Rodzaje informacji - Instytut Nafty i Gazu

Nafta-Gaz, maj 2015, s. 283-289
Łukasz Kut: Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Opracowanie receptur zaczynów cementowych do otworów o normalnym gradiencie ciśnienia i temperaturze dynamicznej powyżej 100°C
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.
Development of cement slurries for boreholes of normal gradient pressure and dynamic temperature above
100°C
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.
Nafta-Gaz, maj 2015, s. 290-300
Edyta Dębińska: Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Niekonwencjonalne zaczyny cementowe z dodatkiem nanokrzemionki
Wysokie temperatury i ciśnienia panujące w otworze wiertniczym, a także występujące dopływy gazu bardzo często wymagają stosowania szczególnie odpornych zaczynów cementowych, zawierających zaawansowane technologicznie dodatki pomagające uzyskać odpowiednią izolację międzystrefową. W artykule zaprezentowano wyniki
badań trzech nowo opracowanych zaczynów cementowych z dodatkiem nanokrzemionki. Badania prowadzono dla
temperatur: 25°C, 60°C i 90°C. Do zaczynów dodawano 0,1 lub 1,0% nanokrzemionki. Zaczyny przeznaczone do
temperatur 25 i 60°C bazowały na cemencie portlandzkim 32,5R, natomiast zaczyny dla temperatury 90°C na cemencie wiertniczym G. Opracowane zaczyny charakteryzowały się dobrymi parametrami technologicznymi. Uzyskane z nich kamienie cementowe posiadały niską porowatość, a rozkład ich porów charakteryzował się niewielką
ilością porów o średnicach powyżej 100 nm (średnio w granicach 1,3÷2,5%), co świadczy o ich zwartej strukturze
i niskiej przepuszczalności. Ponadto stwardniałe zaczyny wykazywały nieznaczną przepuszczalność dla gazu. Na
uwagę zasługuje również fakt, że kamienie cementowe uzyskane z badanych zaczynów charakteryzowały się wysokimi wartościami wytrzymałości na ściskanie i zginanie, a także przyczepności do rur – w porównaniu
z kamieniami z zaczynu bazowego, co było spowodowane dodatkiem nanocząsteczek krzemionki.
Unconventional cement slurries with nanosilica
High temperature and high pressure conditions in the borehole often require the use of highly resistant cement slurries containing technologically advanced additives to help obtain proper zonal isolation. The paper presents the
results of newly developed cement slurries with the addition of silica nanoparticles. Studies were carried out for
temperatures 25°C, 60°C and 90°C. To the slurries 0.1 or 1.0% of nanosilica was added. Slurries for temperatures
25°C and 60°C were based on Portland cement 32.5R, and the slurry for the temperature of 90°C on drilling cement G. Developed slurries were characterized by good technological parameters. The obtained set cement slurries
had low porosity and their pore distribution were characterized by a small number of pores with diameters greater
than 100 nm, in the range 1.3÷2.5%, which prove their compact structure and low permeability. Moreover they
exhibited low gas permeability. Noteworthy is the fact that the set cements were characterized by high values of
compressive strength and flexural strength as well as adhesion to pipes – compared with basic cement stone, which
was caused by the addition of silica nanoparticles.
Nafta-Gaz, maj 2015, s. 301-307
Agata Lorek: Przedsiębiorstwo Handlowo-Usługowe GEOPOL
Procesy zachodzące w cementach wiertniczych pod wpływem sekwestracji CO2 – przegląd literatury
W artykule przedstawiono problem korozji kamieni cementowych w procesie sekwestracji CO2, mający istotne
znaczenie ze względu na prowadzone na świecie próby zatłaczania tego gazu do górotworu poprzez istniejące
otwory wiertnicze. Omówiono podstawowe składniki typowego cementu wiertniczego oraz przybliżono mechanizmy najważniejszych rodzajów korozji zachodzących w cemencie, ze szczególnym uwzględnieniem korozji pod
wpływem CO2. Scharakteryzowano aktualny stan badań nad korozją cementów wiertniczych w warunkach zatłaczania CO2 do górotworu, a także wskazano kierunki dalszych badań.
Processes occurring in oil well cements under CO2 sequestration conditions – review
The article presents the problem of the destruction of oil well cement in CO2 sequestration process, which is essential due to attempts being carried out around the world at injecting this gas into rock mass through existing boreholes. Typical chemical compounds of oil well cement and different types of corrosion mechanisms – with particular regard to corrosion under the influence of CO2 – are described. Also characterized is the current state of research on the corrosion of oil well cements in terms of CO2 injection into the formation, and the directions of further research.
Nafta-Gaz, maj 2015, s. 308-313
Magdalena Szlęk, Jadwiga Holewa: Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Optymalizacja metody oznaczania zawartości związków siarki występujących w paliwach gazowych
W artykule opisano sposób optymalizacji metody oznaczania zawartości związków siarki w paliwach gazowych.
Proces ten obejmował identyfikację szerokiej grupy związków siarki. W tym celu przeprowadzono szereg analiz
wzorców jakościowych i ustalono czasy retencji związków siarki mogących występować w paliwach gazowych.
W kolejnym etapie opracowano pośrednią metodę kalibracji detektora PFPD. Aby wykonać to zadanie, wyodrębniono dwie grupy związków charakteryzujących się podobną budową: merkaptany oraz siarczki i disiarczki alkilowe, a następnie w poszczególnych grupach sprawdzono możliwość wykorzystania jednej krzywej kalibracyjnej
do kalibracji całej grupy związków. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że takie wzorcowanie, po
uwzględnieniu liczby atomów siarki w cząsteczce, jest możliwe i może być z powodzeniem stosowane podczas
wykonywania rutynowych analiz. Kalibracja pośrednia nie tylko zmniejszy koszty utrzymania metody, ale także
znacząco skróci czas przeprowadzanych analiz.
Optimization of the method for the determination of sulfur compounds present in gaseous fuels
The paper presents the optimization of the method for the determination of sulfur compounds in fuel gases. It involved the identification of a broad group of sulfur compounds. For this purpose, several quantitative standards
were analyzed and retention times of sulfur compounds that may be present in the fuel gas were established. In the
next stage an indirect method for calibrating the PFPD detector was developed. For this purpose, sulphur compounds having a similar structure were divided into two groups: mercaptans and alkyl sulfides and disulfides. Then
for each group the possibility of using one calibration curve for the entire group of compounds was verified. The
research found that such calibration, after taking into account the number of sulfur atoms in the molecule is possible and can be successfully used in routine analysis. Indirect calibration will not only reduce costs but also significantly reduce the time of analysis.
Nafta-Gaz, maj 2015, s. 314-319
Maciej Basiura: Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Próba wykorzystania metod rozpoznawania obrazów do oceny jakości spalania gazu
We wstępie artykułu przedstawiono zagadnienia związane z metodami rozpoznawania obrazów. Zasadniczą jego
częścią jest opis eksperymentów przeprowadzonych przez pracowników Zakładu Użytkowania Paliw Instytutu
Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego w Krakowie, które polegały na obserwacji płomienia gazowego w świetle widzialnym oraz w paśmie promieniowania podczerwonego. Przeprowadzone badania powinny
w przyszłości umożliwić opracowanie kryteriów pozwalających oceniać jakość spalania paliw gazowych, na podstawie filmów bądź serii fotografii i termogramów płomienia.
Attempt to use pattern recognition methods to evaluate the quality of gas fuel combustion
In the introduction the article presents the issues related to the methods of pattern recognition. The essential part is
the description of the experiments carried out by the personnel of the Department of Fuels Usage of the Oil and
Gas Institute – National Research Institute in Cracow, which relied on the observation of a gas flame in the visible
spectrum and infrared radiation. The study should in future allow the development of criteria to assess the quality
of combustion of gaseous fuels, on the basis of the movie or a series of photographs and thermograms of the flame.
Nafta-Gaz, maj 2015, s. 320-326
Mateusz Rataj: Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Ocena wpływu ciągu wstecznego na działanie palnika inżektorowego
Artykuł prezentuje działanie palnika inżektorowego pod wpływem oddziaływania ciągu wstecznego przy różnych
wielkościach komory stanowiska pomiarowego. W analizie uwzględniono cztery różne systemy zabudowy i prędkości działania ciągu wstecznego: od 0,2 m/s do wartości powodującej brak możliwości zapalenia palnika. Przeprowadzone badania na pojedynczym elemencie palnika wykorzystywanego w grzejnikach wody przepływowej,
w różnych konfiguracjach zabudowy tego palnika oraz przy różnych prędkościach napływu powietrza na palnik,
pozwalają stwierdzić, że zarówno prędkość napływu powietrza, jak i sposób zabudowy palnika mają znaczenie dla
pracy urządzenia. Zmiana zabudowy palnika powoduje zmianę koncentracji tlenku węgla(II) poniżej poziomu palnika. Zgodnie z przewidywaniami wzrost prędkości przepływu powietrza w komorze pomiarowej w kierunku prostopadłym do powierzchni palnika skutkował, niezależnie od sposobu zabudowy komory palnika, zwiększeniem
koncentracji tlenku węgla(II) w spalinach. Zawartość tego związku w spalinach wzrastała wraz z czasem działania
powietrza na palnik, aż do osiągnięcia wartości maksymalnej. Można przyjąć, że po jej uzyskaniu zawartość tlenku
węgla(II) utrzymuje się do końca badania na w miarę stałym poziomie.
Impact assessment of the reverse flue draught on the operation of burner Injector Air Nozzles
The paper presents the effect of burner Injector Air Nozzles under the influence of the reverse thrust at different
sizes of the measuring station chamber. In the analysis, four different building systems and operation speed of the
reverse thrust of 0.2 m/s to the resulting inability to ignite the burner were considered. Studies carried out on
a single burner element used in the flow of water heaters in various building configurations of that burner and with
different air flow speeds to the burner, allow us to conclude that both the air flow velocity and the way the burner
is constructed are important for the burner operation. Changing the construction of the burner causes a change in
the concentration of carbon monoxide(II) below the burner. As predicted the increase in air velocity in the measuring chamber in a direction parallel to the surface of the burner resulted, regardless of chamber construction, in an
increase in the concentration of carbon monoxide(II) in the exhaust. The content of this compound in the exhaust
gases increased with time of exposure to air of the burner until it reaches the maximum value. It can be assumed
that after obtaining this value carbon monoxide(II) is maintained until the end of the test at a fairly constant level.
Nafta-Gaz, maj 2015, s. 327-336
Agnieszka Skibińska, Magdalena Żółty: Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Badanie możliwości modyfikacji stabilności termooksydacyjnej olejów bazowych
W artykule zostały przedstawione wyniki badań odporności na utlenianie wybranych olejów bazowych pochodzących z różnych grup według klasyfikacji API oraz olejów bazowych inhibitowanych wytypowanymi dodatkami
przeciwutleniającymi. Oznaczenie stabilności termooksydacyjnej wykonano trzema metodami badawczymi:
ASTM D2272, PN-C-04176 oraz metodą własną oceny wpływu ekspozycji na światło.
Studying the opportunities for modifying thermooxidation stability of base oils
The article presents the results of the oxidation resistance of selected base oils from different groups according to
the API classification as well as base oils inhibited by selected antioxidant additives. Determination of thermooxidative stability was done using three test methods: ASTM D2272, BS-C-04176, and by an own assessment
method of the effects of exposure to light.
Nafta-Gaz, maj 2015, s. 337-342
Dariusz Sacha: Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Wpływ współoddziaływania dodatków przeciwutleniających oraz zwiększających liczbę cetanową paliw do
silników z zapłonem samoczynnym na stabilność oksydacyjną oznaczaną metodami PN-EN 15751 i PN-EN
16091
Stabilność oksydacyjna jest jedną z podstawowych właściwości eksploatacyjnych oznaczanych dla paliwa do silników wysokoprężnych z zapłonem samoczynnym (ZS). W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych
wpływu związków chemicznych o działaniu antyutleniającym i dodatków zwiększających liczbę cetanową oleju
napędowego na stabilność oksydacyjną paliw do silników ZS, oznaczaną według dwóch metod: PN-EN 15751
i PN-EN 16091.
The effect of the interaction of antioxidant additives as well as increasing cetane number of diesel fuel for
compression ignition engines on oxidative stability determined by the PN-EN 15751 and PN-EN 16091
methods
Oxidation stability is very important in the quality control of diesel fuel compression ignition. The aim of this article is to present laboratory tests results on the influence of antioxidants and additives increasing the cetane number
of diesel oil on the oxidation stability of diesel fuel compression ignition determined by PN-EN 15751 and PN-EN
16091.