Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania statycznej wytrzymałości strukturalnej zaczynów cementowych o obniżonej gęstości przeznaczonych do uszczelniania otworów wiertniczych

Rzepka Marcin, Kędzierski Miłosz

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 3

197--207

PL

Prezentowany artykuł jest rozwinięciem zagadnień z zakresu technologii zaczynów uszczelniających dotyczących tzw. procesów żelowania (tj. narastania w zaczynach cementowych statycznej wytrzymałości strukturalnej w trakcie procesu wiązania). W zdecy- dowanej większości dotychczasowych publikacji w czasopismach naukowych i branżowych omawiano jedynie badania procesów żelowania zaczynów o tzw. normalnej gęstości, wynoszącej około 1800–1900 kg/m3 . W niniejszym artykule skoncentrowano się na zagadnieniu narastania statycznej wytrzymałości strukturalnej zaczynów cementowych, których gęstość kształtuje się na poziomie 1450–1600 kg/m3 . Analizując badania prowadzone na świecie należy podkreślić, że w procesie przeciwdziałania ewentualnym ekshalacjom gazowym z przestrzeni pierścieniowej tempo żelowania zaczynu cementowego odgrywa niezwykle istotną rolę. Dotyczy to zarówno zaczynów o normalnej, jak i o obniżonej gęstości. Po zabiegu wytłoczenia zaczynu poza rury okładzinowe znajduje się on początkowo w stanie płynnym i działa na złoże jako ciecz (poprzez wytworzone ciśnienie hydrostatyczne). Następnie po określonym czasie w zaczynie następuje budowa statycznej wytrzymałości strukturalnej SGS (ang. static gel strength), co powoduje stopniowy spadek ciśnienia hydrostatycznego. Proces ten trwa aż do momentu związania cementu. W Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym opracowano szereg receptur innowacyjnych zaczynów cementowych o obniżonej gęstości, do których wprowadzono dodatki nanokomponentów oraz polimeru wielkocząsteczkowego. Gęstość zaczynów obniżano za pomocą dodatku różnych koncentracji mikrosfer. Receptury lekkich zaczynów, które zawierały w odpowiedniej koncentracji wielkocząsteczkowy polimer o symbolu GS, a także te zawierające nanokomponenty w postaci n-SiO2 i n-Al2O3 cechowały się bardzo korzystnym przebiegiem krzywej żelowania (tj. szybkim narastaniem statycznej wytrzymałości strukturalnej). Lekkie zaczyny cementowe o najkorzystniejszych parametrach, tj. krótkich czasach przejścia TT (ang. transition time), mogą znaleźć zastosowanie w procesie cementowania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych – zwłaszcza w warstwach słabo zwięzłych lub horyzontach o obniżonym gradiencie ciśnienia złożowego.

EN

The presented article is an extension of the issues in the field of sealing slurries technology related to the so-called gelling processes (i.e. the build-up of static structural strength in cement slurries during the setting process). The vast majority of papers published in scientific and trade journals discussed only the study of the gelling of slurries with the so-called “normal” density of around 1800–1900 kg/m3 . This article focuses on the issue of the build-up of static structural strength of cement slurries, the densities of which range from 1450–1600 kg/m3 . Based on research conducted around the world, it can be concluded that the rate of gelling of the cement slurry plays an important role in the process of preventing possible gas exhalations from the annular space. This is the case with both normal and reduced density of slurry. The initially liquid cement slurry, when pumped out of the casing, acts as a liquid, creating a certain hydrostatic pressure on the deposit. Then, after some time, the period of building the static gel strength (SGS) starts, causing a gradual drop in hydrostatic pressure. This process continues until the cement sets. The Oil and Gas Institute – National Research Institute has developed a number of innovative recipes for cement slurries with reduced density, with added nanocomponent and high-molecular weight polymer additives. The densities of the slurries were lowered with the addition of various amounts of microspheres. The formulas of light slurries containing the high-molecular weight polymer marked as GS in an appropriate concentration and those containing n-SiO2 and n-Al2O3 nanocomponents were characterized by a very advantageous course of the gelation plot (i.e. rapid static build-up of gel strength). Light cement slurries with the most advantageous parameters, i.e. short Transition Times (TT), can be used in the process of cementing casing columns in boreholes, especially in weakly compact layers or horizons with a reduced formation pressure gradient.

2

Badania procesu żelowania zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania otworów przewiercających płytkie poziomy gazonośne

Rzepka Marcin, Kędzierski Miłosz

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 4

235--243

PL

Niniejszy artykuł przedstawia zagadnienia z zakresu technologii zaczynów uszczelniających dotyczące tzw. procesów żelowania (tzn. narastania statycznej wytrzymałości strukturalnej zaczynów cementowych). Na podstawie badań prowadzonych na świecie można stwierdzić, że tempo żelowania zaczynu cementowego odgrywa istotną rolę w procesie przeciwdziałania ewentualnym ekshalacjom gazowym z przestrzeni pierścieniowej. Po wtłoczeniu zaczynu do otworu (zwłaszcza w strefach, w których występują płytko zalegające horyzonty gazowe) może dojść do tzw. migracji (ekshalacji) medium złożowego (tj. niekontrolowanego wypływu np. gazu z przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego). Do najważniejszych przyczyn powstawania zjawiska migracji gazu z płytkich horyzontów po zabiegu cementowania rur zalicza się niezdolność do utrzymania określonego nadciśnienia przez kolumnę wiążącego zaczynu cementowego oraz zbyt długie wiązanie zaczynu cementowego po zatłoczeniu go do otworu. Zaczyn cementowy po wytłoczeniu poza rury okładzinowe, będący początkowo w stanie płynnym, działa jako ciecz, wywołując określone ciśnienie hydrostatyczne na złoże, np. gazowe. Jednakże po pewnym czasie rozpoczyna się okres budowy statycznej wytrzymałości strukturalnej (SGS, ang. static gel strength), aż do momentu związania cementu. Proces budowy SGS, czyli tzw. żelowania zaczynu cementowego, powoduje ograniczenie zdolności do transmisji (przekazywania) ciśnienia hydrostatycznego na złoże. W Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym przetestowano szereg receptur zaczynów cementowych charakteryzujących się różnym czasem żelowania i wiązania. Zaczyny sporządzane były na bazie m.in.: trzech rodzajów lateksów (o symbolach L1, L2, L3), dwóch rodzajów szkła wodnego (o symbolach S1, S2), krzemionki bezpostaciowej (o symbolu CB), nanokomponentów na bazie n-SiO2 i n-Al2O3 (o symbolach NS i NA) oraz polimeru wielkocząsteczkowego (o symbolu GS). Do testowanych zaczynów stosowano przyspieszacz wiązania w różnych ilościach. Łącznie wykonano badania dla 18 receptur cementowych, co pozwoliło na wytypowanie optymalnych składów zaczynów o krótkich czasach żelowania i wiązania. Próbki zawierające w odpowiedniej koncentracji jeden z rodzajów lateksu, polimer GS, jak i te zawierające n-SiO2 i n-Al2O3 cechowały się bardzo korzystnym przebiegiem krzywej żelowania (narastania statycznej wytrzymałości strukturalnej). Ich czasy przejścia (TT, ang. transition time), odzwierciedlające przebieg żelowania, wynosiły od kilkunastu do kilkudziesięciu minut (co świadczy o ich wysokiej zdolności do zapobiegania migracji gazu z płytkich horyzontów produktywnych). Opracowane w INiG – PIB zaczyny cementowe, z uwagi na ich dobre parametry technologiczne, mogłyby znaleźć zastosowanie w procesie cementowania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych, zwłaszcza w przypadkach spodziewanego płytkiego zalegania poziomów gazonośnych.

EN

The article presents issues related to the sealing slurry technology concerning gelling processes (i.e., static built-up of gel strength of cement slurries). Based on research conducted around the world, it can be concluded that the rate of gelling of the cement slurry has an important role in the process of preventing possible gas exhalations from the annular space. After the cement slurry is pumped into the borehole (especially in zones with shallow gas horizons), the so-called migration (exhalation) of the formation medium (i.e. uncontrolled outflow of e.g. gas from the annular space) may occur. The most important caused of gas migration from the shallow horizons after casings cementation are the inability to maintain a certain overpressure by the column of the binding cement slurry and too long binding of the cement slurry after pumping into the borehole. The initially liquid cement slurry, when pumped out of the casing, acts as a liquid, creating a certain hydrostatic pressure on the deposit. e.g. gas. However, after some time, the period of building the static gel strength (SGS) starts until the cement sets. The SGS building process, i.e. gelling of the cement slurry, reduces the ability to transmit hydrostatic pressure to the reservoir. The Oil and Gas Institute – National Research Institute has tested a number of cement slurry formulations characterized by different gelling and bonding times. Slurries were made on the basis of three typed of latex with the symbols L1, L2, L3, two types of water glass with symbols S1, S2, amorphous silica with the symbol CB, nano-components based on n-SiO2 and n-Al2O3 with the symbols NS and NA as well as high-molecular weight polymer with the symbol GS. Different amounts of setting accelerator were used with the tested slurries. Tests were carried out for eighteen cement recipes, which made it possible to select the optimal compositions of slurries with short gelling and setting times. The samples containing one of the types of latex in the appropriate concentration, the GS polymer, as well as those containing n-SiO2 and n-Al2O3, showed a very advantageous course of the gelation plot (static build-up of gel strength). Their TT transition times, reflecting the course of gelation, ranged from several to several tens of minutes (which is a proof of high ability to prevent gas migration from shallow gas accumulations). The cement slurries developed at the Oil and Gas Institute – National Research Institute, due to their good technological parameters, could be used in the process of cementing casing strings.

3

The application of Greenberg’s Model Modification for Estimating the Evacuation Time of People from Public Utility Buildings

Orłowska Iwona, Dziubiński Marek

Safety & Fire Technology

|

2019

|

Vol. 53, iss. 1

88--105

EN

Objective: The article presents a proposition of a model for estimating people’s evacuation time from public utility buildings of category ZL III (not containing rooms designed for the simultaneous presence of more than 50 people who are not their regular users, not primarily intended for use by people with limited mobility). The model is based on the analogy between the theory of road traffic and the process of people’s movement during evacuation. Design and methods: In order to develop the model, a series of trial evacuations of people from public utility category ZL III buildings of varied geometry and number of users was conducted. A comparative analysis was performed concerning the evacuation times calculated with the use of models available in literature – a critical model of evacuation time, models designed by Togawa, Melenik and Booth, Galbreath, Pauls, methodology of the British Standard, and those derived from computer simulations performed with the use of the Pathfinder software. Based on the analysis of the conducted research and model considerations, an equation for the estimation of evacuation time was proposed based on a modified Greenberg’s equation derived from the road traffic theory. In the model modification, the concept of replacement length of evacuation route elements was applied, significantly slowing down people’s movement velocity, and a method for calculating them was proposed. Results: The evacuation times obtained in experimental research were compared to the model time values calculated from the models published in literature. A considerable dispersion of the achieved results was shown, ranging from –65.0% to +425.8% with respect to the evacuation times obtained experimentally. The performance of computer simulations brought evacuation times with a bias ranging from –54.4% to +26.0% with respect to the experiments conducted. Evacuation times calculated with the use of the proposed equation were in line with the experimental results with an error ranging from –12.3% to +13.8%. However, in comparison to the times obtained from additional computer simulations, representing the description of evacuation from buildings with highly varied geometry and various numbers of evacuees, the deviation of the calculated evacuation time from the proposed model was from –16.7% to +23.1%. In the vast majority of cases, the deviation of the result oscillated around ± 15% for a wide range of buildings’ geometry and the number of evacuees. Conclusions: The proposed model makes it possible to determine with sufficient accuracy the evacuation time of people from public utility buildings of category ZL III and can serve as a reliable source of comparative information.

PL

Cel: Artykuł przedstawia propozycję modelu szacowania czasu ewakuacji ludzi z budynków użyteczności publicznej ZL III (niezawierających pomieszczeń zaprojektowanych do jednoczesnego przebywania ponad 50 osób niebędących ich stałymi użytkownikami oraz nieprzeznaczonych w szczególności do użytku przez ludzi o ograniczonej zdolności poruszania się). Zaproponowany model bazuje na analogii między teorią ruchu drogowego a procesem przemieszczania się ludzi w trakcie ewakuacji. Projekt i metody: Przeprowadzono szereg próbnych ewakuacji ludzi z budynków użyteczności publicznej ZL III o różnej geometrii i liczbie użytkowników. Dokonano analizy porównawczej czasów ewakuacji obliczonych za pomocą dostępnych w literaturze modeli – modelu krytycznego czasu ewakuacji, Togawy, Melenika i Bootha, Galbreatha, Paulsa, metodyki British Standard oraz otrzymanych z symulacji komputerowych wykonanych za pomocą programu Pathfinder. Na podstawie analizy wykonanych badań oraz przeprowadzonych rozważań modelowych zaproponowano równanie szacowania czasu ewakuacji oparte na modyfikacji równania Greenberga wynikającego z teorii ruchu drogowego. W modyfikacji modelu zastosowano koncepcję długości zastępczej elementów dróg ewakuacyjnych znacząco spowalniających prędkość poruszania się ludzi i zaproponowano metodę ich obliczania. Wyniki: Porównano uzyskane w badaniach eksperymentalnych czasy ewakuacji z modelowymi wartościami czasów obliczonymi z opublikowanych w literaturze modeli. Wykazano, duży rozrzut otrzymanych wyników wynoszący od –65,0% aż do +425,8% w stosunku do uzyskanych eksperymentalnie czasów ewakuacji. Wykonując symulację komputerową, uzyskano czasy ewakuacji obarczone błędem od –54,4% do +26,0% w stosunku do przeprowadzonych eksperymentów. Obliczone czasy ewakuacji za pomocą zaproponowanego równania zgadzały się z wynikami eksperymentalnymi z błędem od –12,3% do +13,8%. Natomiast w porównaniu z czasami uzyskanymi z dodatkowych symulacji komputerowych, reprezentujących opis ewakuacji z budynków o bardzo różnej geometrii i różnej liczbie ewakuujących się ludzi, odchylenie wyniku obliczanego czasu ewakuacji z zaproponowanego modelu wyniosło od –16,7% do +23,1%. W zdecydowanej większości przypadków odchylenie wyniku oscylowało w granicach około ±15% dla szerokiej gamy geometrii budynków oraz różnej liczby ewakuujących się osób. Conclusions: Zaproponowany model pozwala na wyznaczenie z zadowalającą dokładnością czasu ewakuacji ludzi z budynków użyteczności publicznej ZL III i może stanowić wiarygodne źródło informacji porównawczych.

4

Comparison of gas migration test and building structural strength of slurry in the aspect of limiting gas invasion

Kremieniewski M., Rzepka M., Stryczek S., Wiśniowski R.

AGH Drilling, Oil, Gas

|

2016

|

Vol. 33, no. 3

595--608

EN

The problem of eliminating natural gas microflows through the cement slurry while bonding has been investigated by scientists in a number of scientific and research centers. Works have been undertaken to define the causes of gas migration and predict possibilities of interchannel communication in the hardened cement slurry. In the course of bonding cement slurry changes its state from liquid through gel to solid. Accordingly, the gas migration effects should be taken into account in the formation of these phases. The results of tests of gas migration in the course of binding and building structural strength have been presented in this paper. Both research methods have been compared and a high dependence of parameters defined by each of them has been found. The research works were conducted with the use of innovative apparatuses thanks to which the phenomena taking place in the course of binding can be observed. This gives the possibility of working out recipes of sealing slurries applicable to deposits where the risk of occurrence of gas migration is high.

5

Influence of methods for noise reduction on dynamic characteristics of active resistance imitators

Hotra O., Bojko O., Majewski J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2008

|

R. 54, nr 10

733-736

EN

The influence of normal mode noise on the accuracy of transmission of standard resistance units using active resistance imitators is analysed. Also the influence of selected methods of noise attenuation on dynamic characteristics of active resistance imitators is investigated. The dynamic errors and transition time of input signals are determined. The investigation results show that the optimisation of the noise reduction and of the dynamic characteristics of active resistance imitators under real industrial conditions is possible by the appropriate selection of frequency-dependent elements.

PL

Przeanalizowano wpływ zakłóceń równoległych na dokładność przekazywania jednostkowej miary wzorca rezystancji za pomocą aktywnych imitatorów rezystancji. Przebadano wpływ wybranych metod tłumienia zakłóceń na charakterystyki dynamiczne aktywnych imitatorów rezystancji. Wyznaczono błędy dynamiczne oraz czas ustalania wartości sygnałów wejściowych. Wyniki badań wykazały, że możliwa jest optymalizacja odporności na zakłócenia i charakterystyk dynamicznych aktywnych imitatorów rezystancji w roboczych warunkach eksploatacji poprzez odpowiedni dobór elementów zależnych od częstotliwości.