Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie sztucznej inteligencji do optymalnej produkcji tektury falistej

Garbowski Tomasz

Przegląd Papierniczy

|

2023

|

R. 79, nr 5

279--288

PL

Podczas produkcji tektury falistej zachodzi wiele dynamicznych procesów fizycznych i mechanicznych, takich jak formowanie warstwy pofalowanej, sklejanie linerów z flutingiem przy udziale wysokiej temperatury i ciśnienia. Dynamika tych procesów bezpośrednio wpływa na jakość produktu, a także na ilość i rodzaj ewentualnych wad. Właściwości użytkowe i wytrzymałościowe tektury falistej zależą też od typu i gramatury papierów wykorzystanych na poszczególne warstwy oraz od ilości i składu/stężenia mieszanki klejowej. Kluczową rolę odgrywa również wilgotność materiału wsadowego oraz temperatura w procesie nagrzewania i suszenia. Tektura falista po przerobie nie jest tożsama z tekturą bezpośrednio po wyprodukowaniu, a suma cech papierów składowych wykorzystanych do jej produkcji nie wystarczy, aby ją poprawnie opisać. W artykule podjęto próbę odpowiedzi na pytania – jak poprawnie wykorzystać informacje o materiale wsadowym używanym do produkcji tektury falistej i jak zintegrować parametry produkcyjne oraz inne dane pomiarowe zbierane podczas magazynowania, transportu i przerobu ze sztuczną inteligencją, w celu zoptymalizowania procesu produkcji i samego produktu.

EN

During the production of corrugated board, many dynamic physical and mechanical processes take place, such as the formation of a corrugated layer, gluing of liners with fluting using high temperature and pressure. The dynamic of these processes directly affects the quality of the product, as well as the number and type of possible defects. The usable and strength properties of corrugated board also depend on the type and grammage of papers used for individual layers and on the amount and composition/concentration of the adhesive mixture. The moisture content of the input material, as well as the temperature in the heating and drying process, also play a key role. There is no doubt that corrugated board after converting is not identical to cardboard immediately after production, and the sum of the characteristics of the constituent papers used for its production is not enough to describe it correctly. This article attempts to answer the question of how to correctly use information about the input material used for the production of corrugated board, as well as how to integrate production parameters and other measurement data collected during storage, transport / processing with artificial intelligence in order to optimize the production process and the product itself.

2

Ocena wpływu korozji węglanowej na stwardniałe zaczyny cementowe uszczelniające otwory przeznaczone do sekwestracji CO2

Kut Łukasz

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 1

44--51

PL

Zanieczyszczenie środowiska oraz wzrost emisji dwutlenku węgla do atmosfery stanowią obecnie główne problemy dotyczące nie tylko gospodarki światowej, ale w szczególności krajowej. Istnieje wiele źródeł zanieczyszczeń, jednak w naszym kraju jako główne wymienia się elektrownie, w których wytwarzanie energii odbywa się dzięki paliwom kopalnym, co prowadzi do wysokiej emisyjności CO2. Obecnie głównym aspektem jest nie tylko ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery, ale i możliwość jego skutecznego wychwytywania i trwałego magazynowania. Jedną z możliwości jest wykorzystanie do składowania CO2 wyeksploatowanych złóż ropy i gazu oraz poziomów solankowych. Przemysł naftowy w naszym kraju do uszczelniania kolumny rur okładzinowych stosuje konwencjonalne zaczyny cementowe na bazie cementu portlandzkiego lub wiertniczego „G” wraz z innymi dodatkami lub/i domieszkami regulującymi parametry zaczynów i kamieni cementowych. Powszechnie używane zaczyny cementowe pod wpływem rozpuszczonego w wodzie CO2 mogą ulegać tzw. korozji węglanowej. Działanie dwutlenku węgla w stwardniałym zaczynie polega na wyługowywaniu z matrycy cementowej związków wapnia: najpierw portlandytu (Ca(OH)2), a następnie uwodnionych glinianów i krzemianów wapniowych. Tworzący się w tych reakcjach kwaśny węglan wapniowy jest łatwo rozpuszczalny i ulega wymywaniu ze stwardniałego zaczynu cementowego. Przy wysokim stężeniu CO2 zachodzą dalsze niekorzystne reakcje chemiczne rozkładu uwodnionych glinianów wapniowych i fazy CSH. Celem badań laboratoryjnych była analiza wpływu korozji węglanowej na zmianę parametrów technologicznych stwardniałego zaczynu w funkcji czasu jego sezonowania. Badaniom laboratoryjnym poddano stwardniałe zaczyny cementowe wykonane z receptur powszechnie stosowanych w krajowym przemyśle naftowym podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych w temperaturach od 60°C do 80°C. Badania prowadzono na zaczynach cementowo-lateksowych. Próbki stwardniałego zaczynu cementowego powstałe po utwardzeniu zaczynów przechowywane były w środowisku wodnym nasyconym CO2 w ustalonych warunkach ciśnienia i temperatury. Próbki stwardniałego zaczynu okresowo badano. Analizowany był wpływ dwutlenku węgla na zmiany parametrów mechanicznych stwardniałego zaczynu w funkcji czasu jego sezonowania. Przeprowadzone wstępne badania oraz otrzymane wyniki pokazały wpływ korozji węglanowej na zmiany parametrów mechanicznych stwardniałego zaczynu cementowego oraz pokazały możliwość zastosowania wyeksploatowanych otworów wiertniczych do ewentualnego magazynowania dwutlenku węgla. Z wybranych zaczynów cementowych sporządzono próbki stwardniałych zaczynów cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 h w ustalonej temperaturze i ciśnieniu (warunki otworopodobne). Otrzymane próbki stwardniałego zaczynu cementowego poddano badaniu: wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych.

EN

Environmental pollution and the increase in carbon dioxide emissions into the atmosphere are currently the main problems affecting not only the global economy, but especially the domestic one. There are many sources of pollution, however, in our country, the main ones are power plants, in which we obtain energy due to fossil fuels, which leads to high CO2 emissions. Currently, the main aspect is not only the reduction of carbon dioxide emissions into the atmosphere, but also the possibility of its effective capture and permanent storage. One of the possibilities is the use of depleted oil and gas deposits and aquifers for CO2 storage. The oil industry in our country uses conventional cement slurries based on Portland cement or “G” drilling cement together with other additives and/or admixtures regulating the parameters of cement slurries and stones to seal the column of casing. Commonly used cement slurries under the influence of CO2 dissolved in water may undergo the so-called “carbonate corrosion”. The action of carbon dioxide in the hardened cement slurry is based on leaching calcium compounds from the cement matrix: first, Ca(OH)2 portlandite, and then hydrated aluminates and calcium silicates. The calcium bicarbonate formed in these reactions is easily soluble and is washed out of the hardened cement slurry. At high CO2 concentrations, further unfavorable chemical reactions of the decomposition of the hydrated calcium aluminates and the CSH phase take place. The aim of the laboratory tests was to analyze the influence of carbonate corrosion on the change of technological parameters of hardened cement slurry over time. Recipes commonly used in the petroleum industry for sealing casing columns at temperatures from 60 to 80°C were tested in the laboratory. The research was carried out on cement-latex slurries. Hardened cement slurry formed after the hardening of the slurries were stored in a CO2-saturated water environment under set conditions of pressure and temperature. Hardened cement slurry samples were tested periodically. The influence of carbon dioxide on changes in mechanical parameters of hardened cement slurry over time was analyzed. The conducted tests and the results obtained have shown the influence of carbonate corrosion on changes in the mechanical parameters of hardened cement slurry and the possibility of their use in depleted oil and gas deposits intended for carbon dioxide storage. Hardened cement slurry samples were prepared from selected cement slurries. Cement slurries were bonded for 48 hours at the set temperature and pressure (borehole-like conditions). The obtained hardened cement slurry samples were tested: compressive strength, bending strength, adhesion to steel pipes.

3

Doskonalenie zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania głębokich otworów wiertniczych w celu poprawy ich parametrów mechanicznych

Kut Łukasz, Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 2

110--119

PL

Głęboki otwór wiertniczy podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych wymaga użycia specjalnie opracowanego zaczynu cementowego przystosowanego do specyficznych warunków panujących na dnie, tj. temperatury często przekraczającej 100°C oraz ciśnienia złożowego powyżej 60 MPa. Tak trudne warunki otworowe niejednokrotnie przysparzały wielu problemów w czasie opracowywania odpowiednich składów zaczynów cementowych wykorzystywanych podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych. Firmy wiertnicze wykonują coraz głębsze i bardziej skomplikowane otwory, przekraczające coraz częściej 3500 m, które podczas zabiegów cementowania wymagają zastosowania specjalnie opracowanych receptur zaczynów uszczelniających. Jednym z podstawowych problemów podczas zabiegów cementacyjnych w otworach o znacznej głębokości jest zapewnienie długiego czasu przetłaczania zaczynu cementowego, który ponadto powinien charakteryzować się dobrymi właściwościami reologicznymi, niewielkim lub zerowym odstojem wody oraz jak najniższą filtracją. Należy zatem dobierać odpowiednie domieszki opóźniające, odporne na działanie wysokich temperatur, oraz dodatki zapewniające właściwe parametry technologiczne świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego. Wraz ze wzrostem głębokości otworu wiertniczego rosną również parametry ciśnienia i temperatury. W głębokich otworach wierconych poniżej 3500 metrów problem stanowią nie tylko wysoka temperatura i ciśnienie, ale również wody złożowe o różnej mineralizacji, które w dużym stopniu oddziałują na stwardniały zaczyn cementowy. Zaczyny cementowe przeznaczone do dużych głębokości powinny zawierać w swoim składzie dodatki lub/i domieszki: podnoszące odporność termiczną, opóźniające wiązanie, obniżające filtrację oraz poprawiające odporność na korozję chemiczną wywołaną działaniem solanek złożowych. Celem badań laboratoryjnych było doskonalenie obecnych oraz opracowanie innowacyjnych receptur zaczynów cementowych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach o temperaturze dennej 130°C – zarówno naftowych, jak i geotermalnych – w rejonie Karpat. Podczas realizacji tematu wykonywano badania laboratoryjne świeżych oraz stwardniałych zaczynów cementowych. Zaczyny cementowe zarabiano wodą wodociągową z dodatkiem chlorku potasu w ilości 3%, 6% i 10% bwow (w stosunku do ilości wody). Do wody zarobowej dodawano kolejno środki odpieniające, regulujące czas wiązania i gęstnienia, upłynniające i obniżające filtrację. Zaczyny cementowe sporządzono z dodatkiem lateksu w ilości 1–1,2% bwoc (w stosunku do masy suchego cementu). Dla poprawy parametrów mechanicznych zastosowano również dodatek nanorurek węglowych oraz grafenu. Pozostałe składniki – mikrosilikę, hematyt i cement – mieszano ze sobą i wprowadzano następnie do wody zarobowej. Wszystkie zaczyny cementowe sporządzano na bazie cementu wiertniczego G (PN-EN ISO 10426-2). Po połączeniu wszystkich składników zaczyn cementowy mieszano przez 30 minut, a następnie wykonywano pomiary laboratoryjne, takie jak: gęstość, rozlewność, odczyty z aparatu Fann, odstój wody, filtracja, czas gęstnienia. Z opracowanych zaczynów cementowych wybrano te o najlepszych parametrach reologicznych, następnie sporządzono z nich próbki kamieni cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 h w środowisku wysokiej temperatury i ciśnienia (warunki otworopodobne). Otrzymane kamienie cementowe poddano badaniom: wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych, porowatości.

EN

When sealing a casing string, a deep borehole requires the use of a specially developed cement slurry adapted to the specific conditions at its bottom, i.e. temperature often exceeding 100°C and reservoir pressure above 60 MPa. Such difficult downhole conditions often caused many problems in the development of appropriate cement slurry compositions used for sealing casing strings. Drilling companies make deeper and more complicated boreholes, more and more often exceeding 3500 m, which during cementing procedures require the use of specially developed formulas of sealing slurries. During cementation procedures at boreholes of considerable depth, a serious problem is to ensure a long conveying time of the cement slurry, which, moreover, should be characterized by good rheological properties, little or no free water and the lowest possible filtration. Therefore, appropriate retardants that are resistant to high temperatures and additives ensuring the appropriate technological parameters of the cement slurry and stone should be selected. As the depth of the borehole increases, the pressure parameters and temperature also increase. Significant depths exceeding 3500 m are associated not only with high temperatures and pressures, but also with the presence of reservoir waters of various mineralization, which greatly affect the hardened cement slurry. Cement slurries intended for great depths should contain additives increasing thermal resistance, delaying setting, lowering filtration and improving resistance to chemical corrosion caused by the action of reservoir brines. The aim of the laboratory research was to improve current and to develop innovative formulas of cement slurries for sealing oil and geothermal boreholes with a bottomhole temperature of 130°C in the Carpathian region. Laboratory tests were carried out on both cement slurries and cement stones obtained from them. The cement slurries were made using tap water with the addition of potassium chloride in the amount of 3, 6 and 10% bwow (in relation to the amount of water). The defoaming agent was successively added to the mixing water, regulating the setting and thickening time, liquefying and reducing filtration. Cement slurries were made with the addition of 1–1.2% latex bwoc (in relation to the weight of dry cement). To improve the mechanical parameters, the addition of carbon nanotubes and graphene was also used. The other ingredients: microsilica, hematite and cement were mixed together and then added to the mixing water. All cement slurries were prepared on the basis of drilling cement G. After all components had been combined, the cement slurry was mixed for 30 minutes, followed by laboratory measurements such as: density, flow, readings from the Fann apparatus, water retention, filtration, thickening time. From among the developed cement slurries, those with the best rheological parameters were selected, then samples of cement stones were prepared from them and hardened for 48 hours in an environment of high temperature and pressure (borehole-like conditions). The obtained cement stones were tested for: compressive strength, bending strength, adhesion to steel pipes, porosity.

4

Brittleness evaluation method of shale based on confining pressure correction

Liu Lifeng, Guan Meng, Zhao Haitao, Wang Haipeng, Gao Tianyu, Jiang Yu

Acta Geophysica

|

2022

|

Vol. 70, no 1

211--223

EN

The influence of confining pressure on the brittleness of shale is very significant, usually with the increase in confining pressure; the shale shows a tendency to change from brittle to plastic. Therefore, the confining pressure correction is an important part of the brittleness evaluation, but it is often neglected in the conventional shale brittleness evaluation methods. This paper proposes a two-step confining pressure correction method to integrate the brittleness evaluation methods of mineral components, elastic parameters, and mechanical parameters and to comprehensively construct a shale brittleness evaluation index based on confining pressure correction. Step 1 zero confining pressure correction: the elastic brittleness index at zero confining pressure is calibrated using the mineral brittleness index to remove the effect of envelope pressure on brittleness and thus represent the intrinsic brittleness characteristics of the rock. Step 2 confining pressure trend correction: the mechanical parameters are used to correct the rock for the trend of confining pressure in order to reasonably characterize the weakening effect of the confining pressure on the brittleness of the rock, and reasonably characterize the transition from brittle to plastic as the confining pressure increases. By applying it to the brittleness evaluation of actual logging data, the evaluation results can truly and objectively characterize the brittleness of rock under in situ confining pressure.

5

Opracowanie receptur zaczynów cementowych do uszczelniania otworów o podwyższonych temperaturach w rejonie Karpat

Kut Łukasz

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 3

200--207

PL

Prace związane z wykonywaniem otworu wiertniczego o dużej głębokości (przekraczającej 3000 m) muszą uwzględnić specyficzne warunki panujące na jego spodzie, tj. temperaturę przekraczającą 90°C oraz ciśnienie powyżej 60 MPa. Tak trudne warunki otworowe nieraz przysparzały wiele problemów w czasie opracowywania odpowiednich składów zaczynów cementowych stosowanych podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych. Z roku na rok firmy wiertnicze wykonują coraz głębsze i bardziej skomplikowane otwory, przekraczające 3000 m, które podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych wymagają zastosowania specjalnie opracowanych receptur zaczynów uszczelniających. W przypadku znacznej głębokości otworu (na której panuje bardzo wysoka temperatura i ciśnienie) poważnym problemem jest zapewnienie długiego czasu przetłaczania zaczynu cementowego, który powinien charakteryzować się niską lepkością, niewielkim lub zerowym odstojem wody oraz jak najniższą filtracją. Należy zatem dobierać odpowiednie środki opóźniające, które są odporne na działanie wysokich temperatur, oraz dodatki zapewniające właściwe parametry technologiczne zaczynu i kamienia cementowego. Wraz ze wzrostem głębokości otworu wiertniczego wzrastają również parametry ciśnienia i temperatury. Wody złożowe (solanki o różnej mineralizacji) w dużym stopniu oddziałują na stwardniały zaczyn cementowy, dlatego zaczyny cementowe przeznaczone do dużych głębokości powinny zawierać w swoim składzie dodatki: podnoszące odporność termiczną, opóźniające wiązanie, obniżające filtrację oraz poprawiające odporność na korozję chemiczną wywołaną działaniem solanek złożowych. Celem badań laboratoryjnych było opracowanie innowacyjnych receptur zaczynów cementowych do uszczelniania otworów o podwyższonych temperaturach (do około 130°C), zarówno naftowych, jak i geotermalnych, w rejonie Karpat. Podczas realizacji tego tematu wykonywano badania laboratoryjne zaczynów cementowych oraz otrzymanych z nich kamieni cementowych. W związku z zainteresowaniem przemysłu pozyskiwaniem energii z innych źródeł niż ropa naftowa i gaz ziemny szerszym zakresem badań laboratoryjnych objęte zostały zaczyny cementowe do uszczelniania otworów geotermalnych o regulowanych parametrach reologicznych, które mogą być użyte w wysokich temperaturach złożowych do uszczelniania głębokich otworów wiertniczych. Zaczyny cementowe zarabiano wodą wodociągową z dodatkiem chlorku potasu w ilości 3%, 6% i 10% bwow (w stosunku do ilości wody). Do wody zarobowej dodawano kolejno środek odpieniający, regulujący czas wiązania i gęstnienia, upłynniający i obniżający filtrację. Zaczyny cementowe sporządzono z dodatkiem lateksu w ilości 10% i stabilizatora lateksu w ilości 1% bwoc (oba składniki w stosunku do masy suchego cementu). Pozostałe składniki: mikrocement (nanocement), mikrosilikę, hematyt i cement mieszano ze sobą i wprowadzano następnie do wody zarobowej. Wszystkie zaczyny cementowe sporządzano na bazie cementu wiertniczego G. Po połączeniu wszystkich składników zaczyn cementowy mieszano przez 30 minut, a następnie wykonywano pomiary laboratoryjne takie jak: gęstość, rozlewność, odczyty z aparatu Fann, odstój wody, filtrację, czas gęstnienia. Z opracowanych zaczynów cementowych wybrano te o najlepszych parametrach reologicznych, następnie sporządzono z nich próbki kamieni cementowych. Zaczyny cementowe wiązały przez 48 h w środowisku wysokiej temperatury i ciśnienia (warunki otworopodobne). Otrzymane kamienie cementowe poddano badaniu: wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie, przyczepności do rur stalowych oraz porowatości.

EN

Works related to the drilling of a deep borehole must take into account the specific conditions at its bottom. This applies especially to high temperatures, exceeding 90–100°C, and pressures of 60–80 MPa. Such difficult downhole conditions have often posed many problems when developing appropriate compositions of cement slurries used for sealing columns of casing pipes. With each passing year, drilling companies make deeper and more complicated boreholes, more and more often exceeding 3000 m, which require the use of specially developed recipes of cement slurries when sealing the casing column. In deep boreholes (with very high temperature and pressure), a serious problem is to ensure a long pumping time of the cement slurry, which should be characterized by low viscosity, little or no free water and the lowest filtration possible. Therefore, it is necessary to select appropriate retardants that are resistant to high temperatures and additives ensuring the appropriate technological parameters of the slurries and cement stone. Pressure and temperature parameters increase with the depth of the borehole. Reservoir waters (brines of different mineralization) largely affect the hardened cement slurry, therefore cement slurries intended for deep boreholes should contain in their composition additives that increase thermal resistance, delay setting, lower filtration and improve resistance to chemical corrosion caused by the action of brines reservoir. The aim of the laboratory research was to develop innovative formulas of cement slurries for sealing boreholes, both crude oil and geothermal, with increased temperatures (up to about 130°C) located in the Carpathian region. During the implementation of the topic, laboratory tests were carried out on both cement slurries and cement stones obtained from them. Due to the industry’s interest in acquiring energy from sources other than crude oil and natural gas, a broader scope of laboratory tests covered cement slurries for sealing geothermal boreholes with controlled rheological parameters, which can be used at high reservoir temperatures to seal deep boreholes. The cement slurries were prepared with tap water with the addition of potassium chloride in the amount of 3, 6 and 10% bwow (in relation to the amount of water). The following agents were successively added to the mixing water: defoaming, adjusting the setting and thickening time, plasticizing and reducing filtration. Cement slurries were made with the addition of 10% latex and a latex stabilizer in the amount of 1% bwoc (both components in relation to the weight of dry cement). The other ingredients: microcement (nanocement), microsilica, hematite and cement were mixed together and then added to the mixing water. All cement slurries were prepared on the basis of drilling cement G. When all components blended, the cement slurry was mixed for 30 minutes followed by laboratory measurements such as: density, fluidity, readings from the Fann apparatus, water retention, filtration, thickening time. From among the developed cement slurries, those with the best rheological parameters were selected, then samples of cement stones were prepared from them. Cement slurries were cured for 48 hours in an environment of high temperature and pressure (downhole conditions). The obtained cement stones were tested for: compressive strength, bending strength, porosity, adhesion of cement stone to steel pipes.

6

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.

7

Wpływ węzłów na parametry mechaniczne lin stosowanych w sprzęcie chroniącym przed upadkiem z wysokości

Baszczyński Krzysztof

Bezpieczeństwo Pracy : nauka i praktyka

|

2021

|

nr 3

20-23

PL

W indywidualnym sprzęcie chroniącym przed upadkiem z wysokości są stosowane elementy włókiennicze, do których należą głównie liny i taśmy o różnej konstrukcji, wykonane z różnych surowców. Przykładami takiego sprzętu są poziome i pionowe liny kotwiczące, urządzenia samozaciskowe z giętkimi prowadnicami, amortyzatory włókiennicze, linki bezpieczeństwa itp. Na szczególną uwagę zasługują składniki sprzętu zawierające liny włókiennicze o długości do kilkudziesięciu metrów, ze względu na ich wpływ na przebieg powstrzymywania spadania. W przypadku sprzętu stosowanego podczas uprawiania sportu i rekreacji, ale również w warunkach przemysłowych, np. w arborystyce, użycie lin wiąże się często z wykonywaniem węzłów. Ze względu na wpływ takich konstrukcji na bezpieczeństwo ludzi, w CIOP-PIB w 2020 r. podjęto badania parametrów mechanicznych lin włókienniczych z węzłami różnych rodzajów. W artykule zaprezentowano badania lin włókienniczych o różnej konstrukcji w zakresie zdolności zaciskania węzłów. Parametr K, wyznaczony w tych badaniach odnosi się do pewności zawiązania węzła na linie włókienniczej, tzn. uniemożliwienia samoczynnego luzowania. Przedstawiono badania dynamiczne zachowania lin włókienniczych zakończonych pętlami z trzema typami węzłów. Uzyskane wyniki pokazały, że zakończenia w postaci pętli z węzłem pochłaniają istotnie więcej energii kinetycznej niż prosty odcinek liny włókienniczej podczas powstrzymywania spadania z wysokości. Zaprezentowano również badania wpływu węzłów na siłę zrywającą lin włókienniczych. Wyniki wskazują, że pętla z węzłem może mieć siłę zrywającą, np. o 50% mniejszą niż prosty odcinek liny, na którym została utworzona.

EN

Textile elements, including mainly ropes and webbings of different designs, made of various raw materials, are used in personal equipment protecting against falls from a height. The examples of such equipment are horizontal and vertical anchor lines, self-locking devices on a flexible anchor lines, textile energy absorbers, lanyards, etc. Particular attention should be paid to the components of such equipment containing fibre ropes of up to several dozen meters length, due to their impact on the course of the fall arrest. In the case of equipment used in sports and recreation, but also in industrial conditions, e.g. in arboristics, the use of ropes is often associated with the formation of knots. Due to the impact of such structures on human safety, a study of the mechanical parameters of fibre ropes with knots of different types was undertaken in CIOP-PIB in 2020. The paper presents tests of fibre ropes of different design in terms of knotability ratio. Parameter K, as determined in these tests, refers to the certainty of tying a knot on a fibre rope, i.e. the impossibility of its self-loosening. Dynamic studies of the performance of fibre ropes ending in loops with three types of knots are presented. The results showed that rope endings in the form of a loop with a knot absorb significantly more kinetic energy than a straight section of a fibre rope when arresting a fall from a height. Studies of the effect of knots on the breaking force of fibre ropes were also presented. The results indicate that the breaking force in the case of a loop with a knot can be e.g. 50% lower than that characterizing the straight section of the rope on which it was formed.

8

Dobór materiałów wiążących w celu poprawy wytrzymałości kamieni cementowych z zaczynów emulsyjnych

Kut Łukasz

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 3

154--161

PL

Technologia uszczelniania przestrzeni pierścieniowej pomiędzy kolumną rur okładzinowych a ścianą otworu wiertniczego oparta jest głównie na zaczynach cementowych lub cementowo-lateksowych na bazie wody słodkiej lub wody zasolonej. Takie zaczyny uszczelniające sprawdzają się podczas zabiegów cementacyjnych w otworach odwiercanych płuczką wodnodyspersyjną. Jednak coraz częściej otwory wiertnicze wykonywane są przy użyciu płuczki inwersyjnej (olejowodyspersyjnej), np. Kutno, Tyczyn, Kramarzówka. Płuczki te mogą być stosowane do wiercenia otworów w prawie każdych warunkach geologicznych. Użycie tego typu płuczki niesie wiele pozytywnych aspektów, jednak zdarzają się też negatywne. Jedną z niedogodności jest pozostawianie na ścianach otworu wiertniczego trudnego do usunięcia osadu, co w konsekwencji może mieć wpływ na nieskuteczne uszczelnienie kolumny rur okładzinowych. Obecność tego rodzaju płuczki wiertniczej i jej osadów w otworze podczas uszczelniania kolumny rur okładzinowych wymaga zastosowania specjalnie opracowanych zaczynów cementowych z dodatkiem oleju. Pierwsze próby sporządzenia zaczynów cementowych przygotowanych na bazie płynu woda w oleju wykazały, że nie jest to łatwe do osiągnięcia, ale jednak możliwe. Otrzymano zaczyny cementowe o dobrych parametrach reologicznych, natomiast parametry mechaniczne kamieni cementowych były niskie. Celem badań laboratoryjnych było więc opracowanie zaczynów cementowych sporządzonych na bazie różnych spoiw wiążących do uszczelniania kolumn rur okładzinowych po zastosowaniu płuczki inwersyjnej, z których można by uzyskać kamienie cementowe o podwyższonych parametrach wytrzymałościowych. Obecność oleju w składzie zaczynu cementowego może wpłynąć na jego większą kompatybilność z pozostawionymi na ścianach otworu osadami, a co za tym idzie – także na skuteczniejsze uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej. Jako cieczy zarobowej użyto wody wodociągowej, do której dodawano kolejno: środek powierzchniowo czynny (SPC) oraz cement, mieszaninę cementów lub cementu z innym spoiwem. Po ujednorodnieniu mieszaniny dodawano do niej olej wymieszany z emulgatorem. Po połączeniu wszystkich składników zaczyn cementowy mieszano przez 30 minut, a następnie wykonywano pomiary laboratoryjne: gęstości, parametrów reologicznych, filtracji, czasu wiązania, elektrycznej stabilności emulsyjnej. Z wybranych zaczynów sporządzono próbki kamieni cementowych. Próbki te utwardzano i przetrzymywano w dwóch różnych temperaturach: 25°C oraz 120°C. Otrzymane kamienie cementowe poddano badaniu: wytrzymałości na ściskanie, przyczepności do rur stalowych, porowatości, przepuszczalności dla gazu. Badania wykazały, że zastosowanie cementów glinowo-wapniowych lub ich mieszanin z innym spoiwem wpłynęło pozytywnie na parametry technologiczne zaczynów i kamieni cementowych. Użycie tego rodzaju cementów i spoiw doprowadziło do obniżenia filtracji oraz wzrostu elektrycznej stabilności emulsyjnej zaczynów cementowych w porównaniu do powszechnie stosowanych cementów portlandzkich. Ujednorodnienie mieszaniny oraz wspólne łączenie się poszczególnych dodatków nie stwarzało większych trudności. Również otrzymane kamienie cementowe odznaczały się dobrymi parametrami mechanicznymi (Maghrabi et al., 2011; Dębińska, 2012; Kremieniewski, 2012, 2013; Vipulanandan i Krishnamoorti, 2013).

EN

Sealing technology during the sealing of the annular space between the casing column and the borehole wall mainly used cement slurries or latex cement slurries based on freshwater or brackish water. Such cement slurries work well during cementation operations in holes drilled with water-based drilling mud. In the oil industry, more and more often boreholes are drilled using inversion mud (oil-based mud), e.g. Kutno, Tyczyn, Kramarzówka. These muds can be used to drill holes in almost any geological conditions. The use of this type of mud has many advantages and benefits, however, there are also negative aspects. One of the disadvantages is the difficulty of removing mud cake on the walls of the borehole, which may affect the ineffective sealing of the casing column. The presence of this type of drilling mud and its filter cakes in the hole, when sealing the column of casing pipes, requires the use of specially developed cement slurries with the addition of oil. First attempts to prepare cement slurries based on liquid water-in-oil showed that this is not easy to achieve but not impossible. Cement slurries with good technological parameters were obtained, however, the mechanical parameters of cement stones were low. The aim of the presented research was to develop cement slurries based on various binders, used to seal the casing columns after the use of an invert emulsion drilling mud, from which we will obtain stones with increased strength parameters. The presence of oil in the composition of the cement slurry may affect its greater compatibility with mud cake on the walls of the borehole and more effective sealing of the annular space. The freshwater played the role of the slurry. The dispersant, surfactant, cement, a mixture of types of cement or cement with another binder were then added. The oil mixed with the emulsifier was added after homogenizing the mixture. Once all the components were combined, the cement slurry was mixed for 30 minutes and their technological parameters such as density, rheological parameters, filtration, setting time and electrical stability were examined. Cement stone test samples were prepared from selected cement slurries. These samples were cured and hydrated at two different temperatures: 25°C and 120°C. The compressive strength and adhesion to steel pipes tests, porosity and gas permeability were performed for the obtained cement stones. The tests showed that the use of calcium-aluminum types of cement or their mixtures with other binders had a positive effect on the technological parameters of the slurries and cement stones. The use of this type of cement and binders resulted in a decrease of filtration and an increase in the electrical emulsion stability of cement slurries compared to the Portland types of cement. The homogeneity of the mixture and the combination of additives did not pose major difficulties. The obtained cement stones had good mechanical parameters (Maghrabi et al., 2011; Dębińska, 2012; Kremieniewski, 2012, 2013; Vipulanandan and Krishnamoorti, 2013).

9

Poprawa wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego z zaczynów lekkich

Kremieniewski Marcin

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2019

|

nr 227

1--286

PL

Efektywność uszczelnienia otworu wiertniczego jest w głównej mierze uzależniona od prawidłowo wykonanego zabiegu cementowania i odpowiednio zaprojektowanej receptury zaczynu cementowego. Jest to szczególnie istotne w przypadku zaczynów przeznaczonych do uszczelnienia kolumn rur okładzinowych posadowionych w rejonach niskiego ciśnienia złożowego lub w strefach chłonnych. Na przełomie ostatnich lat technologia cementowania nie uległa większym zmianom, jednak coraz większe wymagania dotyczące jakości uszczelnienia otworu wymusiły wprowadzanie innowacji w składach receptur zaczynów cementowych. Jest to widoczne w przypadku zaczynów o obniżonej gęstości, których stosowanie pozwala zmniejszyć wartość ciśnienia hydrostatycznego w czasie cementowania, dzięki czemu można zapobiec ucieczce cementu w strefy chłonne. Jednak opracowanie tego rodzaju zaczynu jest problematyczne ze względu na konieczność uzyskania wymaganej wytrzymałości po krótkim czasie wiązania. W początkowym okresie hydratacji płaszcz cementowy posiada niskie wartości parametrów mechanicznych i nabiera odpowiedniej wytrzymałości dopiero w późniejszym czasie wiązania. Obecnie widoczny jest trend do skracania czasu oczekiwania na pomiary geofizyczne po zatłoczeniu i związaniu cementu, co przede wszystkim dyktowane jest względami ekonomicznymi (skrócenie czasu oczekiwania na realizację kolejnych etapów wiercenia). Zbyt wczesne wykonanie pomiarów stanu zacementowania może skutkować uzyskaniem niemiarodajnego obrazu stanu zacementowania otworu. Ponadto płaszcz cementowy powstały z zaczynu lekkiego może ulec mikrodestrukcji podczas realizacji dalszych prac po cementowaniu, w efekcie czego mogą pojawić się mikroprzepływy mediów gazowych w przestrzeni pierścieniowej. Przedstawione w niniejszej pracy receptury zaczynów lekkich o podwyższonej wczesnej wytrzymałości mechanicznej charakteryzują się wysoką wartością wytrzymałości na ściskanie w początkowym okresie hydratacji, co przyczynia się zarówno do poprawy efektywności uszczelniania, jak również do uzyskania faktycznego obrazu stanu zacementowania podczas pomiarów geofizycznych, co było kwestią dyskusyjną podczas stosowania dotychczasowych receptur. W publikacji zaprezentowano wyniki badań nad poprawą i zwiększeniem wczesnej wytrzymałości mechanicznej płaszcza cementowego powstałego z lekkich zaczynów cementowych. W trakcie realizacji pracy wykorzystano zarówno dotychczas stosowane, jak i nowe dodatki i domieszki pozwalające na skrócenie czasu hydratacji zaczynu oraz na wzrost wczesnej wytrzymałości mechanicznej tworzącego się płaszcza cementowego. Badania czasu wiązania i wczesnej wytrzymałości mechanicznej otrzymanego stwardniałego zaczynu cementowego przeprowadzono dla zaczynów przeznaczonych do stosowania w określonych warunkach otworowych. Wykonano również badania parametrów świeżego zaczynu, które wpływają na efektywność uszczelniania kolumn rur okładzinowych. Opracowano grupę nowych receptur zaczynów lekkich, charakteryzujących się podwyższonymi wartościami wytrzymałości mechanicznej po krótkim czasie wiązania. Dzięki temu możliwe jest prowadzenie pomiarów geofizycznych po znacznie krótszym czasie niezbędnym do związania zaczynu, przy jednoczesnym utrzymaniu na wymaganym poziomie pozostałych parametrów technologicznych, co przyczynia się do poprawy stanu uszczelnienia otworu wiertniczego.

EN

The effectiveness of sealing the borehole is mainly dependent on properly carried out cementing and a properly designed cement slurry recipe. This is particularly important in the case of slurries intended for sealing columns of casing pipes mounted in areas of low reservoir pressure or in absorbent zones. Cement technology hasn’t changed much in recent years, but the increasing demand for borehole seal quality has forced the introduction of continuous innovations in cement slurry recipes. This is visible in the case of slurries with reduced density, the use of which reduces the value of hydrostatic pressure during cementation, so that cement slurry can escape into absorbent zones. However, the development of this type of cement slurry is problematic due to the need to obtain the required compressive strength after a short setting time. In the initial hydration period, the cement sheath has low mechanical parameters and acquires adequate strength only at a later setting time. Currently, there is a trend to shorten the waiting time for geophysical measurements after cement slurry crowding and setting, which is primarily dictated by economic considerations (shortening the waiting time for subsequent drilling stages). Too early cement bond logging may result in not obtaining a reliable picture of the cement state of the borehole. In addition, the cement sheath resulting from lightweight cement slurry may undergo micro-destruction during the implementation of further works after cementing, the result of which may be the occurrence of micro-flows of gaseous media through the cement sheath. The lightweight cement slurry recipes presented in the paper have an increased early mechanical strength and characterized by a high value of compressive strength in the initial hydration period, which contributes both to improving the sealing efficiency as well as to obtaining an actual picture of the cement state during geophysical measurements, which was a questionable issue when used existing recipes. The publication presents the results of research on improving and increasing the early mechanical strength of a cement sheath formed from lightweight cement slurries. During the implementation of the work, both previously used and new additions and admixtures were used, which allowed to reduce the hydration time of the cement slurry and to increase the early mechanical strength of the cement sheath. Tests for setting time and early mechanical strength of the obtained hardened cement slurry were carried out for slurries intended for use in specific well conditions. Tests for fresh cement slurry parameters that affect the sealing efficiency of the casing pipe columns were also carried out. A group of new lightweight cement slurry recipes was developed, characterized by increased values of mechanical strength after a short setting time. Thanks to this, it is possible to conduct geophysical measurements after a much shorter time necessary to bind the cement slurry, while maintaining the required level of other technological parameters, which helps to improve the sealing condition of the borehole.

10

Badania laboratoryjne nad opracowaniem emulsyjnych zaczynów cementowych typu woda w oleju

Kut Łukasz

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 4

214--221

PL

Dotychczas w Polsce żadne laboratorium nie prowadziło szczegółowych badań nad opracowaniem zaczynów cementowych sporządzonych na bazie płynu olej w wodzie, jak i woda w oleju. W przemyśle naftowym coraz częściej otwory wiertnicze wykonywane są przy użyciu płuczki inwersyjnej. Zastosowanie tego typu płuczki ma wiele pozytywnych aspektów, jednak zdarzają się też te negatywne. Jedną z niedogodności jest pozostawianie na ścianach otworu wiertniczego trudnego do usunięcia osadu, co w konsekwencji może wpływać na nieskuteczne uszczelnienie kolumny rur okładzinowych. Celem badań laboratoryjnych było więc opracowanie zaczynów cementowych sporządzonych na bazie różnych spoiw wiążących do uszczelniania kolumn rur okładzinowych po zastosowaniu płuczki inwersyjnej. Obecność oleju w składzie zaczynu cementowego może wpłynąć na jego większą kompatybilność z pozostawionymi na ścianach otworu osadami, a co za tym idzie – na skuteczniejsze uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej. Jako cieczy zarobowej użyto wody wodociągowej, do której dodawano kolejno upłynniacz, środek powierzchniowo czynny (SPC) oraz cement. Po ujednorodnieniu mieszaniny dodawano do niej olej wymieszany z emulgatorem. Po połączeniu wszystkich składników zaczyn cementowy mieszano przez 30 minut, a następnie wykonywano pomiary laboratoryjne, takie jak: gęstość; parametry reologiczne; filtracja; czas wiązania; elektryczna stabilność emulsyjna. Z wybranych zaczynów sporządzono próbki kamieni cementowych. Próbki te utwardzano i przetrzymywano w dwóch różnych temperaturach: 25°C oraz 120°C. Otrzymane kamienie poddano badaniu: wytrzymałości kamienia cementowego na ściskanie; przyczepności kamienia cementowego do rur stalowych. Przeprowadzone badania wykazały, że pod względem parametrów reologicznych zaczynów cementowych lepszy okazał się cement glinowo-wapniowy od cementów portlandzkich. Zastosowanie tego cementu wpłynęło na obniżenie filtracji oraz znaczny wzrost elektrycznej stabilności emulsyjnej zaczynów cementowych. Ujednorodnienie mieszaniny oraz wspólne łączenie się poszczególnych dodatków nie stwarzało większych trudności. Jedynym mankamentem były niskie wartości otrzymanych parametrów kamieni cementowych, dlatego też istotne jest prowadzenie dalszych badań nad doborem odpowiednich receptur (Dębińska, 2012; Kremieniewski, 2012, 2013; Vipulanandan i Krishnamoorti, 2013).

EN

So far, no laboratory in Poland, has conducted detailed research on the development of oil-in-water and water-in-oil cement slurries. In the oil industry, more and more boreholes are often drilled using an inversion mud. The use of this type of mud has many advantages and benefits, however, there are also negative aspects. One of the disadvantages is the difficulty to remove mud cake from the walls of the borehole, which may affect the sealing of the casing column. The aim of the research being presented, was to develop cement slurries, prepared based on various binders, used to seal the casing columns after the use of an invert emulsion drilling mud. The presence of oil in the composition of the cement slurry may affect its greater compatibility with the mud cake on the walls of the borehole and more effective sealing of the annular space. Sweet water played the role of the slurry. The dispersant, surfactant and cement were then added. After homogenizing the mixture, the oil mixed with the emulsifier was added. After combining all the components, the cement slurry was mixed for 30 minutes and the technological parameters such as density, rheological parameters, filtration, setting time and electrical stability were examined. Cement stone test samples were prepared from selected cement slurries. These samples were cured and hydrated at two different temperatures: 25°C and 120°C. The compressive strength and adhesion to steel pipes tests were performed for obtained cement stones. The conducted tests showed that better rheological parameters were obtained for aluminium-calcium cement in comparison to Portland. The use of this cement reduced the filtration and resulted in a significant increase in the electric emulsion stability of cement slurries. The homogeneity of the mixture and the combination of additives did not pose major difficulties. Parameters of the obtained cement stones were low, therefore it is important to conduct further research on the selection of appropriate recipes (Dębińska, 2012; Kremieniewski, 2012, 2013; Vipulanandan i Krishnamoorti, 2013).

11

Komputerowo wspomagane wyznaczanie nośności opakowań z tektury falistej. Cz. 3. Laboratoryjno-numeryczna procedura identyfikacji sprężystych parametrów materiałowych tektury falistej

Garbowski T., Garbowska L.

Przegląd Papierniczy

|

2018

|

R. 74, nr 9

577--585

PL

Wiarygodne szacowanie nośności konstrukcji z papieru oraz tektury (np. pudła klapowe, SRP/RRP itp.) oparte jest przede wszystkim na precyzyjnie zidentyfikowanym zestawie parametrów wytrzymałościowych oraz odpowiednim modelu matematycznym z poprawnie sformułowanymi równaniami konstytutywnymi materiału. W niniejszej pracy zestawiono i omówiono techniki doboru odpowiednich metod identyfikacji parametrów materiałowych tektury falistej. Problem ten jest szczególnie ważny w przypadku testów wytrzymałościowych tektury falistej, ponieważ w laboratorium najczęściej mierzone są przemieszczenia i/lub wytężenia próbek tektury o różnych kształtach i wymiarach, a nie bezpośrednio szukane parametry materiałowe, które wyznacza się a posteriori zrównań matematycznych. Ponadto, konstytutywny opis tektury falistej zawiera aż kilkanaście parametrów materiałowych, przez co wyselekcjonowanie odpowiednich testów laboratoryjnych niezbędnych do ich wyznaczenia jest dodatkowo utrudnione. W poprzednich artykułach cyklu omówiono zagadnienia dotyczące warunków pracy tektury, sprawdzono wpływ procesów przetwórczych na wytrzymałość tektury oraz opisano metody sprawdzania przydatności testów laboratoryjnych do identyfikacji w oparciu o analizę wrażliwości. W bieżącym artykule porównano skuteczność wykorzystania algorytmów optymalizacji i metod odwrotnych w procesie identyfikacji parametrów materiałowych tektury falistej. Porównano i zestawiono również wyniki identyfikacji dla różnych kombinacji zestawów badań laboratoryjnych.

EN

Reliable estimation of the bearing capacity of paper and board structures (e.g. flap boxes, SRP / RRP, etc.) is based primarily on a precisely identified set of strength parameters and an appropriate mathematical model with correctly formulated material constitutive equations. In this paper, techniques for selection of appropriate methods for identification of corrugated board material parameters are presented and discussed. This problem is particularly important in the case of strength tests of corrugated board, because in the laboratory the displacements and / or strains of board samples of various shapes and sizes are most often measured, and not directly the material parameters, that are determined a posteriori from mathematical equations. In addition, the constitutive description of corrugated board contains dozen material parameters, which makes it difficult to select the appropriate laboratory tests, necessary to determine them. In the previous articles of the series, issues related to the work conditions of board were discussed, the impact of material processing on the strength of board was examined and methods for testing the suitability of laboratory tests for identification based on sensitivity analysis were described. The current article examines the effectiveness of using optimization algorithms and inverse methods in the process of identification of corrugated board material parameters. The identification results for various combinations of laboratory tests were also compared and summarized.

12

Komputerowo wspomagane wyznaczanie nośności opakowań z tektury falistej. Cz. 1. Wpływ zgniecenia tektury falistej na jej podstawowe parametry

Garbowski T., Czelusta I., Graczyk Ł.

Przegląd Papierniczy

|

2018

|

R. 74, nr 6

381--388

PL

Niniejsza praca rozpoczyna cykl publikacji dotyczących numerycznego (komputerowego) wyznaczania nośności opakowań z tektury falistej. Zagadnienia przedstawione w tym i kolejnych artykułach związane są bezpośrednio lub pośrednio z procesem określania maksymalnej siły, jaką można obciążyć pojedyncze pudło klapowe lub fasonowe. W pracy podjęto tematykę związaną z wpływem procesów produkcyjnych (tj. kaszerowanie, nadruk, wykrajanie, bigowanie itp.) na podstawowe parametry tektury falistej. Przedstawiono wyniki testów wytrzymałościowych przeprowadzonych w akredytowanym laboratorium Aquila Września Sp. z o.o. we współpracy z Politechniką Poznańską oraz firmą FEMat Sp. z o.o., która dostarczyła oprogramowanie i część urządzeń. Sprawdzono wpływ kontrolowanego zgniecenia arkuszy 3- i5-war-stwowej tektury falistej na wyniki następujących testów: a) odporność na zgniatanie kolumnowe; b) sztywność na zginanie; c) sztywność na skręcanie; d) sztywność na ścinanie poprzeczne. W kolejnych artykułach przyjrzymy się standardowym i nowym metodom wyznaczania podstawowych parametrów tektury falistej, sprawdzimy jaki jest wpływ stabilności paneli na nośność pudeł i pokażemy procedury numerycznego wyznaczania indeksu BCT opakowań z tektury falistej.

EN

This work begins a series of publications on the numerical (computer) estimation of the load-bearing capacity of corrugated board packaging. Issues presented in this and subsequent articles are related directly or indirectly to the process of determining the maximum force that can be imposed on a single flap or shaped box. In this work, the issues related to the influence of post-production processes (i.e. laminating, printing, stamping, creasing, etc.) on the basic parameters of cardboard are presented. The paper presents the results of stress tests carried out in the accredited laboratory Aquila Września Sp. z o. o. in cooperation with the Poznan University of Technology and FEMat Sp. z o.o. that provided software and some of the devices. The effect of controlled crashing of 3 and 5 layered corrugated board on the following test results was checked: a) edge crush test; b) bending stiffness test; c) torsional stiffness test; d) shear stiffness test. In subsequent works, we will take a look at the standard and novel testing methods for the basic cardboard parameters determination, next we will check what is the impact of panel stability on the load capacity of boxes and then we will show the procedures for numerical estimation of the BCT index of corrugated board packaging

13

Komputerowo wspomagane wyznaczanie nośności opakowań z tektury falistej. Cz. 2. Analiza wrażliwości w wybranych testach laboratoryjnych tektury falistej

Garbowski T., Garbowska L.

Przegląd Papierniczy

|

2018

|

R. 74, nr 8

503--508

PL

W procesie numerycznego (komputerowego) wyznaczania nośności opakowań z tektury falistej bardzo ważnym krokiem jest precyzyjne wyznaczenie parametrów materiałowych tektury. Ponieważ tektura falista jest materiałem charakteryzującym się dużą heterogenicznością, ortotropią oraz wyraźną zależnością od wilgotności i temperatury, określenie jej mechanicznych parametrów wymaga wykonania wielu testów laboratoryjnych. W zależności od wybranego modelu konstytutywnego, opisującego tekturę falistą, ilość parametrów niezbędnych do jej poprawnego określenia waha się od kilku do kilkudziesięciu. W niniejszej pracy wykorzystano analizę wrażliwości, pozwalającą ocenić jakościowo i ilościowo, które testy laboratoryjne mogą posłużyć do wyznaczenia podstawowych parametrów tektury falistej. Przedstawiono wyniki symulacji komputerowych, wykonanych z wykorzystaniem modeli analityczno-numerycznych następujących testów: BNT – sztywność w teście czteropunktowego zginania, ECT – test krawędziowego zgniatania, TST – test skręcania tektury oraz SST – test skręcania ze ścinaniem transwersalnym tektury. W pracy porównano i zestawiono wrażliwości wyników pomiarów wybranych testów laboratoryjnych na drobne zmiany podstawowych parametrów mechanicznych tektury oraz na zmiany wymiarów próbek. Przedstawione wyniki pozwalają jednoznacznie ocenić przydatność typowych oraz nowych lub zmodyfikowanych testów laboratoryjnych w procesie identyfikacji parametrów materiałowych tektury. W kolejnej pracy autorzy przedstawią metody identyfikacji parametrów materiałowych tektury falistej, opartych na wybranych testach laboratoryjnych, symulacjach komputerowych oraz analizach odwrotnych (ang. inverse analysis).

EN

In the numerical (computer) process of determining the load-bearing capacity of corrugated board packaging, a very important step is the precise determination of the material parameters of the board. Because corrugated cardboard is a material characterized by high heterogeneity, orthotropy and a clear dependence on humidity and temperature, the determination of its mechanical parameters requires many laboratory tests. Depending on the chosen constitutive model describing the corrugated cardboard, the number of parameters necessary for its correct description varies from several to a few dozen. In this work, a sensitivity analysis was used to assess qualitatively and quantitatively which laboratory tests can be used to determine the basic parameters of corrugated board. The results of computer simulations made with the use of analytical and numerical models of the following tests are presented: BNT – stiffness in the fourpoint bending test, ECT – edge crush test, TST – cardboard twisting test and SST – cross-cutting corrugation test. The work compares the sensitivity of measurements of selected tests to minor perturbations of the basic mechanical parameters of cardboard. The presented results allow to unambiguously assess the usefulness of typical and new laboratory tests in the process of identification of cardboard material parameters. In the next paper, the authors will present a method to identify material parameters of corrugated board, based on selected laboratory tests, computer simulations and inverse analysis.

14

Wpływ środków regulujących czas wiązania na parametry reologiczne zaczynu cementowego

Kremieniewski M.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 11

828--838

PL

W artykule przedstawiono wpływ środków regulujących czas wiązania na parametry reologiczne zaczynu cementowego. Dodatek lignosulfonianów stosowany jest do wydłużenia czasu wiązania zaczynu cementowego. Środek ten wykorzystuje się przy projektowaniu zaczynów przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych posadowionych na znacznych głębokościach, gdzie występuje wysoka temperatura na dnie otworu. Wskutek podwyższonej temperatury hydratacja zaczynu cementowego przebiega znacznie szybciej, co wymusza stosowanie dodatków wydłużających czas wiązania w celu bezpiecznego wtłoczenia zaczynu w uszczelnianą przestrzeń pierścieniową i pozarurową. Z kolei do skrócenia czasu wiązania zaczynu cementowego najczęściej wykorzystywanym środkiem przyspieszającym jest chlorek wapnia. Czas wiązania wymaga skrócenia z uwagi na względy ekonomiczno-technologiczne, począwszy od skrócenia czasu potrzebnego na wiązanie zaczynu i przejścia do dalszych prac wiertniczych, a skończywszy na wyeliminowaniu ewentualności wtargnięcia medium gazowego w strukturę wiążącego zaczynu cementowego. Stosowanie dodatków regulujących czas wiązania zaczynu cementowego nie pozostaje bez znaczenia dla jego parametrów reologicznych. Podczas realizowanych prac badawczych, których celem było określenie wpływu opóźniaczy i przyspieszaczy na parametry reologiczne zaczynu, wykorzystano dodatek lignosulfonianu (opóźniacza) w ilości od 0,1% do 0,3% (bwoc) oraz dodatek chlorku wapnia (przyspieszacza) w ilościach od 1% do 3% (bwoc). Następnie wykonano badania podstawowych parametrów technologicznych zaczynów cementowych, badania parametrów reologicznych, wyznaczono określone modele reologiczne, wykreślono krzywe płynięcia i na podstawie uzyskanych danych omówiono wpływ stosowania wytypowanych dodatków na parametry reologiczne zaczynu cementowego.

EN

The article presents the impact of measures to regulate the setting time on the rheological parameters of cement slurry. The addition of lignosulfonates is used to extend the setting time of cement paste. This agent is used in the design of cement slurries intended for sealing casing pipe columns set at considerable depths, where there is a high temperature at the bottom of the hole. Due to the elevated temperature, the hydration of the cement paste proceeds much faster, which forces the use of additives that extend the setting time to safely enter the grout into the sealed annular and non-annular space. On the other hand, in order to reduce the bonding time of cement paste, the most commonly used accelerator is calcium chloride. The setting time requires shortening due to economic and technological considerations, ranging from the shortening of the time needed to set the grout and the transition to further drilling work, ending with the elimination of the possibility of gaseous medium intrusion into the binding cement slurry. The use of additives regulating the setting time of cement paste is not without significance for its rheological parameters. During the research work aimed at determining the influence of retarders and accelerators on the rheological parameters of the slurry, the addition of lignosulfonate (retarder) in an amount of 0.1 to 0.3% (bwoc), and calcium chloride (accelerator) in quantities from 1 to 3% (bwoc) were used. Then, the basic technological parameters of cement slurries were tested, rheological parameters were examined, specific rheological models were determined, flow curves were plotted and based on the obtained data the effect of using selected additives on rheological parameters of cement paste was discussed.

15

Badania nad możliwością zastosowania cementów specjalnych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych

Kut Ł.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 2

96--105

PL

Uszczelnienie kolumn rur okładzinowych wymaga zastosowania zaczynów cementowych o odpowiednio dobranych parametrach reologicznych, zerowym odstoju wody oraz o właściwym dla danej głębokości czasie gęstnienia. Również powstały po związaniu stwardniały kamień cementowy powinien odznaczać się wysokimi parametrami mechanicznymi i jak najmniejszą przepuszczalnością dla gazu. Bardzo istotne jest prowadzenie szczegółowych badań nad doborem odpowiednich receptur zaczynów do warunków geologicznych, jakie panują w danym rejonie na dnie otworu wiertniczego. Opracowanie odpowiednich składów wymaga realizowania innowacyjnych badań laboratoryjnych nad doborem odpowiednich rodzajów środków chemicznych i materiałów uszczelniających, wpływających na polepszenie parametrów mechanicznych otrzymanych z nich kamieni cementowych. Celem zaprezentowanych w artykule badań była analiza możliwości zastosowania cementów specjalnych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych oraz wynikających z tego różnic. Z wybranych do badań składów dotychczas stosowanych w przemyśle opracowano analogiczne receptury, jednak na bazie dwóch różnych cementów specjalnych. Podjęto również wstępne próby sporządzenia zaczynów cementowych na bazie wody i oleju. Zaczyny cementowe oraz otrzymane z nich próbki kamieni cementowych poddano badaniom technologicznym w celu określenia wpływu różnych cementów na ewentualne rozbieżności w wynikach. Zastosowanie w składach zaczynów cementowych spoiw wiążących dotychczas wykorzystywanych głównie w budownictwie pokazało możliwości wynikające z takiego rozwiązania oraz poszerzyło wiedzę na ten temat. Ponadto użycie w składach zaczynów cementowych dodatków o zróżnicowanej wielkości uziarnienia wpłynęło dodatkowo na lepsze wypełnienie przestrzeni międzyziarnowej matrycy cementowej oraz na zmniejszenie przepuszczalności kamieni cementowych. Zinterpretowanie uzyskanych wyników badań laboratoryjnych pozwoli na wytypowanie odpowiednich składów zaczynów cementowych na bazie cementów specjalnych, mogących znaleźć zastosowanie podczas uszczelniania otworów wiertniczych po użyciu różnych płuczek wiertniczych [3, 9–11].

EN

Sealing casing requires the use of cement slurries with appropriate rheological parameters, zero free water and adequate thickening time for a given depth. Also hardened cement stone, should be characterized by high mechanical parameters and minimal gas permeability. It is very important to conduct detailed research on the selection of suitable cement slurry recipes for the geological conditions that occur at the bottom of the borehole. The development of appropriate cement slurry recipes, requires the implementation of innovative laboratory tests on the selection of applicable types of chemicals and sealing materials, that improve the mechanical parameters of cement stones obtained from them. The aim of the research presented in this paper was to investigate the possibility of using special cements to seal the casing and the resulting differences. From the selected recipes used in industrial conditions, have been developed analogous recipes have been developed, however, based on two different special cements. Preliminary attempts have also been made to prepare oil based cement slurries. Cement slurries and cement stones obtained from them were subjected to technological tests to determine the effect of various cements on possible discrepancies in the results. The use of cement binders in the composition of cement slurries, used so far mainly in the construction industry, has shown the possibilities resulting from such a solution and has broadened the knowledge about them. Moreover, the application of additives with different grain size, resulted in better filling of the intergranular space of cement matrix and reducing the permeability of the cement stones. Interpretation of the results of laboratory tests, will allow to select appropriate cement slurry compositions, based on special cements which can be used for sealing of boreholes after using different drilling muds.

16

Analiza zmian parametrów mechanicznych kamieni cementowych dla kawernowych podziemnych magazynów gazu w zależności od czasu ich hydratacji

Kut Ł.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 6

387--394

PL

Uszczelnienie kolumn rur okładzinowych w warstwach soli wymaga zastosowania specjalnie opracowanych zaczynów cementowych o długotrwałej odporności na jej działanie, dlatego bardzo istotne jest prowadzenie szczegółowych badań nad doborem odpowiednich receptur. W celu przygotowania właściwych składów należy podjąć i realizować innowacyjne badania laboratoryjne nad doborem rodzajów środków chemicznych i materiałów uszczelniających wpływających na polepszenie parametrów mechanicznych otrzymanych z nich kamieni cementowych. Celem zaprezentowanych w artykule badań była analiza wpływu środowiska solnego na zmiany parametrów technologicznych kamieni cementowych w czasie. Z wybranych do badań składów otrzymano kamienie cementowe, które poddawano długoterminowemu (do 12 miesięcy) działaniu solanki o pełnym nasyceniu. Po założonych okresach czasu badano ich parametry technologiczne. Zinterpretowanie uzyskanych wyników badań laboratoryjnych pozwoli na wytypowanie odpowiednich składów zaczynów cementowych mogących znaleźć zastosowanie podczas uszczelniania podziemnych magazynów gazu w kawernach solnych. Opracowane i wybrane receptury, dzięki swoim parametrom reologicznym oraz właściwościom mechanicznym kamieni cementowych, mogą być z powodzeniem stosowane podczas takich zabiegów. W wyniku przeprowadzonych badań laboratoryjnych opracowano receptury zaczynów cementowych na bazie solanki o pełnym nasyceniu jako wody zarobowej (wynika to z bezpośredniej obecności soli w otworze), które mogą znaleźć zastosowanie podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych w warunkach występowania pokładów soli.

EN

Sealing of casings in salt layers requires the use of specially developed cement slurries with long-lasting resistance, so it is important to conduct detailed research on the selection of suitable recipes. In order to prepare the right compositions, innovative laboratory tests on the selection of chemicals and sealing materials that improve the mechanical properties of the resulting cement stones. The aim of this article was to analyze the influence of salt environment on changes in technological parameters of cement stones over time. Cement stones samples were selected for long-term seasoning (12 months) in full saturated brine and their technological properties were examined for a predetermined period of time. Interpretation of the obtained results allows to identify appropriate cement slurries formulas with the potential for application in the sealing of underground gas storages in salt caverns. The developed and selected recipes thanks to proper rheological and mechanical parameters can be successfully used during such procedures. The aim of laboratory tests were to develop cement slurries based on fully saturated brine, as mixing water that can be used during sealing the casings in salt layers.

17

Analiza właściwości technologicznych zaczynów cementowych do uszczelniania rur okładzinowych w kawernowych magazynach gazu

Kut Ł.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 4

242--250

PL

Magazynowanie gazu ziemnego może odbywać się na wiele sposobów, m.in. pod ziemią lub na jej powierzchni w specjalnych zbiornikach. Najbardziej popularną metodą jest wykorzystanie podziemnych magazynów gazu, a zwłaszcza magazynów w kawernach solnych. Uszczelnienie kolumn rur okładzinowych w pokładach solnych wymaga zastosowania specjalnie opracowanych receptur zaczynów cementowych, z których otrzymane kamienie cementowe będą się odznaczać podwyższoną odpornością na korozyjne działanie soli. Jednym z podstawowych wymagań koniecznych do sporządzenia odpowiednich receptur jest użycie solanki o pełnym nasyceniu jako wody zarobowej oraz wykorzystanie jej jako środowiska do sezonowania próbek kamieni cementowych. Opracowanie zaczynów cementowych spełniających powyższe kryteria wymaga podjęcia innowacyjnych badań laboratoryjnych nad doborem odpowiednich rodzajów środków chemicznych i materiałów uszczelniających. W wyniku przeprowadzonych badań laboratoryjnych opracowano receptury zaczynów cementowych na bazie solanki o pełnym nasyceniu jako wody zarobowej, które mogą znaleźć zastosowanie podczas uszczelniania kolumn rur okładzinowych w warunkach występowania pokładów soli [5, 6, 8].

EN

Natural gas storage can be carried out in many ways, i.a., underground or on the surface in special tanks. The most common method is the use of underground gas storage, especially in salt caverns. Sealing casings in salt layers requires the use of specially developed cement slurries recipes, from which the received cement stones are characterized by an increased resistance to the corrosive effects of salt. One of the basic requirements necessary for the preparation of appropriate recipes, is to use the full saturated brine as mixing water and using it as an environment for the seasoning of cement stone samples. Development of cement slurries that meet the above criteria requires innovative tests on choosing the most appropriate types of chemicals and sealants. The aim of laboratory tests were to develop cement slurries, based on fully saturated brine as mixing water that can be used during sealing the casings in salt layers.

18

Mechanical parameters of the squeeze film curvilinear bearing lubricated with a Prandtl fluid

Walicka A., Walicki E.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2016

|

Vol. 21, no. 4

967--978

EN

Based upon a Prandtl fluid flow model, a curvilinear squeeze film bearing is considered. The equations of motion are given in a specific coordinate system. After general considerations on the Prandtl fluid flow these equations are used to derive the Reynolds equation. The solution of this equation is obtained by a method of successive approximation. As a result one obtains formulae expressing the pressure distribution and load-carrying capacity. The numerical examples of the Prandtl fluid flow in gaps of two simple bearings are presented.

19

Opracowanie receptur zaczynów cementowych do otworów o normalnym gradiencie ciśnienia i temperaturze dynamicznej powyżej 100°C

Kut Ł.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 5

283--289

PL

W ostatnich latach krajowe firmy naftowe prowadziły wiercenia, a obecnie planują wykonanie kolejnych otworów wiertniczych o dużych głębokościach, sięgających około 5000 metrów. Wiercone otwory posiadają trajektorię pionową oraz coraz częściej odchyloną od pionu aż do kierunku poziomego (horyzontalnego). Otwory takie wykonywane są ostatnio w celu poszukiwań gazu z formacji łupkowych. Na dnie tak głębokich otworów występują wysokie temperatury (powyżej 100°C) i ciśnienia (powyżej 60 MPa), co wymaga zastosowania zaczynów uszczelniających posiadających odpowiednie czasy gęstnienia (pozwalające na bezpieczne zatłoczenie do otworu) oraz właściwości reologiczne (niska lepkość, odpowiednia granica płynięcia). Również filtracja zaczynu powinna być jak najniższa, a odstój wody – zerowy. Celem badań laboratoryjnych było opracowanie zaczynów cementowych o gęstościach 1700÷1900 kg/m3 z dodatkiem różnych środków opóźniających czas wiązania, przeznaczonych do uszczelniania otworów wiertniczych, na których dnie panują warunki wysokiej temperatury i ciśnienia.

EN

In recent years national oil companies had carried out drilling and are presently planning to drill subsequent boreholes at greater depths, reaching up to 5000 meters. These kinds of wells have vertical trajectory and more often they are sloped from vertical as far as horizontal direction. These kinds of boreholes made recently are being used in the search for gas from shale formations. At the bottom of such deep boreholes, there are high temperatures (above 100°C) and pressures (above 60 MPa), which require slurries with appropriate thickening times (allowing for safe injection into the hole) and rheological properties (low viscosity, appropriateyield point). Slurry fluid loss should also be as low as possible and free water should be zero. The aim of laboratory tests was to develop cement slurries with densities of about 1700÷1900 kg/m3, with the addition of various retarders for sealing deep boreholes, where high temperatures and high pressures prevail at their bottoms.

20

Ocena stanu technicznego przewodów linii napowietrznej typu AFL-6 240 po 30-letniej eksploatacji

Kukliński J., Sulkowski M. A.

Elektro Info

|

2015

|

nr 10

83--85

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących oceny parametrów mechanicznych przewodów typu AFL-6 240 po trzydziestu latach eksploatacji, a uzyskane wyniki badań porównano z parametrami nowych przewodów dostępnych na rynku. Przeprowadzona analiza wykazała obniżenie parametrów mechanicznych używanych przewodów, co w dłuższej perspektywie czasu może być przyczyną powstawania problemów eksploatacyjnych w liniach WN.

EN

The article presents the results of laboratory research of mechanical parameters cables type AFL-6 240 after thirty years of operation. The results were compared with the parameters of new cables according to the polish standards (PN-EN 50189, PN EN 50182) and Standard 889© lEC 1987. The analysis showed a reduction of mechanical parameters used cables, which in the long run might cause operational problems in high voltage lines.