Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ wodoru na stale konstrukcyjne stosowane w sprzęcie i urządzeniach do jego transportu i magazynowania

Masłowski Mateusz, Czupski Marek, Kasza Piotr, Moska Rafał

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 3

410--416

PL

Przegląd literatury dotyczący wpływu wodoru na wyroby stalowe. Opisano proces korozji rur, podstawowe rodzaje uszkodzeń stali wywoływane przez wodór oraz główne czynniki wpływające na kruchość wodorową, takie jak m.in. mikrostruktura, właściwości mechaniczne, charakter granicy ziaren, tekstura krystalograficzna, wtrącenia i wydzielenia oraz temperatura. Mechanizmy niszczenia wodorowego przedstawiono za pomocą dwóch modeli: dekohezji wzmocnionej wodorem HEDE oraz miejscowego odkształcenia plastycznego pod wpływem wodoru HALP. Zwrócono także uwagę na warunki niezbędne do inicjacji i propagacji pęknięć HIC.

EN

A review, with 53 refs., on the fundamentals of the H₂ corrosion process, the types of steel damage caused by H₂, and the main factors affecting H₂ embrittlement, such as the material’s microstructure, mech. properties, the nature of the grain boundary, crystallographic texture, inclusions and precipitates, and temp. Two models of the H₂ destruction mechanism were presented. Attention was also paid to the conditions necessary for the initiation and propagation of H₂ -induced cracking.

2

Parametry petrofizyczne węglanowych skał nadkładu podczas sekwestracji CO2 w morskim złożu ropno-gazowym – studium przypadku

Moska Rafał

Nafta-Gaz

|

2024

|

R. 80, nr 3

139--148

PL

Sekwestracja CO2 jest obecnie jednym z najintensywniej rozwijanych sposobów zmniejszenia ilości tego gazu w atmosferze Ziemi. Wiąże się ona z szeregiem zjawisk w górotworze mających wpływ na właściwości zarówno poziomów zbiornikowych, jak i uszczelniających. Jednym z kluczowych elementów technologicznych związanych z sekwestracją jest wykazanie, w jaki sposób długotrwałe zatłaczanie CO2 do górotworu będzie wpływało na parametry skał zbiornikowych w obrębie horyzontu docelowego, a także czy nie doprowadzi do nadmiernego wzrostu przepuszczalności w wyżejległych formacjach uszczelniających. W artykule zostały przedstawione wyniki badań laboratoryjnych wpływu sekwestracji CO2 na parametry petrofizyczne skał węglanowych, stanowiących warstwę uszczelniającą pułapki w morskim złożu ropno-gazowym. Wpływ CO2 został wyznaczony na podstawie porównania współczynników przepuszczalności, porowatości oraz dynamicznych parametrów sprężystości przed ekspozycją próbek na CO2 i po niej. Próbki skał zostały nasycone solanką złożową, a następnie poddane 12-tygodniowej ekspozycji na CO2 w stanie nadkrytycznym w warunkach złożowych. Odnotowano wzrost współczynnika przepuszczalności w części próbek posiadających szczeliny naturalne, podczas gdy w próbkach niezawierających szczelin wystąpił jego spadek. Zaobserwowano także spadek współczynnika porowatości efektywnej, jednakże prawdopodobnie w efekcie wytrącania się kryształów z solanki, którą próbki były nasycane. Moduły Younga oraz odkształcenia postaci próbek po ekspozycji nie zmieniły się zasadniczo w stosunku do wartości referencyjnych. Zarówno w próbkach eksponowanych na CO2, jak i w próbce niepoddanej ekspozycji odnotowano niewielki wzrost współczynnika Poissona oraz wzrost modułu odkształcenia objętości, co mogło być spowodowane przekroczeniem granicy plastyczności podczas obciążania próbek w pomiarach referencyjnych, prowadzącym do ich trwałej kompakcji.

EN

CO2 sequestration is one of the most intensively developed methods of reducing the amount of this gas in the earth's atmosphere. Sequestration involves a number of phenomena affecting the properties of both reservoir and sealing rocks. One of the key technological elements involved sequestration is to demonstrate how long-term injection of CO2 will affect the reservoir rocks parameters, as well as whether there is a risk of unsealing of the overburden rocks. This paper presents the results of laboratory measurements, concerning the petrophysical and geomechanical parameters of carbonate cap rocks in an offshore oil and gas deposit, before and after CO2 exposure. The effect of CO2 was designated by comparing porosity, permeability and dynamic elastic moduli before and after exposure. The rock samples were saturated with reservoir brine and exposed to supercritical CO2 in reservoir conditions for 12 weeks. Increase of the permeability in some samples with natural fractures and decrease in this parameter in samples without fractures were observed. A decrease in the effective porosity was also observed, however, probably as a result of the precipitation of crystals from the brine which the samples were saturated. Young's and shear moduli after exposure did not change significantly compared to the reference values. Both CO2-exposed and unexposed (blank test) samples showed a slight increase in the Poisson's ratio and an increase in the bulk modulus, which may have been caused by exceeding the yield stress when the samples were loaded in the reference measurements, leading to their permanent compaction.

3

Wpływ oddziaływania CO2 na dynamiczne parametry geomechaniczne w systemie geotermalnym

Moska Rafał

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 3

199--212

PL

Sekwestracja CO2 w formacje geologiczne wiąże się z szeregiem zjawisk fizycznych mających wpływ na strukturę skały, takich jak m.in. absorpcja CO2 przez matrycę skalną, a także wytwarzanie w solankach złożowych kwasu węglowego, mającego zdolność rozpuszczania węglanów. Zjawiska te mogą powodować zmniejszenie sztywności skał i w konsekwencji wpływać na zmianę warunków geomechanicznych w górotworze, ze szczególnym uwzględnieniem stref przyotworowych. Mogą także powodować zmniejszenie funkcji uszczelniającej skał nadkładu. Skały zróżnicowane pod względem składu mineralnego oraz warunków depozycji (ciśnienia, temperatury, obecności mediów porowych) mogą wykazywać charakterystyczne cechy zwiększonej lub zmniejszonej odporności na kontakt z CO2. W pracy zostały przedstawione laboratoryjne badania przypadków oddziaływania CO2 na piaskowce o spoiwie węglanowym oraz ilastym podczas hipotetycznej sekwestracji do poziomu zbiornikowego jednego z polskich złóż geotermalnych. Wyznaczono wpływ obecności mediów porowych zawierających CO2 (rozpuszczony w solance złożowej oraz w stanie nadkrytycznym) w skałach na ich właściwości geomechaniczne – dynamiczne parametry sprężystości. Po trzymiesięcznym okresie ekspozycji na CO2 w przypadku każdej z próbek zanotowano spadek prędkości fal sprężystych – zarówno P, jak i S, co jest potwierdzeniem danych literaturowych. Moduły Younga, odkształcenia postaci i objętości mierzonych próbek po ekspozycji na CO2 obniżyły się w zależności od konkretnego przypadku od kilku do kilkudziesięciu procent w stosunku do wartości wyjściowych. Zaobserwowano też zmiany we współczynniku Poissona. Efekt ten może być wyjaśniony osłabieniem szkieletu skalnego próbek przez oddziaływanie kwasu węglowego powstałego w wyniku rozpuszczenia CO2 w solance na spoiwo węglanowe oraz oddziaływaniem nadkrytycznego CO2 na minerały ilaste. Pomimo niewielkiej próby reprezentatywnej użytej w testach można stwierdzić, że ekspozycja na CO2 badanych piaskowców powoduje wyraźne zmniejszenie ich sztywności.

EN

CO2 sequestration in geological formations is related to a number of phenomena in the rock structure, such as absorption of CO2 by the rock matrix, as well as the production of carbonic acid in reservoir brines, capable of dissolving carbonates. These effects can cause a decrease in rock stiffness and change of rock-mechanics conditions especially in the near-borehole zones. They can also reduce the sealing function of the overburden rocks. Different types of rocks varying in mineral composition and deposition conditions (pressure, temperature, pore media) may show characteristic features of increased or decreased resistance to CO2. This paper deals with laboratory case study of the effect of CO2 on carbonate- and clay-cemented sandstones during the hypothetical sequestration to the reservoir level of one of the Polish geothermal deposits. The influence of the presence of pore media containing CO2 (dissolved in reservoir brine and a supercritical CO2) in the rocks on their rock-mechanics properties – dynamic elasticity parameters – was determined. After a 3-month exposure to CO2, a decrease in the velocity of both P and S waves was observed for each of the samples. Decrease of the Young's, bulk and shear moduli of all measured samples after exposure to CO2 were also observed, depending on a sample, by a few to several dozen % in relation to the initial values. Changes in Poisson’s ratio were also observed. These effects can be explained by the weakening of the sample’s matrix, by action of the carbonic acid formed by dissolving of CO2 in brine, and the action of supercritical CO2 on clay minerals. Despite the small representative sample used in the tests, it can be concluded that the exposure to CO2 of the tested sandstones causes a significant reduction in their stiffness.

4

Ocena odporności wyrobów stalowych na pękanie wywołane wodorem (HIC)

Czupski Marek, Kasza Piotr, Masłowski Mateusz, Moska Rafał

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2022

|

R. 25, Nr 1 (277)

14-17

PL

Pękanie wodoropochodne (Hydrogen Induced Cracking, HIC) jest poważnym problemem w eksploatacji infrastruktury przesyłowej węglowodorów oraz zbiorników do magazynowania paliw zawierających wodór. Rozmiary atomów wodoru sprawiają, że dyfunduje on łatwo i wnika w strukturę metalu, co może być przyczyną obniżenia jego wytrzymałości. W artykule przedstawiono wyniki laboratoryjnych badań pękania wodoropochodnego HIC dwóch rodzajów płyt stalowych, wykonanych zgodnie z obowiązującymi normami. Badania przeprowadzono na zmodernizowanym stanowisku badawczym Instytutu Nafty i Gazu - Państwowego Instytutu Badawczego w Krakowie. Zidentyfikowano łącznie 67 pęknięć wodoropochodnych o wymiarach od 0,1 mm do ponad 15 mm. Wykazano, że próbki obu płyt stalowych nie spełniają kryteriów norm w odniesieniu do współczynników CLR i CTR.

EN

Hydrogen Induced Cracking (HIC) causes a serious problem in the operation of hydrocarbon transmission infrastructure and hydrogen storage tanks. Due to size of hydrogen atoms, it diffuses easily and penetrates into metal structure, which may be a cause of reduce its strength. This paper presents results of laboratory HIC tests of two types of steel plates, carried out in the accordance with the applicable standards. The tests were performed on upgraded research stand in Oil and Gas Institute - National Research Institute (Krakow, Poland) laboratory. A total of 67 hydrogen induced fractures, ranging in size from 0.1 mm to greater than 15 mm have been identified. It has been shown, that the samples of both steel plates do not meet the standards criteria especially regarding to the CLR and CTR coefficients.

5

Próby wyznaczenia parametrów geomechanicznych i anizotropii Thomsena w węglu kamiennym z obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

Moska Rafał, Masłowski Mateusz

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 11

700--707

PL

W ostatnich latach nastąpił wzrost zainteresowania polskiego przemysłu naftowo-gazowniczego złożami niekonwencjonalnymi, w tym zasobnymi w metan pokładami węgla (CBM). Aby uwolnić zawarty w formacji węglowej gaz, wymagane jest wykonanie zabiegu hydraulicznego szczelinowania horyzontu produktywnego, udostępnionego najczęściej odwiertem kierunkowym z powierzchni. Kluczowymi informacjami wymaganymi przy projektowaniu zabiegu hydraulicznego szczelinowania są właściwości geomechaniczne ośrodka definiowane przez moduły sprężystości. Moduły te ze względu na anizotropię ośrodka zmieniają się w zależności od kierunku pomiaru. Artykuł ten opisuje eksperymentalną próbę wyznaczenia parametrów anizotropii Thomsena w próbce węgla kamiennego z obszaru GZW. Badanie wykonano metodą trójrdzenikową Vernika: rdzeniki były wycięte z bloku węgla: równolegle, prostopadle oraz pod kątem 45° do osi symetrii VTI. Badania ultradźwiękowe wykonano w temperaturze otoczenia, przy ciśnieniu uszczelnienia 10 MPa. Prędkość fal P i S zawierała się w przedziale odpowiednio 2,378–2,430 m/s i 1,261–1,328 m/s, przy czym fale najszybciej propagowały w próbce wyciętej równolegle do uwarstwienia. Uzyskane współczynniki anizotropii poprzecznej K i azymutalnej A bliskie jedności oraz parametry Thomsena ε, γ, δ, zbliżone do zera, pozwalają stwierdzić, że blok węgla charakteryzował się niewielką anizotropią spowodowaną warstwowaniem (laminacją) poziomym oraz mikropęknięciami, zgodnymi z kierunkiem warstwowania. Zostały również wyznaczone dynamiczne moduły sprężystości, których przedziały wartości odpowiadają danym literaturowym. Niskie moduły Younga (5,3–5,7 GPa) oraz wysokie współczynniki Poissona (0,29–0,30) sugerują, że omawiana próbka węgla powinna być zaliczana do skał o niskiej podatności na hydrauliczne szczelinowanie (wskaźnik brittleness 22,7–23,9%). Jednakże duża ilość spękań oraz słaba zwięzłość próbki, sprzyjające otwieraniu się szczelin podczas zabiegu, pozwalają stwierdzić, że ta skała nie powinna być traktowana jako plastyczna w klasycznym tego słowa rozumieniu.

EN

A growing interest in unconventional gas resources including coal bed methane (CBM) has been observed in Poland in recent years. CBM resources require hydraulic fracturing to gain the hydrocarbons. Elastic parameters of the resource rock are one of the keys to effective fracking. If the deposits are anisotropic, these parameters may vary depending on the direction of the measurement. This paper describes ultrasonic laboratory measurements of coal core samples from Upper Silesian Coal Basin, conducted in order to designate Thomsen anisotropy parameters. The tests were carried out using Vernik method (three core plugs: parallel, perpendicular and at 45° angle to VTI symmetry axis). Measurements were conducted at ambient temperature and confining pressure of 10 MPa. The velocities of the P – and S – wave fell within the range from 2.378 to 2.430 m/s and from 1.261 to 1.328 m/s, respectively. The velocities of P – and S – waves were the highest in parallel sample and the lowest in perpendicular plug. Obtained anisotropy factors K and A close to unity and Thomsen parameters close to zero let us state weak anisotropy caused probably by bedding (lamination) and microcracks along to the lamination. Dynamic elastic moduli were also calculated from velocities. Significantly low values of Young’s modulus (5.3–5.7 GPa), and high values of Poisson’s ratio (0.29–0.30) indicate that this sample should be considered as a hard to frack rock (brittleness index 22.7–23.9%). The large number of cracks in the samples facilitates, however, opening of the inducted fractures during treatment. This allows us to state that this rock should not be treated as typical plastic rock in classical meaning.