Wyeksploatowane złoża węglowodorów po dokonaniu szczegółowej analizy ich właściwości mogą, być przeznaczone do wykorzystania jako zbiorniki do składowania CO2. Analiza ta między innymi powinna wykazać, które odwierty wykonane na strukturze należy skutecznie zlikwidować, a które pozostawić i poddać rekonstrukcji, aby zapewnić ich szczelność w nowych warunkach eksploatacji. Wytypowane odwierty powinny się charakteryzować szczelnością, wszystkich istniejących kolumn rur okładzinowych, a projektowana dodatkowa kolumna rur powinna być zacementowana specjalnymi zaczynami cementowymi odpornymi na CO2. W zależności od średnicy cementowanej kolumny rur należy tak zaprojektować technologię zabiegu, aby w maksymalnym stopniu usunąć płyn zastosowany do wykonania prac rekonstrukcyjnych z przestrzeni pierścieniowej i zastąpić go specjalnym zaczynem cementowym. Proces projektowania prowadzony jest przez doświadczonych specjalistów Serwisu Cementacyjnego przy pomocy specjalistycznego oprogramowania. Otrzymane wyniki przeprowadzonej symulacji posłużą do wykonania projektu cementowania, w którym zawarte zostaną: parametry zabiegu oraz wytypowany specjalistyczny sprzęt pompowy będący w posiadaniu Firmy Exalo Drilling S.A.W INiG-PIB opracowano zaczyny cementowe, które po utwardzeniu posiadają podwyższoną odporność korozyjną płaszcza cementowego izolującego rury okładzinowe od formacji skalnej do temperatury dermę) wynoszącej około 70°C Zaczyny sporządzano m.in. na bazie popiołów lotnych (pyłów dymnicowych w ilości 35-50%), mikrocementu (ok. 10%) i mikrokrzemionki 05-50%). Utwardzone receptury zaczynów cementowych przechowywano w warunkach wody złożowej nasyconej CO2. przez okres 180 dni (wykonując okresowe badania parametrów mechanicznych, przepuszczalności oraz porowatości). Wytrzymałości na ściskania opracowywanych receptur stwardniałych zaczynów cementowych o podwyższonej odporności na korozję węglanową przekraczają 20 MPa a przyczepności do nr stalowych osiągają wartości ok. 5 - 6 MPa po 180 dniach ekspozycji. Przepuszczalność dla gazu po 180 dniach nie przekracza 0,1 mD, W stwardniałych zaczynach obserwuje się niewielki udział porów kapilarnych (zdecydowaną przewagę stanowią pory najmniejsze o wielkości poniżej 100 nm).
EN
Depleted hydrocarbon reservoirs, after a detailed analysis of their properties can be designated for use as CO2 storage. This analysis should, among the others, show which wells in the same structure should be effectively abandoned and which should be left in place and reconstructed lo ensure their tightness under the new production conditions. The selected wells should be characterized by the tightness of all existing casing sections and new designed additional casing section should be cemented with special CO2 resistant cement slurry. Depending on the diameter of the cemented casing section, the treatment technology should be designed to remove drilling fluid used for re-construction from the annular space efficiently and to replace it with a special cement slurry. The design process is carried out by experienced Cementing Service specialists using professional software. The obtained simulation results will be used to prepare the cementing project, which shall include: treatment parameters and selected specialist pumping equipment owned by Exalo Drilling S.A. At the Oil and Gas Institute-National Research Institute, cement slurries for the bottom temperature of approx. 70°C have been developed: which after hardening have increased corrosion resistance of the cement sheath insulating the casing pipes from the rock formation. Slurries were prepared on the basis of i,a. fly ash (in the amount of 35-50%), microcement fapprox. 10%) and microsilica (35-50%). Hardened cement slurries were stored in the conditions of reservoir water saturated with CO2 for a period of 180 days (penodic tests of mechanical parameters, permeability and porosity were performed). The compressive strengths of the developed formulations of hardened cement slurries with increased resistance to carbonate corrosion exceed 20 MPa and the adhesion to steel pipes reaches the values of approx. 5 - 6 MPa after 180 days of exposure. Gas permeability after 180 days does not exceed 0.1 mD. In the hardened slurries, a small number of capillary pores is observed (pores of the smallest size (below 100 nm), made up a vast majority).
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Exalo Drilling S.A. jest jednym z wiodących przedsiębiorstw z branży wierceń lądowych w Europie środkowo-wschodniej. Poza podstawową działalnością spółki jaką jest dostarczanie usług wiertniczych i serwisowych, w strukturach Exalo działa akredytowane laboratorium badawcze, tj. Laboratorium Płynów i Cementów, wykonujące zaawansowane pomiary i badania w zakresie technologii płynów wiertniczych i zaczynów cementowych.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The requirements for lightweight cement slurries besides to density are the thickening time, rheological parameters and compressive strength of the cement. The minimum compressive strength of the cement allowing for start work in the hole after the cementing casing is 3.5 MPa, while 14 MPa allows for correct interpretation by geophysics. The article presents the results of tests on light cement slurries in the density range from 1.46 g/cm3 to 1.61 g/cm3, whose minimum compressive strength 3.5 MPa was achieved after 12 hours from the end of the cementing process and exceeds value of 14 MPa after 48 hours WOC.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono kierunki badań prowadzonych w Zakładzie Technologii Wiercenia Instytutu Nafty i Gazu - Państwowego Instytutu Badawczego, INiG-PIB nad opracowaniem płuczek wiertniczych do wiercenia otworów w różnych warunkach geologiczno-złożowych oraz zaczynów cementowych do uszczelniania kolumn rur okładzinowych. Omówiono opracowane w ostatnich latach technologie płuczek wiertniczych i zaczynów cementowych oraz aktualnie prowadzone badania rozwojowe. Zamieszczono również opisy unikatowej aparatury, stosowanej do badań cieczy wiertniczych w warunkach HPHT.
EN
This article presents the directions of research conducted at the Department of Drilling Technology. The most important ones include the development of drilling muds for drilling holes in various geological and reservoir conditions and cement slurries for sealing columns of casing pipes. Drilling mud technologies and cement slurry technologies developed in recent years, as well as currently conducted research are discussed. Descriptions of the unique equipment used for testing drilling fluids under HPHT conditions are also included.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Nowadays drilling works are more and more complex, for example: horizontal drilling, horizon directional drilling and multilateral boreholes. It is necessary to modify and constantly improve cement slurries. There are many researchers trying to find new recipes and substances that could influence properties of fresh and hardened cement slurries. The idea of adding graphene nanopowder appeared during laboratory research cement slurries used to seal geothermal wells. is commonly known that graphene has good at conductivity. Thanks to its tiny parts (12 nm flake) graphene could be used to improve other parameters like filtration, sedimentation stability d setting time. Graphene nanopowder used in studies has the 99.2% purity and surface area of 80m2/g. Nanopowder concentration in the slurry not exceed 0,5%. There are plans to carry out next research to find out if graphene oxide also changes the most important fresh and hardened cement slurrys properties.
PL
W dobie prowadzenia prac wiertniczych o coraz większym stopniu skomplikowania wory horyzontalne, kierunkowe, horyzontalne przewierty sterowane) stajemy przed koniecznością modyfikacji i ciągłego ulepszania zaczynów uszczelniających. Prowadzone są badania nad doborem nowych receptur, a także środków modyfikujących właściwości świeżych i stwardniałych zaczynów cementowych. Podczas badań zaczynów stosowanych przy wykonywaniu otworowych wymienników ciepła zrodził się pomysł wprowadzenia do zaczynu cementowego domieszki grafenu, który jak powszechnie wiadomo charakteryzuje się dobrą przewodnością cieplną. Ze względu na bardzo dużą miałkość (płatki 12 nm) grafen mógłby wpływać również na inne parametry zaczynów uszczelniających takie, jak choćby filtracja, sedymentacja, czy czas wiązania. Do badań wykorzystany został grafen o czystości 99,2% i powierzchni właściwej 80 m2/g. Do zaczynów wprowadzony został w trzech różnych stężeniach nie przekraczających 0,5%. W dalszym toku badań planowane jest sprawdzenie wpływu płynnego tlenku grafenu na właściwości świeżych i stwardniałych zaczynów uszczelniających.
W Polsce podstawowym źródłem energii elektrycznej i cieplnej jest nadal węgiel kamienny i brunatny. Podczas procesu spalania węgli powstają duże ilości produktów ubocznych, m.in.: popioły lotne, żużle paleniskowe oraz dostające się do atmosfery szkodliwe związki chemiczne w postaci gazu (CO2, NOx, związki siarki). Popioły lotne, z uwagi na swoją dużą miałkość (zbliżoną do cementu), skład chemiczny i fazowy oraz reaktywność, znalazły szerokie zastosowanie w rozwiązaniach technologicznych, m.in.: w produkcji cementu zwykłego, masywnego, hydrotechnicznego oraz cementów nowej generacji. Stosowanie odpowiedniego dodatku popiołów lotnych ma pozytywny wpływ na właściwości świeżego i stwardniałego betonu, a także umożliwia proekologiczne i ekonomiczne wytworzenie mieszanki cementowej. Eksploatacja bogactw naturalnych Ziemi związana jest z wykonywaniem na różnych głębokościach wyrobisk górniczych. Po pewnym czasie pułap wyrobiska ulega załamaniu, co pociąga za sobą obsunięcie się górnych warstw i wytworzenie się na powierzchni ziemi zagłębienia, tzw. niecki lub zapadliska. Taki rozwój sytuacji, wymusza potrzebę wzmacniania podłoża oraz uszczelniania górotworu. Aby zminimalizować ryzyko związane z problemami geotechnicznymi na terenach pogórniczych, należy stosować takie rozwiązania inżynierskie, które w sposób uniwersalny, ekonomiczny oraz wydajny poprawią nośność gruntów. Prowadzi to do rozwoju badań nad nowymi recepturami cementu stosowanego podczas prac geoinżynieryjnych, zwłaszcza na terenach górniczych. Co więcej, wymagania ekonomiczne zmuszają inżynierów do stosowania tańszych rozwiązań techniczno- technologicznych przy jednoczesnym zachowaniu właściwości wytrzymałościowych. Przykładem takiego rozwiązania jest użycie odpowiednich dodatków do receptur zaczynów uszczelniających, które zmniejszają całkowity jednostkowy koszt zabiegu.
EN
The main energy source in Poland is still hard coal and lignite. The coal combustion process produces large quantities of by-products, e.g. fly ashes, slag furnace and harmful chemical gases (CO2, NOx, sulfur compounds) which enter the atmosphere. Fly ashes, due to their being fine grained (cement-like), chemical and phase compound and reactivity, have also been widely used in various technological solutions e.g. in the production of ordinary cement, hydro-technical cement and the new generation of cements. The adequate amount of fly ashes additive has a positive effect on fresh and hardened cement slurry properties. What is more, it allows for the pro-ecological and economic production of cement mix The exploitation of natural resources is connected with performance mining excavations at different depths. After a certain period of time, those voids break down which, in turn, leads to the slip of upper layers and the so-called landslides forming on the surface. This situation imposes the necessity of basis and sealing rock mass reinforcement. To minimize the risk connected to geotechnical problems on the mining areas, there is a need to use engineering solutions which could improve soil bearing in a universal, economical and efficient way. This leads to the development of new cement slurry recipes used during geoengineering works, especially in the mining areas. Moreover, economic requirements are forcing engineers to use less expensive technical and technological solutions simultaneously maintaining strength properties. An example of such a solution is to use suitable additives to cement slurry which could reduce the total unit cost of the treatment.
Uszczelnienie kolumn rur okładzinowych w otworach kierunkowych i horyzontalnych stanowi swego rodzaju wyzwanie dla inżynierów z uwagi na specyficzne wymogi stawiane cieczom wiertniczym. Podczas projektowania zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania otworów horyzontalnych niezbędne jest uzyskanie odpowiednich parametrów technologicznych, ale przede wszystkim właściwej stabilności sedymentacyjnej zaczynu. Jest to związane z faktem, że na skutek braku stabilności sedymentacyjnej następuje nadmierne frakcjonowanie dodatków i domieszek obecnych w składzie zaczynu cementowego, który po związaniu wykazywał będzie anizotropię struktury rozpatrywanego ośrodka. Efekt powyższego stanowi obniżenie wartości parametrów płaszcza cementowego w górnych partiach uszczelnianego interwału. W celu wyeliminowania tego niepożądanego zjawiska realizowano pracę nad poprawą stabilności sedymentacyjnej zaczynów cementowych. W części ogólnej książki omawiającej zagadnienie poprawy stabilności sedymentacyjnej zaczynów cementowych przedstawiono studium literaturowe dotyczące zagadnień mających wpływ na wyeliminowanie frakcjonowania zaczynu. Przedstawiono również charakterystykę dodatków i domieszek przeciwdziałających frakcjonowaniu zaczynu cementowego. Część doświadczalna prezentuje wyniki badań laboratoryjnych, w których podczas badań wstępnych wytypowano grupę środków poprawiających stabilność zaczynu, a następnie, stosując odpowiednie ilości tych środków, opracowano nieulegające frakcjonowaniu zaczyny przeznaczone do stosowania w określonych warunkach otworowych (temperatura od 30°C do 90°C oraz ciśnienie od 5 MPa do 35 MPa). Kolejnym etapem badań było ustalenie wpływu sedymentacji zaczynu na anizotropię struktury płaszcza cementowego. Zrealizowane prace badawcze pozwoliły zdefiniować wpływ stosowanych dodatków i domieszek na stabilność sedymentacyjną zaczynu cementowego, a następnie wyeliminować jego frakcjonowanie. Na podstawie analizy uzyskanych wyników badań dobrano optymalne składy ilościowe i jakościowe dodatków i domieszek do zaczynów w celu wyeliminowania sedymentacji. W książce przedstawiono grupę receptur zaczynów cementowych nieulegających sedymentacji, przeznaczonych do uszczelniania otworów w określonych warunkach otworowych.
EN
Sealing of casing strings in directional and horizontal wells is a challenge for engineers due to the specific requirements of drilling fluids. When designing cement slurries for sealing horizontal wells, it is necessary to obtain the relevant technological parameters, but above all, appropriate sedimentation stability of cement slurry. This is related to the fact, that due to the lack of sedimentation stability, there is excessive fractionation of the additives and admixtures present in the cement slurry, which after binding, will exhibit anisotropy of the structure. The result is a reduction in the value of the cement sheath parameters in the upper sealed parts of the sealed interval. In order to eliminate this undesirable phenomenon, a research was carried out to improve the sedimentation stability of cement slurries. In the general part of book, the issue of improving the sedimentation stability of the cement slurry is discussed, and a literature study was presented on issues affecting the elimination of cement slurries fractionation. It also presents the characteristic of anti-fractionation additives and admixtures. The experimental section presents the results of laboratory tests, where, a group of additives to improve the stability of the cement slurry were selected during initial tests and then using certain amounts of these agents, the non-fractionated slurries intended for use in specific hole conditions (temperature of 30°C to 90°C and pressure from 5 MPa to 35 MPa) were developed. The next stage of the study was to determine the effect of cement slurry sedimentation on the anisotropy of the cement sheath structure. The research work allowed to determine the effect of the used additives and admixtures on the sedimentation stability of the cement slurry, and then eliminate the fractionation. Based on the analysis of the obtained results, optimum quantitative and qualitative compositions of additives and admixtures for slurry to eliminate sedimentation were chosen. The book presents a group on non-sedimented cement slurry recipes designed for the sealing of wells under specific hole conditions.
W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych wykonanych w celu opracowana innowacyjnych receptur zaczynów cementowych. Opracowane w INiG – PIB zaczyny cementowe cechują się czasem żelowania dobranym odpowiednio do warunków geologiczno-technicznych panujących w otworze oraz posiadają bardzo dobre parametry technologiczne. Czasy przejścia (Transition Time) opracowanych zaczynów nie przekraczają jednej godziny, co według badań i doświadczeń wykonywanych w ośrodkach naukowych na świecie zabezpiecza przez wtargnięciem gazu do wiążącego płaszcza cementowego.
EN
The paper presents the results of laboratory tests performed to develop innovative cement slurries. Developed at the Oil and Gas Institute cement slurries are characterized by gel strength build-up selected according to the geological and technical conditions in the borehole and have a very good technological parameters. The Transition Time of developed slurries do not exceed one hour, which according to studies and experiments conducted at scientific centers in the world, prevents the intrusion of gas to setting cement sheath.
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 odznaczać się będą podwyższoną odpornością na korozyjne działanie soli. Jednym z podstawowych wymagań koniecznych do sporządzenia odpowiednich receptur jest zastosowanie 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.
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 require the use of specially developed cement slurries recipes, which received the 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 seasoning 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.
Jakość zastosowanego zaczynu cementowego w dużej mierze decyduje o skutecznym zaizolowaniu stref przepuszczalnych w przestrzeni pozarurowej oraz efektywnym wypełnieniu przestrzeni międzyrurowej otworu wiertniczego. W tym celu niezbędne jest projektowanie zaczynów spełniających szereg wymagań, do których należy zaliczyć przede wszystkim jednorodność struktury płaszcza cementowego. W publikacji omówiono wpływ stabilności sedymentacyjnej zaczynu na anizotropię mikrostruktury tworzącego się płaszcza cementowego. Zaprezentowano wyniki badań mikrostruktury płaszcza cementowego powstałego z zaczynu zmodyfikowanego w celu uzyskania homogenicznej struktury oraz porównano je z mikrostrukturą płaszcza cementowego, w którym widoczne są niejednorodności rozpatrywanego ośrodka.
XX
The quality of the used cement largely determines the effective insulating of the permeable zones and efficient sealing of the annular space. For this purpose it is necessary to design slurries that meet a number of requirements, which include mainly the uniformity of the structure of the cement sheath. The publication discusses the impact of slurry sedimentation stability on the anisotropy of the cement sheath microstructure. There were shown the results of modified slurry microstructure studies with homogenous structure and that results were compared with the results of slurries microstructure wherein the are visible inhomogeneities in concerned matrix.
W artykule przedstawiono, w oparciu o wyniki badań laboratoryjnych wykonanych w INiG – PIB, receptury nowych zmodyfikowanych zaczynów cementowych, zawierających zwiększone ilości lateksu (do 20% bwoc) i mikrocementu (do 50% bwoc = ilość dodatku w stosunku do masy suchego cementu). Dokonana analiza właściwości technologicznych tych zaczynów w zakresie temperatur 25÷60°C, wykazała możliwość ich wykorzystania w warunkach otworowych.
EN
The poster presents new, modified cement slurries which contain an increased amount of latex (up to 20%) and microcement (up to 50%) and analysis of their technological properties in the temperature range 25÷60°C. The primary task of cement slurries containing latex and microcement is to reduce the phenomenon of gas migration and preventing the creation of gas channels in the cement sheath. Slurries described in this poster can be applied to seal the casing in boreholes in different geological conditions, especially in holes where the risk of gas exhalation from the annular space is high.
Zwiększające się wymagania odnośnie do właściwości zaczynu i kamienia cementowego sprawiają, iż konieczne jest poszukiwanie niekonwencjonalnych rozwiązań i materiałów, które zapewnią uzyskanie jak najlepszych efektów. Stosując odpowiednie ilości nanocząsteczek możliwe będzie zaprojektowanie zaczynu cementowego o dobrych parametrach reologicznych, dużej wytrzymałości, a równocześnie charakteryzującego się niską filtracją. W wyniku przeprowadzonych badań można zauważyć pozytywny wpływ dodatku nanotlenku krzemu, nanotlenku glinu i nanotlenku cynku na wytrzymałość mechaniczną oraz mikrostrukturę stwardniałych zaczynów cementowych z ich dodatkiem. Tak zmodyfikowane zaczyny charakteryzują się wysokimi wartościami wytrzymałości na ściskanie oraz wysokimi przyczepnościami do rur stalowych. Stwardniałe zaczyny posiadają zwartą mikrostrukturę o niskiej zawartości makroporów.
EN
Increasing requirements on the properties of slurry and set cement slurry enforce seeking unconventional solutions and materials that will ensure obtaining the best results. By using appropriate amount of nanoparticles will be possible to design the cement slurry with good rheological parameters, high compressive strength, and at the same time low filtration. As a result of the study can be seen the positive effect of the addition nanosilica, nanoaluminum and nano zinc oxide on strength and microstructure of hardened cement slurry. Such modified slurries exhibit high compressive strength and high adhesion for steel pipes. Hardened slurry has a compact microstructure with a low content of macropores.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono zagadnienia dotyczące zapobiegania niekontrolowanym wypływom gazu z otworów wiertniczych na etapie projektowania zaczynów cementowych. Wstępnie omówiono przyczyny powstawiania niekontrolowanych wypływów gazu oraz metody umożliwiające ich wyeliminowanie na etapie projektowania receptur zaczynów. W kolejnej części omówiono zagadnienia dotyczące trwałości płaszcza cementowego pod kątem migracji gazu. Zaprezentowano również receptury zaczynów cementowych nieodpornych na zjawisko migracji gazu oraz ulegające korozji, oraz zaczyny przeciwdziałające migracji gazu, a także charakteryzujące się wysoką odpornością korozyjną.
EN
The article discusses the issues related to prevent uncontrolled outflows gas from boreholes at the design stage of cement slurries. Pre discusses the causes of uncontrolled outflows of gas and methods to eliminate them at the design stage recipes slurries. In the next part discusses the issues regarding the sustainability of the cement sheath in terms of gas migration. Was also presented recipes not resistant to gas migration phenomenon and undergoing corrosion and slurries anti-gas migration, and also with high corrosion resistance.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono, w oparciu o badania laboratoryjne, receptury nowych zmodyfikowanych zaczynów cementowych zawierających zwiększoną ilość lateksu do 20% i mikrocementu do 50% oraz analizę ich właściwości technologicznych w zakresie temperatur 25-60°C. Podstawowym zadaniem zaczynów cementowych zawierających w składzie m.in. lateks i mikrocement jest ograniczenie zjawiska migracji gazu oraz zahamowanie procesu powstawania kanalików gazowych w płaszczu cementowym. Zamieszczone w artykule zaczyny będą mogły znaleźć zastosowanie do uszczelniania rur okładzinowych w otworach wiertniczych w różnych warunkach geologiczno-złożowych, a szczególnie otworach gazowych, gdzie istnieje niebezpieczeństwo wystąpienia ekshalacji gazu z przestrzeni pierścieniowej.
EN
The article presents formulations of new, modified cement slurries which contains an increased amount of latex (up to 20%) and microcement (up to 50%) and analysis of their technological properties in the temperature range 25-60°C. The primary task of cement slurries containing latex and microcement is to reduce the phenomenon of gas migration and preventing the creation of gas channels in the cement sheath. Slurries described in this article can be applied to seal the casing in boreholes in different geological conditions, especially in holes where the is risk of gas exhalation from the annular space is high.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Częstym zjawiskiem występującym w rejonie przedgórza Karpat są pojawiające się ekshalacje gazowe. Ich obecność związana jest z występowaniem wielu płytko zalegających horyzontów gazonośnych obecnych w utworach miocenu autochtonicznego. Dodatkowo efekt ten potęgowany jest skomplikowaną budową geologiczną w tym rejonie. W trakcie wykonywania otworów wiertniczych jednym z ważniejszych warunków jest zapewnienie szczelności w przestrzeniach pierścieniowych pomiędzy kolumnami rur oraz poza nimi. W związku z powyższym, w INiG-PIB wykonane zostały badania laboratoryjne, których celem była ocena wpływu stosowanych cieczy wiertniczych na stopień uszczelnienia przestrzeni pierścieniowej na kontakcie stwardniały zaczyn cementowy - skała, dla konkretnych warunków geologiczno-technicznych. Efektem finalnym było przeprowadzenie modyfikacji składów cieczy przemywających pod kątem efektywności usuwania osadów filtracyjnych utworzonych przez stosowane płuczki wiertnicze oraz modyfikacja zaczynów cementowych poprzez użycie środków zapobiegających migracji gazu. Podczas realizowanych prac wskazane zostały potencjalne przyczyny migracji gazu z przestrzeni pierścieniowej w wybranych otworach wiertniczych zrealizowanych na przedgórzu Karpat, a następnie podjęto działania mające na celu ograniczenie tego zjawiska.
EN
A frequent phenomenon occurring in the region of the Carpathians Foothills are occurring gas exhalation. Their presence is associated with the occurrence of a number of shallowly buried gas-bearing horizons present in the autochthonous Miocene strata. In addition, this effect is intensified by the complicated geological structure in this area. During the performance boreholes one of the important conditions is to ensure integrity in the annular space between the casings and beyond these. Therefore, the laboratory tests have been carried out in INiG-PIB, designed to assess the impact of drilling fluid on the degree of sealing annular space in hardened cement paste - rock contact, for specific geological and technical conditions. The final effect was to modify the composition of chemical washes in terms of efficiency removal of the filter cake created by the use of drilling muds as well as modification of cement slurries by the use special additives to prevent gas migration. During the ongoing work they have been indicated potential causes of gas migration from the annular space in the selected wellbores performed on the Carpathian Foothills and then measures have been taken to curb this phenomenon.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono zastosowanie różnych środków chemicznych w technologii cieczy wiertniczych. Środki te są niezbędne w recepturach płuczek i zaczynów cementowych, które mogą być używane w procesie wiercenia otworu, a następnie uszczelniania rur okładzinowych. Przedstawione środki chemiczne podzielono wg funkcji, jaką pełnią one w składach płuczek wiertniczych i zaczynów cementowych. Opisane środki zaliczono do regulatorów czasu wiązania zaczynów cementowych, wypełniaczy, materiałów podnoszących wytrzymałość kamienia cementowego, polimerowych inhibitorów hydratacji skał ilastych, elektrolitów, środków chemicznych zwiększających lepkość, materiałów ilastych, materiałów obciążających, środków obniżających parametry reologiczne, środków zmniejszających filtrację oraz środków chemicznych o specjalnym przeznaczeniu.
EN
A review with 36 refs., of additives to drilling fluids (gas migration-reducing agents, setting time controllers, filling materials, plastificators and superplastificators, thickeners, filtration-improving agents, liquefying agents, ballast matter, hydration inhibitors, surface-active agents and lubricants).
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Proces cementowania kolumn rur okładzinowych w głębokich otworach wiertniczych wymaga, aby zaczyny cementowe były przetłaczalne w dłuższym okresie czasu, a zatem celowym jest wykonywanie badań właściwości reologicznych w funkcji czasu, jaki upływa od sporządzenia zaczynu do górnej granicy jego przetłaczalności. Dzięki badaniom stwierdzono, że zaczyny te mogą wykazywać zjawisko tiksotropii. Polega ono na tym, że na skutek niszczenia wewnętrznej struktury zaczynu (forma żelu) następuje izotermiczne zmniejszenie się tarcia wewnętrznego z upływem czasu ścinania (rozpad ziaren cementu), jak również dający się zmierzyć w czasie powolny powrót do pierwotnej konsystencji w czasie spoczynku. Zmiana lepkości pozornej układu tiksotropowego w funkcji czasu powoduje powstanie pętli histerezy naprężeń przy określaniu krzywej płynięcia, tj. wyznaczeniu naprężeń ścinających przy wzrastających i malejących szybkościach ścinania. Z kolei wielkość pętli histerezy naprężeń określa wielkość tiksotropii układu. Pętla histerezy może mieć różny kształt, w zależności od warunków przebiegu badań laboratoryjnych. Zmiana szybkości ścinania oraz krzywe (pętle) przecinające się przy pośrednich szybkościach ścinania mogą utrudniać interpretację tiksotropii, ponieważ w takich przypadkach powierzchnia pola pętli nie jest równoznaczna z wielkością tiksotropii. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych określających wpływ funkcji czasu na zmiany właściwości reologicznych świeżych zaczynów cementowych sporządzanych na osnowie cementu wiertniczego marki Dyckerhoff (API Class G HSR – Black Label, produkt importowany z Niemiec). W przeprowadzanych badaniach zmiennymi były: współczynnik wodno-cementowy, czas pomiaru (liczony od zarobienia zaczynu). Współczynniki wodno-cementowe dla badanych zaczynów cementowych były zmienne i wynosiły odpowiednio: 0,45; 0,55 i 0,65.
EN
The process of cementing casing columns in deep boreholes requires that the cement slurries were pumped over a longer period of time, so by all means it is advisable to perform studies of rheological properties as a function of time that elapses from the preparation to the upper limit of the possibility of its circulation. Studies show that the slurries may exhibit the phenomenon of thixotropy. This phenomenon consists in the fact, that due to the destruction of the internal structure of the slurry (gel form), followed by the isothermal reduction of internal friction with the passage of coagulation time (decay of particles of cement), as well as a measurable during the time slow return to its original consistency at rest. Changing the apparent viscosity of the thixotropic system in a function of time creates a strain hysteresis loop when determining the flow curve, i.e. designation stress at increasing and decreasing coagulation rates. The size of strain hysteresis loop determines the size of the system thixotropy. The hysteresis loop can have different shapes depending on the course of laboratory tests. Changing the coagulation rate and the curves (loops) intersecting at intermediate coagulation rates may hinder interpretation of thixotropy, because in such cases the surface of the loop field is not equivalent to the size of thixotropy. The article presents results of laboratory tests defining the influence of the function of time on changes in the rheological properties of fresh cement slurries prepared on the base of the drill Class G cement, grade HSR (cement imported from Germany). In the study performed the variables were: the ratio of w/c, the measurement time(counted from mixing the slurry). Water-cement ratios for the tested cement slurries were variable and amounted to 0.45; 0.55 and 0.65.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaczyny uszczelniające, a zwłaszcza typu cementowego, są skoncentrowanymi układami dyspersyjnymi zawierającymi cząstki stałe o znacznie rozwiniętej powierzchni właściwej. Układy takie pod względem reologicznym należą do niezwykle złożonych. Wynika to między innymi z faktu, że na właściwości reologiczne w sposób istotny wpływają: dodatki i domieszki modyfikujące właściwości technologiczne świeżych i stwardniałych zaczynów, złożony chemicznie mechanizm reakcji hydratacji zachodzącej w zaczynie w funkcji czasu. Szczególną uwagę, ze względu na zapewnienie skuteczności uszczelniania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych, należy zwrócić na właściwości reologiczne zatłaczanych zaczynów cementowych. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu współczynnika wodno-cementowego na parametry reologiczne zaczynu sporządzanego na osnowie cementu wiertniczego klasy G.
EN
Sealing slurries, especially cement slurries, are concentrated dispersive systems containing solids of a considerably developed specific surface. Rheologically, such systems are very complex which stems from the fact that certain factors significantly influence rheology, i.e.: additives and admixtures modifying technological properties of fresh and set slurries, chemically complex hydration reaction mechanism occurring in the slurry in a function of time. Special attention should be paid to providing efficient sealing conditions in the wellbore, i.e. rheological properties of injected cement slurries. The influence of water/cement ratio on the rheological parameters of sealing slurries based on drilling cement class G was analyzed and the results presented in the paper.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Problematyka ograniczenia migracji gazu ziemnego przez zaczyn uszczelniający w trakcie jego wiązania jest zagadnieniem, z którym zmaga się wiele placówek badawczych w kraju i na świecie. Bardzo często podejmowane są prace mające na celu określenie przyczyn powstawania migracji gazu oraz prognozowanie możliwości tworzenia się łączności międzyporowej w strukturze kamienia cementowego. Zaczyn uszczelniający ulega transformacji wraz z upływającym czasem, przechodząc ze stanu płynnego poprzez narastający stan żelowy aż do osiągnięcia struktury stanu stałego (po całkowitym związaniu). Takie zachowania zaczynu cementowego sprawia, ze rozpatrywanie zjawiska migracji gazu powinno być uwzględniane w trakcie powstawania poszczególnych faz. W związku z powyższym do uszczelniania otworów o podwyższonym ryzyku wystąpienia migracji gazu należy stosować zaczyny typu GASBLOCK, w których narastanie statycznej wytrzymałości strukturalnej będzie zaprojektowane w taki sposób, aby uniemożliwić wtargnięcie gazu w struktury wiążącego płaszcza cementowego. W artykule przedstawiono zaczyny typu GASBLOCK, o parametrach, które znacznie ograniczają lub zapobiegają przechodzeniu gazu, umożliwiając tym samym stosowanie ich w otworach o podwyższonym ryzyku wystąpienia migracji gazu.
EN
Migration reduction of natural gas by sealing slurry during its binding is an issue which faces many research institutions at home and around the world. Very often work is undertaken to determine the causes of gas migration and forecasting the possibility of the formation of gas communication in the cement stone structure. Sealing slurry is transformed with the passage of time going from a liquid through an increasing gel state to an impermeable structure after hardening. Such behavior of cement slurry demands that the examination of the phenomenon of gas migration be taken into account at the different phases of formation. Therefore, for the sealing of wellbores with a higher risk of gas migration GASBLOCK type slurries in which the static gel strength build-up will be designed in such a way as to prevent the ingress of gas into the structure of the binding cement sheath should be used. The paper presents the GASBLOCK type slurries which parameters significantly reduce or prevent the passage of gas, thus allowing its use in holes with an increased risk of gas migration.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawione zostały zagadnienia dotyczące uszczelniania otworów kierunkowych i horyzontalnych. Na wstępie omówione zostały podstawowe wymagania dotyczące zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania kolumn rur w otworach kierunkowych i horyzontalnych. W kolejnej części zaprezentowane zostały receptury zaczynu lekkiego i zaczynu o „normalnym” ciężarze, które mogą być wykorzystane w celu uszczelniania niekonwencjonalnych złóż gazu. Opracowane receptury płynnych i stwardniałych zaczynów cementowych charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami technologicznymi.
EN
The article presents the issues of sealing directional and horizontal wells. At the introduction were discussed basic requirements for cement slurries for sealing casing in directional and horizontal wells. In the next part presents recipes light slurry and cement slurry with a “normal” weight, which can be used for sealingseal unconventional gas deposits. Prepared liquid and hardened cement slurry recipes were characterized by very good technological parameters.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.