednymi z najbardziej obiecujących środków do likwidacji stref złożowych o wysokich przepuszczalnościach skał są żele oparte na bazie krzemianów. Mimo intensywnych badań w dalszym ciągu nie został do końca poznany mechanizm żelowania krzemianów w złożu, co utrudnia dobór odpowiednich dodatków wydłużających czas żelowania oraz poprawiających właściwości żelu, a złożoność systemów zawierających dodatki organiczne i nieorganiczne powoduje utrudnienia w zastosowaniach przemysłowych. Zastosowanie mikrobiologii w celu modyfikacji pH znacznie wydłuża czas żelowania, a ponadto ogranicza liczbę dodatków chemicznych, przez co ułatwia kontrolę i poprawia również ekonomikę zabiegu. Jednak, aby technologia ta była przydatna do komercyjnego wykorzystania wskazane jest wykonanie odpowiednich testów laboratoryjnych, np. metodą czynnikową kolejnych przybliżeń. Testy te powinny w maksymalnym stopniu symulować warunki złożowe pod względem termobarycznym i technologicznym. Ze znacznym podobieństwem proces ten można symulować dzięki aparaturze firmy Temco Inc (USA) będącej na wyposażeniu Instytutu Nafty i Gazu w Krakowie. Celem przeprowadzonych badań laboratoryjnych była wstępna ocena przydatności roztworów krzemianów do likwidacji przepuszczalności porowatych skał zbiornikowych z wykorzystaniem biokatalizatorów. Do przygotowania cieczy zabiegowej użyto roztworu krzemianu sodu o następujących właściwościach: stosunek SiO2/Na2O - 3,11; zawartość Na2O - 9,5%; zawartość SiO2 - 29,5%; gęstość około 1420 kg/m3; pH = 11,5. W przygotowanych cieczach stosowano stężenia krzemianu sodu niższe niż 2%, bowiem po przekroczeniu tego stężenia proces żelowania krzemianu rozpoczynał się w przeciągu kilku godzin, co jest czasem zbyt krótkim z punktu widzenia wykorzystania tej technologii w praktyce. Przygotowano cztery ciecze zabiegowe różniące się stężeniem krzemianu sodu: 1 – 0,5%; 2 - 0,75%; 3 - 0,1%; – 0,75%. W przypadku cieczy nr 4, na podstawie wyników wcześniejszych testów, zastosowano zmodyfikowaną pożywkę dla mikroorganizmów. Do wszystkich cieczy dodawano mikroorganizmy alkalifilne w ilościach takich, aby ich końcowe stężenie wynosiło około 1 ź 102 w 1 ml. Po zatłoczeniu do rdzeni cieczy zabiegowej w warunkach beztlenowych, poddawano procesowi dwutygodniowej inkubacji w temperaturze 40°C. Po tym okresie określano przepuszczalność końcową rdzeni kks dla solanki, a tym samym określano zmiany (utratę) ich przepuszczalności. Do rdzeni oznaczonych numerami 1 i 2 zatłoczono ciecz oznaczoną nr 1. W czasie dwutygodniowej inkubacji nie stwierdzono zauważalnych zmian pH, ani lepkości przygotowanej cieczy. Nastąpiło tylko nieznaczne wytrącenie się krzemianów z cieczy i ich sedymentacja na dnie naczynia, w którym inkubowano rdzenie. Stwierdzono uszkodzenia przepuszczalności rdzeni o numerach 1 i 2 odpowiednio 70% i 4% (tab. 3). Podczas pomiaru przepuszczalności końcowej solanka przepływająca przez testowany rdzeń w całości gromadzona była w przezroczystym naczyniu. Stwierdzono, iż dno naczynia pokrywa zżelowany osad usuniętych z rdzenia krzemianów. Podobną sytuację stwierdzono w przypadku rdzeni oznaczonych numerami 3 i 4. Daje się jednak zauważyć na dnie naczynia większą ilość usuniętych krzemianów, niż w przypadku rdzeni 1 i 2. Jest to spowodowane większą ilością krzemianów w roztworze wyjściowym. W tym przypadku również nie stwierdzono zmian pH cieczy żelującej. Zanotowano odpowiednio 73% i 61% uszkodzenie przepuszczalności rdzeni. Wprowadzono modyfikację w składzie cieczy nr 3, którą zatłoczono do rdzeni 5 i 6. W tym przypadku proces przebiegał w sposób zbliżony do oczekiwanego. Po pierwsze, stwierdzono po ok. 14 dniach zmianę pH cieczy z 11 na 8 i żelowanie cieczy w całej objętości. Nie stwierdzono osadu w pojemniku, w którym zgromadzono ciecz wypływającą z rdzenia 3. Tak więc, przepływająca solanka nie usuwała w tym przypadku z rdzenia krzemianów. Stwierdzono uszkodzenia przepuszczalności na poziomie 77% i 80%. Następnie przygotowano ciecz oznaczoną numerem 4, którą zatłoczono do rdzeni o numerach 7, 8 i 9. Po około trzech dobach zaobserwowano wytrącanie się żelu krzemianowego. Zmiany pH roztworu odnotowano po 12 dniach od przygotowania cieczy roboczej. W testowanych rdzeniach stwierdzono zmiany przepuszczalności odpowiednio 67%, 90% i 93%. Były to największe, a zarazem najtrwalsze zmiany przepuszczalności ze wszystkich testowanych rdzeni. Jak w poprzednich eksperymentach, również w tym przypadku gromadzony był filtrat wypływający z rdzenia podczas pomiaru przepuszczalności końcowej. Wizualnie nie stwierdzono obecności krzemianów w zgromadzonym filtracie. Na rysunku 1 pokazano zmiany gradientu różnicy ciśnienia w rdzeniach nr 4 i 8 w trakcie pomiaru przepuszczalności końcowej kks. Zmiany te mają typowy przebieg dla tego typu eksperymentów. Kształt obu krzywych dostarcza istotnych informacji, co do zjawisk zachodzących w przestrzeni porowej testowanych piaskowców podczas przepływu przez nie solanki. Na początku gradient ciśnienia gwałtownie rośnie i osiąga wartość maksymalną, aby potem mniej lub bardziej gwałtownie spadać i po pewnym czasie osiągnąć stabilizację. Wielkość i dynamika zmian (spadku) wartości gradientu różnicy ciśnienia wynika z zakresu i tempa usuwania krzemianów jakie zostały zatłoczone do testowanych rdzeni. Im więcej przepływająca solanka usunie z rdzenia cząsteczek krzemianów tym spadki gradientu różnicy ciśnienia będą większe. Kształt krzywych pokazanych na rysunku 1 pozwala na stwierdzanie że z rdzenia 4 (ciecz robocza 2) przepływająca solanka usunęła więcej krzemianów niż z rdzenia 8, do którego zatłoczono ciecz roboczą 4. W przypadku rdzenia 8 siły hydraulicznego unoszenia nie były w stanie pokonać sił adsorbujących cząsteczki krzemianu na ścianach por piaskowca i krzemian nie został usunięty powodując 90% spadek przepuszczalności tego rdzenia. Czynnikiem, który steruje tym procesem są zjawiska elektrokinetyczne zachodzące na powierzchni krzemianów w środowisku solanek o różnym pH.