Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical aspects of wellbore stability in shales and coals

Szpunar Tadeusz, Budak Paweł

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 7

446--453

EN

This paper presents a simple model which can be used to calculate the following values:  critical depth for which the well integrity is preserved in a shale or coal horizon with actual shale/coal mechanical parameters, actual mud density and reservoir parameters;  minimum mud density at which stress concentration at the wellbore wall is below the allowable limit for a given rock’s mechanical parameters, formation pressure gradient, and overburden pressure gradient;  mud density required for the preservation of shale/coal integrity at the wellbore wall at any depth, assuming that the strength parameters of shale or coal, formation pressure gradient, and overburden pressure gradient are constant. The appropriate equations were derived using the maximum principal strain hypothesis, which holds for brittle materials. It was also assumed that the radial pressure at the borehole wall is caused by the weight of overburden rocks. The author’s intention was to provide formulas which are as simple as possible and which can be easily used in practice. The final equations were based on the solution to the Lame problem, which was adopted to represent a vertical drilling well with a circular cross-section and filled with mud whose hydrostatic pressure is assumed to oppose the pore pressure. Included are effects of silt swelling pressure, overburden pressure, mud density and the mechanical properties of the rock – including the unconfined compressive strength and Poisson’ s ratio. In the case of shale or silty coal layers, the swelling pressure increases the volume of the clay minerals in the pores by diffusion the mud filtrate, which reduces the pore volume and increases the pore pressure, and therefore impacts the calculations. Presented model allows for derivation of the Hubert–Willis formula for fracturing pressure or fracture pressure gradient, which are commonly used in the oil industry. The calculation results are presented using data from the domestic oil industry and data from one of the Polish coal mines.

PL

W artykule podano prosty model umożliwiający obliczenie następujących wielkości:  głębokości krytycznej, w jakiej pokład łupków lub węgla zachowa integralność przy danych parametrach mechanicznych łupku lub węgla, danej gęstości płuczki i znanych parametrach złożowych;  minimalnej gęstości płuczki, przy której koncentracja naprężeń na ścianie otworu nie przekracza granicy dopuszczalnej dla danych parametrów mechanicznych łupku lub węgla oraz gradientu ciśnienia i nadkładu;  gęstości płuczki, przy której zachowana będzie integralność ścian otworu w warstwach łupku lub węgla w każdej głębokości dla danych parametrów mechanicznych łupku, przy stałym gradiencie ciśnienia i nadkładu. Wyprowadzono odpowiednie wzory, przyjmując hipotezę wytrzymałościową maksymalnego wytężenia materiału stosowaną w przypadku materiałów kruchych. Przyjęto również, że przy założeniu odkształceń sprężystych ciśnienie radialne na ścianie otworu jest spowodowane ciężarem skał nadkładu. Intencją autorów było podanie możliwie jak najprostszych wzorów, które mogłyby zostać zastosowane w praktyce. Wykorzystano rozwiązania tzw. problemu Lamégo, to jest rozpatrywano stan naprężeń na ścianie pionowego wyrobiska o przekroju kołowym, traktując skałę jako materiał sprężysty. We wzorach na wielkość naprężeń na ścianie wyrobiska o przekroju w kształcie okręgu uwzględniono wpływ ciśnienia pęcznienia, ciśnienia wywieranego przez nadkład, gęstość płuczki, jak również parametry wytrzymałościowe łupku/węgla, w tym wytrzymałość na ściskanie w jednoosiowym stanie naprężeń i współczynnik Poissona. W przypadku warstw łupków lub węgli zailonych ciśnienie pęcznienia powoduje zwiększenie objętości minerałów ilastych w porach w wyniku dyfuzji filtratu płuczki, co zmniejsza objętość porów i zwiększa ciśnienie porowe, a zatem wpływa na wyniki obliczeń. Przedstawiony model pozwala na wyprowadzenie z niego powszechnie stosowanego w przemyśle wzoru Huberta–Willisa, podającego wielkość ciśnienia szczelinowania skał na ścianie otworu oraz gradientu ciśnienia szczelinowania. Przedstawiono wyniki obliczeń dla danych z otworów z krajowego przemysłu naftowego oraz jednej z polskich kopalni węgla kamiennego.

2

Contribution to the Valorization of Granulated Blast Furnace Slag in Soil Stabilization

Djouimaa Sarah, Missaouri Sabrina, Handel Naoual, Sid Madani

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2021

|

Vol. 31, no. 3

134--151

EN

The treatment of expansive soil is generally the most effective process for the stabilization of swelling clay. In this work, we will investigate the influence of the treatment of an expansive soil using granulated blast furnace slag (GGBS) alone and granulated blast furnace slag activated by cement (GGBS/C) by mechanical, physical and chemical tests. The results obtained show an increased pH, an improved plasticity as well as a significant reduction in swelling potential and swelling pressure following a percentage increase in additives. In addition, a change in the adsorption of methylene blue molecules (VBs) and in the microstructure of the expansive soil is observed after treatment. Utilization of both GGBS alone and GGBS activated by cement has a significant effect on the behavior of the swelling clay but the GGBS activated by cement exhibits superior results. The use of GGBS in the stabilization of soil will have both economic and environmental benefits.

3

Hydrogel-based chemical and biochemical sensors

Gerlach Gerald

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2019

|

Nr 66

15--19

EN

Hydrogels are cross-linked polymer networks able to absorb or to release large amounts of water. The water uptake is associated with a considerable volume change but also with changes of optical properties like the refractive index. The swelling can be excited by a large spectrum of different physical (e.g. temperature, electrical voltage, magnetic field) and chemical factors (e.g. pH value, concentrations of chemical or biochemical species). The particular sensitivity can be adjusted by tayloring the composition of the hydrogel or via its functionalization. If the interaction between hydrogel and analyte to be measured is reversible then such hydrogels are becoming a promising candidate for miniaturized, cost-effective and inline-capable sensors.

PL

Hydrożele są usieciowanymi sieciami polimerowymi zdolnymi do absorbowania lub uwalniania dużych ilości wody. Pobór wody wiąże się ze znaczną zmianą objętości, ale także ze zmianami właściwości optycznych, takich jak współczynnik załamania światła. Pęcznienie może być wzbudzane przez różne czynniki (np. temperaturę, napięcie elektryczne, pole magnetyczne) i czynniki chemiczne (np. pH, stężenie substancji chemicznych lub biochemicznych). Pożądaną czułość można uzyskać przez odpowiedni skład hydrożelu lub poprzez jego funkcjonalizację. Jeśli oddziaływanie między hydrożelem a analitem, który ma być zmierzony, jest odwracalne, wówczas takie hydrożele stają się obiecującym materiałem do budowy miniaturowych, ekonomicznie opłacalnych czujników.

4

Testing the tightness of a square joint between oak wood elements

Dobrowolska Ewa, Karwat Zbigniew, Kupiec Daniel

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology

|

2019

|

No. 107

139--148

EN

Testing the tightness of a square joint between oak wood elements. The study was carried out to determine the tightness of square joints between elements made of oak wood. To determine the degree of tightness of these joints, a device measuring the swelling pressure of oak wood under the influence of water humidification was designed. Checking the tightness of joints was carried out for surfaces obtained by machining through: grinding, milling, machine planing and manual planing. Contact angles at the phase boundary wood-water and their roughness achieved as a result of machining were also determined. During the wood swelling pressure test, the values of the preload of square joints were changed. The analysis of the results showed that the tightness of the square joint is influenced mainly by the roughness of the surface obtained as a result of machining and the size of the force of the initial load exerted on the moistened surfaces.

PL

Badanie szczelności połączenia na styk elementów z drewna dębowego. W pracy przeprowadzono badanie szczelności połączeń na styk elementów wykonanych z drewna dębowego. Do ustalenia stopnia szczelności tych połączeń zaprojektowano urządzenie, mierzące ciśnienie pęcznienia drewna dębowego pod wpływem nawilżania wodą. Sprawdzanie szczelności połączeń przeprowadzono dla powierzchni uzyskanych w wyniku obróbki skrawaniem poprzez: szlifowanie, frezowanie, struganie grubościowe maszynowe i strugiem ręcznym. Określono również kąt zwilżania wodą powierzchni i ich chropowatość osiąganą w efekcie obróbki skrawaniem. W czasie badania ciśnienia pęcznienia drewna zmieniano wartości wstępnego obciążenia połączeń stykowych. Analiza wyników wykazała, że na szczelność połączenia na styk ma wpływ przede wszystkim chropowatość powierzchni uzyskana w rezultacie obróbki skrawaniem oraz wielkości siły wstępnego obciążenia wywieranego na nawilżane powierzchnie.

5

Determination of swell index and swelling pressure from suction tests : a case study of Neogene clays from Warsaw (Poland)

Wójcik E., Gawriuczenkow I.

Geological Quarterly

|

2017

|

Vol. 61, No. 4

738--750

EN

The paper presents the results of swell index, swelling pressure and soil suction tests carried out on Neogene clays from Warsaw, depending on the water content, clay fraction, liquid limit, plasticity index, cation exchange capacity, and content of clay minerals and beidellite. These clays are considered expansive soils in Poland, as they are vulnerable to water content variations in the active zone, which result in their volume change and, in consequence, cause damage of foundations and other construction elements. A number of physical, chemical and mineral properties were determined for these clays. The swelling tests were carried out on samples precompacted in Proctor apparatus, at various initial values of water content. The analyses have shown exponential relation of swell index, swelling pressure and suction versus water content. In addition, the investigated relationship between the suction and swell characteristics of tested clays shows good correlation as a power function between these parameters. In addition, validity of correlations between fitting parameters of obtained relationships and soil index properties, such as clay fraction, liquid limit, plasticity index, cation exchange capacity, and content of clay minerals and beidellite, have been demonstrated. The empirical relations are characterized by high values of the correlation coefficient. A very high fit has also been found for a proposed relationship between the swell index and swelling pressure for tested clays.

6

Swelling pressure of natural and modified smectite-bearing clay raw materials

Panna W., Wyszomirski P., Szumera M.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2015

|

Vol. 51, iss. 1

127--135

EN

Smectite clays, due to their barrier properties and swelling ability, are often applied for waterproofing purposes. A proper value of swelling pressure is one of the parameters, which must be met by the fillers used in hybrid waterproofing materials. The authors determined the swelling pressure of selected clay raw materials in their natural state and after chemical modification. This parameter was measured by the Komine method, as this procedure is more accurate than the standard edometric method. The authors introduced some changes in the method. The samples represent Krakowiec clays (Miocene) and a Triassic clay, collected in active pits of building clays, which are widely exploited in south Poland. The content of the smectite group minerals, determined from the sorption of methylene blue and copper(II) triethylenetetramine, ranges between 15 and 35%. Further characteristics of the clays were obtained with X-ray diffraction, chemical analyses (calcium carbonate content including) and pH measurements. It has been found that the activation of smectite clays with sodium lowers their swelling pressure as water penetrates easier the interlayer spaces of the smectites modified. This is important from the viewpoint of assessing the quality of bentonite fillers.

7

Porównanie właściwości ekspansywnych iłów neogeńskich z Mazowsza

Gawriuczenkow I., Wójcik E.

Przegląd Geologiczny

|

2013

|

Vol. 61, nr 4

243--247

EN

Development of building projects in the Mazovia region causes the risk of their location on the soils of specific expansive properties. These properties, expressed as swelling or shrinkage, are a serious engineering problem. Many methods are used for the evaluation ofexpansiveness; both direct and indirect test methods are used. Tests were performed on clays from the areas of Warsaw, Dobre near Mińsk Mazowiecki and Mszczonów. Comparative analysis of expansive properties of Neogene clays is based on the results of laboratory tests of mineral composition, grain size distribution, moisture content, free swelling and swelling pressure. The tests have shown that the expansive properties ofclays from the Mazowsze region can have extremely high values, which causes the needfor individual determination of potential expan-siveness for different types of clays, depending on moisture content, swelling pressure and chemistry of the environment.

8

Ocena zależności pomiędzy pęcznieniem swobodnym, ciśnieniem pęcznienia a powierzchnią właściwą wybranych gruntów ilastych

Koszela-Marek E., Stróżyk J.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2013

|

R. 54, nr 1

46--51

PL

W pracy przeprowadzono ocenę zależności wybranych parametrów ekspansywności gruntów ilastych. Wykazano wyraźną zależność wartości pęcznienia swobodnego od parametrów, takich jak powierzchnia właściwa, pojemność sorpcyjna (MBC) oraz wilgotność gruntu w stanie powietrzno-suchym. Na tej podstawie stwierdzono, że głównym czynnikiem powodującym pęcznienie badanych gruntów jest zawartość pęczniejących minerałów ilastych w frakcji iłowej. Wyniki laboratoryjne badanych prób iłów nie wykazały zależności pomiędzy wartościami ciśnienia pęcznienia, a wartościami pęcznienia swobodnego oraz powierzchnią właściwą i pozostałymi parametrami. Stwierdzono, że główną przyczyną braku korelacji tych czynników może być silne skonsolidowanie i zagęszczenie prób iłów.

EN

The paper presents estimation of the relation between selected swell parameters of clayey soils. The clear correlation of free swelling and parameters such as specific surface area, methylene blue value, water content of air-dry soil was demonstrated. On this basis, it was found that the main factor behind the swelling of tested soils is contents of swelling clay minerals in the clay fraction. Results of laboratory tests of the clay samples showed no relationship between swelling pressure values, free swelling and specific surface area, as well as other parameters. It was found that, the main reason for the absence of correlation of these factors may be high consolidation and compaction of clay samples.

9

Pęcznienie mioplioceńskich iłów serii poznańskiej z rejonu Bydgoszczy na tle ich litologii

Gorączko A., Kumor M. K

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 446 (2)

305--314

PL

Na podstawie badań wybranych odkrywek scharakteryzowano cechy ekspansywne mioplioceńskich iłów z terenu Bydgoszczy. Oznaczono cechy litologiczno-genetyczne, tj. skład granulometryczny i mineralogiczny, powierzchnię właściwą, skład kationów wymiennych w naturalnym kompleksie sorpcyjnym i mikrostrukturę. Zaprezentowano także właściwości fizyczne badanych iłów w zestawieniu z charakterystykami statystycznymi próbki generalnej iłów z terenu Bydgoszczy. Cechy ekspansywne przedstawiono w postaci zależności wskaźnika pęcznienia i ciśnienia pęcznienia od wilgotności początkowej i w odniesieniu do gęstości objętościowej w zakresie zmienności tych parametrów w podłożu geotechnicznym kształtowanym przez naturalne czynniki klimatyczne i biotyczne. Uzyskane wyniki skomentowano w relacji do zaobserwowanych w praktyce na terenie Bydgoszczy zmian deformacyjnych ekspansywnego podłoża gruntowego.

EN

The article presents the characteristics of expansive features of Mio-Pliocene clays from the area of Bydgoszcz on the basis of selected pits. Determination of basic lithological and genetic features such as grain-size and mineralogy, specific surface, the composition of exchangeable cations in the natural complex of absorbent and microstructure was carried out. Physical properties compared with statistical values from the area of Bydgoszcz were presented. Expansive features i.e. swelling index and swelling pressure were presented in relation to initial moisture content and bulk density within the range of variation of these parameters in the subsoil, controlled by natural climatic and biotic factors. The results were commented in relation to deformations in expansive massive observed in Bydgoszcz.

10

Ocena ekspansywności iłów plioceńskich z rejonu Dobrego

Gawriuczenkow I.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 446 (2)

273--276

PL

Przedstawiono ocenę ekspansywności iłów plioceńskich z rejonu Dobrego. Stwierdzono, że iły te, znajdujące się w stanie półzwartym, charakteryzują się wysoką zawartością frakcji iłowej, w której dominującym minerałem ilastym jest Ca-beidelit. Mimo że charakteryzują się wysoką i bardzo wysoką potencjalną ekspansywnością, w warunkach naturalnych nie powinny stanowić zagrożenia ze względu na wysoki stopień nasycenia i niskie wartości ciśnienia pęcznienia.

EN

In this paper the evaluation of expansiveness of Pliocene clays from Dobre area was presented. It has been stated that these clays are in semi-solid state and are characterized by a high content of clay fraction with Ca-beidellit as a dominant clay mineral. Although the tested clays are characterized by high and very high potential expansiveness PE, in natural conditions they shall not constitute a threaf because of the high degree of saturation and low values of swelling pressure.

11

Określanie ciśnienia pęcznienia iłów krakowieckich na podstawie właściwości fizycznych gruntów

Król P., Matusiewicz W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2009

|

R. 65, nr 3

163-165

PL

Występujące w Polsce iły trzeciorzędowe charakteryzują się między innymi pęcznieniem, wywoływanym zmianą stanu zawilgocenia. Na podstawie wykonanych badań stwierdzono, że istnieją istotne zależności pomiędzy ciśnieniem pęcznienia a łatwymi do wyznaczenia wielkościami fizycznymi, jak współczynnik aktywności koloidalnej, wskaźnik plastyczności i granica płynności gruntu w przypadku iłów mioceńskich - krakowieckich. Podano zależności empiryczne, umożliwiające szacowanie ciśnienia pęcznienia przy znanych cechach wskaźnikowych.

EN

Tertiary high plasticity clays, which are very commonly encountered in Poland, exert swelling pressure when they are confident and come in contact with water. On the basis of laboratory tests it is shown that for high plasticity Miocene clays there is a certain degree of correlation between the swelling pressure and index properties such as activity of clay, plasticity index and liquidity limit. Empirical formulae linking swelling pressure and index properties are given.