Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
Biuletyn Informacji Publicznej
|
TYTUŁ: Polish shale formation evaluation based on chemical and isotope composition of natural gas / Ocena polskich formacji łupkowych na podstawie składu chemicznego i izotopowego gazu ziemnego
Autor: Marek Janiga
Recenzenci: Prof. dr hab. Zdzisław Migaszewski, Uniwersytet Jana Kochanowskiego
|
|
|
ISSN 2353-2718 Objętość monografii: 116 stron |
|
|
Streszczenie Skład chemiczny i izotopowy gazu zmienia się wraz termiczną dojrzałością źródłowej substancji organicznej. Suchy gaz biogeniczny o bardziej ujemnych wartościach δ¹³C przechodzi w gaz mokry okna ropnego, a następnie w suchy gaz okna gazowego o wartościach δ¹³C zbliżających się do zera. Dla gazów z formacji łupkowych zależności te są identyczne, a analizy składu chemicznego i izotopowego gazu z formacji łupkowych są wykorzystywane do typowania obszarów perspektywicznych tzw.: „sweet spots”. Odchylenie wartości δ¹³C metanu w kierunku bardziej ujemnych we wszystkich próbkach również potwierdziło mieszanie z gazem biogenicznym (graficzny model Chunga tzw.: „natural gas plot”). Także wartości składu izotopowego węgla etanu i propanu odbiegały od teoretycznych (zwłaszcza w odwiertach W-1 i B-1; nieco mniej w odwiertach O-2 i K-1). Potwierdza to występowanie wtórnego krakingu.
|
|
|
Abstract The relationship between the change of carbon isotope composition of gaseous hydrocarbons in natural gas and the increase of source rock organic matter thermal maturity are especially important in the petroleum geochemistry. The thermal maturity evaluation and interpretation based on the chemical and isotope compositions is commonly performed for natural gases conventional reservoirs, shales, coals, seeps and other geological habitats. The carbon isotope composition of individual hydrocarbons in gas samples provided by the compound specific isotope analysis (CSIA) can be used for interpretation and correlation purposes. On the basis of the δ¹³C value of methane, ethane and propane, the estimation of thermal transformation degree of the source rock (from which the gas was generated) can be made. The work presents results of chemical/isotope composition analyses of natural gases and geochemical Rock-Eval analyses from five wells exploring the Silurian and the Ordovician shale formations. The statistical analyses were conducted with the use of the following: descriptive, correlation and liner regression. Using all the results as one statistical population, Pearson’s linear correlation coefficients of the gas isotope composition with the pyrolytic and molecular indices were calculated. Surprisingly, there are no high correlations between the pyrolytic indices and the isotope composition or the chemical indices. Moderate correlations are between maturity of the source organic matter (Tmax) and the isotope composition of carbon in methane (r = 0.63). The results of carbon isotope analyses clearly differentiate samples from each well, only L-1 and O-2 wells natural gases are quite similar. Methane, ethane and propane δ¹³C values are progressively higher in sequence L-1, O-2, K-1, B-1 and W-1. The thermal maturity of the source organic matter was assessed using Tang’s mathematical model including the share of biogenic methane. The thermal maturity corresponds mainly to the range from 0.9% (L-1 and O-2) to 1.5% (B-1 and W-1) vitrinite reflectance. Natural gas compositions shows mixing with the biogenic gas (below approximately 25%).
|
|
|
Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT) Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
|
TYTUŁ: Oddziaływanie spienionych azotem płynów szczelinujących na skały zbiornikowe złóż węglowodorów / Impact assessment of foamed fracturing fluids on hydrocarbon reservoir rocks
Autor: Klaudia Wilk-Zajdel
Recenzenci: prof. dr hab. inż. Małgorzata Labus, Politechnika Śląska
|
|
|
ISSN 2353-2718 Objętość monografii: 128 stron |
|
|
Streszczenie W niniejszej monografii przedstawiono wybrane informacje na temat oddziaływania płynów szczelinujących spienionych azotem na skały zbiornikowe złóż węglowodorów na podstawie badań eksperymentalnych.
|
|
|
Abstract This monograph presents selected information on the impact of nitrogen-foamed fracturing fluids on reservoir rocks of hydrocarbon reservoirs, based on experimental research.
|
|
|
Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT) Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
|
TYTUŁ: Charakterystyka litofacjalna utworów jury górnej i kredy dolnej w rejonie Dąbrowa Tarnowska – Dębica w oparciu o interpretację danych sejsmicznych i otworowych / Lithofacial characteristics of Upper Jurassic and Lower Cretaceous deposits in the Dąbrowa Tarnowska – Dębica area based on an interpretation of seismic and well data
Autor: Andrzej Urbaniec
Recenzenci:
|
|
| ISSN 2353-2718 ISBN 978-83-65649-40-9 DOI: 10.18668/PN2021.232 |
|
|
Streszczenie Głównym celem monografii jest odtworzenie historii depozycji i rozwoju facjalnego utworów górnej jury i dolnej kredy, występujących w podłożu zapadliska przedkarpackiego, w oparciu o dostępne dane z otworów wiertniczych oraz sejsmikę 3D. Rejon badań usytuowany jest w środkowej części przedgórza Karpat, pomiędzy miastami Dąbrowa Tarnowska na północnym zachodzie i Dębica na południowym wschodzie. Nowe dane, uzyskane w roku 2015, w postaci zdjęcia sejsmicznego 3D, jak również informacji z głębokiego otworu O-1 przewiercającego pełen profil utworów mezozoiku, pozwoliły na znacznie lepsze rozpoznanie i udokumentowanie wielu szczegółów budowy geologicznej tego, dotąd słabo rozpoznanego, rejonu.Sedymentacja badanych utworów węglanowych przedgórza Karpat w epokach późnojurajskiej i wczesnokredowej odbywała się w strefie szelfowej północnego, pasywnego brzegu oceanu Tetydy. Cechą charakterystyczną utworów górnej jury jest ich duże zróżnicowanie facjalne, wynikające głównie z obecności rozbudowanych kompleksów biohermowych oraz pakietów warstwowanych osadów marglisto-wapiennych. W rozdziale 2 przedstawiono budowę geologiczną rejonu badań, uwzględniając wszystkie piętra strukturalne, rozwój litologiczny utworów poszczególnych jednostek, stosowane podziały litostratygraficzne i regionalne ramy paleogeograficzne. W rozdziale 3 szczegółowo omówiona została historia badań oraz aktualny stan rozpoznania kompleksu węglanowego górnej jury i dolnej kredy przedgórza Karpat. Rozdział 4 zawiera charakterystykę litologiczną badanych utworów węglanowych z podziałem na jednostki litostratygraficzne. Charakterystyka ta opracowana została na podstawie analizy cech makroskopowych dostępnego materiału rdzeniowego oraz profilowań geofizyki otworowej. Zamieszczone profile litostratygraficzne wybranych głębokich otworów wiertniczych z obszaru badań lub jego bliskiego sąsiedztwa dokumentują obecny stan wiedzy na temat litostratygrafii i rozwoju facjalnego utworów górnej jury i dolnej kredy. W rozdziale 5 przedstawiono charakterystykę mikrofacjalną i mikropaleontologiczną badanych utworów węglanowych, jak również przeprowadzono dyskusję dotyczącą możliwości określenia zasięgu wiekowego poszczególnych wydzieleń litostratygraficznych w oparciu o wyniki wieloletnich badań oraz dane literaturowe. W rozdziale 6 zaprezentowano wyniki analizy obrazu sejsmicznego, wykonanej w oparciu o wybrane atrybuty sejsmiczne. W ramach pracy omówiono następujące atrybuty: RMS Amplitude, Envelope, Instantaneous phase, Dominant frequency, Instantaneous bandwidth, Apparent polarity, Relative acoustic impedance, First derivative, Iso-frequency component, Time gain, Chaos, Variance (Edge method), Local flatness. Przeprowadzona analiza pozwoliła na uzyskanie dodatkowych istotnych informacji odnośnie wykształcenia litologicznego i rozprzestrzenienia utworów poszczególnych ogniw litostratygraficznych, jak również dała możliwość uszczegółowienia lokalizacji dyslokacji. Na podstawie interpretacji zapisu sejsmicznego w obrębie badanego kompleksu skalnego udokumentowano również występowanie niezgodności kątowych, stref zaburzeń i deformacji związanych z tektoniką synsedymentacyjną oraz przypuszczalnych osadów spływów grawitacyjnych. W rozdziale 7 zamieszczono przekroje litofacjalne, skonstruowane wzdłuż wybranych przekrojów sejsmicznych, prezentujące przestrzenny rozkład i wzajemne relacje pomiędzy utworami poszczególnych ogniw litostratygaficzych. W rozdziale 8 przeanalizowano rozmieszczenie kompleksów biohermowych górnej jury względem morfologii podłoża jury. Analiza rozmieszczenia wykartowanych na podstawie zapisu sejsmicznego budowli organicznych, należących do serii wielkich bioherm gąbkowo-mikrobialnych, wskazuje na dwa główne obszary ich występowania, tj. rejon NW (kompleks biohermowy „N”), w którym występuje dosyć rozległy kompleks biohermowy, a jego dokładny zasięg jest trudny do ustalenia ze względu na późniejsze procesy regionalnej dolomityzacji oraz rejon centralny (kompleks biohermowy „S” w okolicach otworu O-1), w którym stwierdzono kompleks kilku wysokich budowli o dosyć stromych krawędziach. Rozdział 9 poświęcony jest zagadnieniu historii depozycyjnej późnojurajsko-wczesnokredowego basenu sedymentacyjnego przedgórza Karpat oraz omówieniu roli najważniejszych czynników wpływających na rozkład facji w obszarze badań. Wykazano, że cechą charakterystyczną znacznej części osadów jurajskich jest silnie diachroniczny charakter rozprzestrzenienia poszczególnych facji, uwarunkowany głównie paleogeomorfologią dna zbiornika sedymentacyjnego, jak również czynnikami lokalnymi, związanymi z tektoniką synsedymentacyjną. Seria gąbkowo-globuligerinowa, rozpoczynająca profil utworów górnej jury i reprezentująca najgłębszy etap sedymentacji w warunkach otwartego szelfu, cechuje się stosunkowo dużą jednorodnością wykształcenia na całym obszarze przedgórza. Kompleks biohermowy „S” rozwinął się w nadkładzie elewowanej strefy, złożonej z kilku mniejszych elementów tektonicznych, natomiast kompleks biohermowy „N” wykształcił się na rozległej, wyniesionej części strefy zrębowej, gdzie w podłożu występuje jeden główny blok tektoniczny. Intensywnie rozwijające się kompleksy biohermowe „N” i „S” wywierały coraz większy wpływ na dalszy rozwój sedymentacji osadów górnej jury w badanym rejonie, dostarczając jednocześnie materiału dla osadów redeponowanych w głębsze partie zbiornika w wyniku podmorskich spływów grawitacyjnych. W strefie przylegającej od SE do kompleksu biohermowego „S”, na profilach sejsmicznych dostrzegalny jest charakterystyczny, wysokoamplitudowy zapis obejmujący cały pakiet refleksów sejsmicznych o zmiennych kątach upadów. Częste zmiany polarności, dostrzegalne w obrębie tej strefy w odtworzeniu atrybutu Apparent polarity, podobnie jak i skrajnie zmienny zakres wartości atrybutu Relative acoustic impedance, świadczą o silnym zróżnicowaniu litologicznym tego kompleksu skalnego. W tytonie, w trakcie sedymentacji utworów serii koralowcowo-onkolitowej, nastąpiło wyraźne ujednolicenie warunków sedymentacji na całym obszarze przedgórza Karpat, związane głównie z zanikiem paleomorfologicznego zróżnicowania powierzchni dna morza. Przypuszczalnie w tym samym czasie miał miejsce kolejny etap reaktywacji dyslokacji, o czym świadczy powierzchnia niezgodności kątowej, i związane z nią efekty erozji osadów starszych. Rozprzestrzenione na całym obszarze badań utwory serii muszlowcowo-oolitowej dolnej reprezentują różnego typu płytkowodne środowiska sedymentacji (w tym środowisko równi pływowej, lagunowe i stref barierowych), jakie wykształciły się na obszarze przedgórza Karpat, na pograniczu późnej jury i wczesnej kredy. Środowisko sedymentacji utworów serii marglisto-muszlowcowej, datowanej na berias, określić można jako skrajnie płytkowodne, z facjami lagunowymi i wpływem środowisk brakicznych. Utwory najwyższych serii dolnej kredy (tj. mułowcowo-wapiennej i muszlowcowo-oolitowej górnej) reprezentują facje płytkomorskie związane z transgresją morską, która miała miejsce w walanżynie. Przedstawiona historia depozycyjna późnojurajsko-wczesnokredowego basenu sedymentacyjnego przedgórza Karpat, w połączeniu z opisem cech makroskopowych rdzeni wiertniczych, analizą mikrofacjalną i mikropaleontologiczną poszczególnych jednostek litostratygraficznych oraz interpretacją obrazu sejsmicznego, pozwala na kompleksową charakterystykę analizowanych utworów oraz wskazanie procesów mających największy wpływ na obecny charakter i stan zachowania badanych serii skalnych.
Słowa kluczowe: jura, kreda, litofacje, litostratygrafia, biostratygrafia, interpretacja sejsmiczna, atrybuty sejsmiczne
|
|
|
Abstract The new 3D seismic survey made in 2015 and the O-1 deep borehole – drilled in the same year and portraying a full profile of the Mesozoic sediments – allowed for much better recognition and documentation of many details of the geological structure of this previously poorly mapped area. The sedimentation of the carbonate formations of the Carpathian Foreland during the Late Jurassic and the Early Cretaceous took place in the shelf zone of the northern, passive margin of the Tethys Ocean. A characteristic feature of the Upper Jurassic sediments is their high facies diversity, due mainly to the presence of biohermal complexes and sets of layered marly-limestone sediments. Chapter 2 presents the geological structure of all structural stages in the area under study, including the lithological development, the lithostratigraphic divisions applied, and the regional palaeogeographic frameworks. Chapter 3 discusses both the history of research and the current state of knowledge regarding the Upper Jurassic and Lower Cretaceous carbonate sediments of the Carpathian Foreland. Chapter 4 describes the lithological characteristics of the carbonate sediments, considering lithostratigraphic units. This characterisation is based on a macroscopic examination of the available core material and analysis of the well logs. The lithostratigraphic profiles of selected deeper boreholes from the research area and its close vicinity document the current state of knowledge on lithostratigraphy and the facies development of the Upper Jurassic and Lower Cretaceous deposits. Chapter 5 features the microfacies and micropalaeontological characteristics of the carbonate sediments under study. Based on the results of many years of research and literature data, the possibilities of determining the age of every lithostratigraphic unit are discussed. Chapter 6 presents the analysis of the seismic 3D image based on selected seismic attributes. As part of the work, the following attributes are discussed: RMS Amplitude, Envelope, Instantaneous phase, Dominant frequency, Instantaneous bandwidth, Apparent polarity, Relative acoustic impedance, First derivative, Iso-frequency component, Time gain, Chaos, Variance (Edge method), and Local flatness. The analysis revealed additional important information regarding both the lithological development and the spatial range of sediments of individual lithostratigraphic units, at the same time facilitating the detailed location of fault zones. Based on the interpretation of the seismic image within the studied rock complex, the occurrence of angular unconformity, disturbance, and deformation zones related to synsedimentary tectonic as well as probable gravity-flow deposits are also documented. Chapter 7 presents lithofacial cross-sections constructed along selected seismic sections reflecting the spatial distribution and relationships between the sediments of individual lithostratigraphic units. Chapter 8 analyses the distribution of Upper Jurassic biohermal complexes in relation to the morphology of the Jurassic base surface. An analysis of the distribution of organic buildups belonging to the Huge Sponge-Microbial Bioherms Series, interpreted indirectly from seismic image, indicates two main areas where they can be found. These are the north-west part of the study area – where a quite extensive biohermal complex occurs (‘Complex N’), the exact range of which is difficult to determine due to later regional dolomitisation processes – and the area located in the central part of the seismic survey, where a complex of several very tall buildups with steep edges was found (‘Complex S’). Chapter 9 is devoted to the issue of the depositional history of the Late Jurassic–Early Cretaceous sedimentary basin of the Carpathian Foreland and to a discussion of the role of the most important factors influencing facies distribution in the research area. It has been shown that a characteristic feature of a large part of the Jurassic sediments is the strongly diachronic nature of the distribution of facies controlled by the varying bottom relief of the sedimentation basin and by some local factors related to synsedimentary tectonic episodes. The Sponge-Globuligerinid Series, beginning the profile of the Upper Jurassic sediments and representing the deepest sedimentation stage in the open shelf conditions, is characterised by a relatively high homogeneity of lithology in the whole Carpathian Foreland area. The ‘S’ biohermal complex developed over the elevated zone composed of several smaller tectonic elements, whilst the ‘N’ biohermal complex developed on a large, elevated part of the horst zone. The intensively developing ‘N’ and ‘S’ biohermal complexes affected successive deposition of the Late Jurassic sedimentary basin in the study area more and more. Those biohermal complexes were the source of the material redeposited into deeper parts of the sedimentary basin. On seismic profiles in the south-east neighbourhood of the ‘S’ biohermal complex, there is a characteristic high-amplitude record including the entire reflection set of variable dip angles. The frequent polarity changes which are visible within this zone in the Apparent polarity attribute, as well as the extremely variable range of values the Relative acoustic impedance attribute, prove the strong lithological differentiation of this rock complex. During the Tithonian time (sedimentation of the Coral-Oncolite Series), there was clear unification of the sedimentation conditions in the entire Carpathian Foreland area, mainly due to disappearance of the bottom relief diversity. At the same time another stage of dislocation reactivation occurred, as evidenced by the angular unconformity and the erosion traces of older sediments associated with this unconformity. The deposits of the Lower Shellbed-Oolite Series scattered throughout the research area represent various types of shallow-water sedimentation environments (including tidal, lagoon, and barrier zones) that developed in the Carpathian Foreland area on the borderline between the Late Jurassic and the Early Cretaceous. The sedimentation environment of the Marly-Shellbed Series dated to the Berriasian can be described as extremely shallow-water, with lagoon facies and under the influence of brackish environments. The sediments of the last two series of the Lower Cretaceous (i.e. the Mudstone-Limestone and Upper Shellbed-Oolite Series) represent the shallow-marine facies associated with marine transgression that took place during the Valanginian. The processes that have had the greatest impact on the current character and preservation of the rock series under study can be pinpointed and a comprehensive characterisation of these formations can be undertaken thanks to the depositional history of the Late Jurassic – Early Cretaceous sedimentary basin of the Carpathian Foreland presented herein, the macroscopic examination of the available core material, the microfacial and micropalaeontological analysis of individual lithostratigraphic units, and the interpretation of the seismic image.
Keywords: Jurassic, Cretaceous, lithofacies, lithostratigraphy, biostratigraphy, seismic interpretation, seismic attributes |
|
|
Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT) Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
|
TYTUŁ: Wyznaczenie liczby Damköhlera i jej znaczenie w projektowaniu zabiegów matrycowego kwasowania / Determination of the Damköhler number and its importance in the design of matrix acidizing treatments
Autor: Marek Czupski
Recenzenci:
|
|
|
ISSN 2353-2718 Objętość monografii: 152 stron |
|
|
Streszczenie Podczas matrycowego kwasowania formacji węglanowych tworzone są kanały o dużej przepuszczalności zwane otworami robaczkowymi. Efektywność tego typu zabiegów zależy przede wszystkim od: struktury, geometrii i głębokości penetracji otworów robaczkowych poza strefę o uszkodzonej przepuszczalności. Powinien to zapewniać odpowiednio opracowany płyn kwasujący, którym w przypadku formacji węglanowych są najczęściej roztwory kwasu solnego oraz/lub kwasów organicznych, takich jak kwas octowy czy mrówkowy. Dodatkowo w przypadku formacji o wysokich temperaturach stosowane są dodatki zmniejszające szybkość reakcji pomiędzy kwasem a skałą złożową. Ważną wielkością wpływającą na model tworzonych otworów robaczkowych jest liczba Damköhlera (Da). Jest to stosunek szybkości reakcji pomiędzy kwasem a skałą do szybkości jego konwekcji wzdłuż otworu robaczkowego.Celem niniejszej pracy było wyznaczenie liczby Damköhlera dla czterech wybranych systemów ciecz kwasująca–skała i potwierdzenie, że struktura utworzonych otworów robaczkowych zależy od jej wartości. W ramach realizacji pracy wykonano testy reologiczne cieczy kwasujących żelowanych przy użyciu wiskoelastycznego surfaktantu. Badania szybkości reakcji przeprowadzono na rdzeniach cylindrycznych wyciętych z wapienia pińczowskiego oraz skały dolomitowej Guelph dolomite, charakteryzujących się względnie niskimi wartościami współczynników przepuszczalności i porowatości. W przypadku wapienia pińczowskiego współczynnik przepuszczalności wynosił od 9,11·10−15·m2 do 14,23·10−15·m2, a porowatość od 28,51% do 29,10%, natomiast dla dolomitu Guelph odpowiednio 3,69·10−15–7,48·10−15·m2 i 7,67–9,38%. Do wyznaczenia kinetyki reakcji tych skał z dwoma rodzajami cieczy kwasujących użyto metody wirującego dysku. Następnie wykonano badania przepływowe na rdzeniach cylindrycznych przy użyciu stanowiska AFS-300 dla tych samych typów skał i cieczy. się współczynnikiem przepuszczalności w zakresie od 9,65·10−15·m2 do 26,27·10−15·m2 oraz porowatości od 28,78% do 31,29%. Z kolei próbki skały dolomitowej Guelph dolomite miały współczynniki przepuszczalności od 7,48·10−15·m2 do 61,52·10−15·m2, natomiast porowatości były dużo mniejsze i wynosiły od 7,63% do 10,60%. Po testach przepływowych, na podstawie rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej rdzeni cylindrycznych połączonej z analizą parametrów geometrycznych, obliczono liczbę Damköhlera dla każdego ze zidentyfikowanych otworów robaczkowych. W części teoretycznej niniejszej publikacji opisano rodzaje struktur, które tworzone są w skałach węglanowych w wyniku matrycowego kwasowania, i ich wpływ na efektywność zabiegów. Opisano również siedem modeli kwasowania formacji węglanowych używanych do określania wpływu parametrów zabiegowych, takich jak właściwości cieczy, na efektywność procesu kwasowania danej formacji złożowej. Szczególną uwagę poświęcono teorii liczby Damköhlera, od wartości której zależy zjawisko tworzenia się otworów robaczkowych. Badania wykazały, że w temperaturze 80°C całkowita szybkość reakcji dla każdego z czterech układów ciecz kwasująca–skała była kontrolowana przez szybkość transportu masy. Stwierdzono, że żelowanie 15-proc. roztworu HCl przy użyciu wiskoelastycznego surfaktantu TN-16235 powoduje obniżenie całkowitej szybkości reakcji poprzez zmniejszenie szybkości transportu masy. W przypadku wapienia pińczowskiego 7,5-proc. dodatek surfaktantu TN-16235 spowodował zmniejszenie wartości De z 4,45·10−6 cm2/s do 3,53·10−6 cm2/s, a dla skały dolomitowej Guelph dolomite z 2,25·10−6 cm2/s do 1,97·10−6 cm2/s. Na podstawie badań przepływowych wyznaczono wartości objętości porowych niezbędnych do przebicia cieczy kwasującej przez rdzeń cylindryczny (PVbt). Najmniejsze wartości tego parametru dla wapienia pińczowskiego wynosiły: 0,26 dla 15-proc. roztworu HCl i prędkości przepływu równej 2,93 cm/min oraz 0,28 dla żelowanego 15-proc. roztworu HCl i prędkości przepływu równej 0,30 cm/min. Dla skały dolomitowej Guelph dolomite wynosiły one: 0,88 dla 15-proc. roztworu HCl i prędkości przepływu równej 3,68 cm/min oraz 0,25 dla żelowanego 15-proc. roztworu HCl i prędkości przepływu równej 1,00 cm/min. Żelowanie cieczy przy użyciu wiskoelastycznego surfaktantu TN-16235 umożliwia zatem efektywne matrycowe kwasowanie formacji węglanowych przy mniejszych wydajnościach tłoczenia. Stwierdzono również, że od wartości liczby Damköhlera zależy model rozpuszczania ośrodka porowatego przez daną ciecz kwasującą. Dla otworów robaczkowych utworzonych w rdzeniach wapienia pińczowskiego przy użyciu 15-proc. roztworu HCl wyliczone wartości liczby Da lokowały się w przedziale od 0,244 do 0,026 (optymalna wartość wyniosła 0,031), a dla żelowanego 15-proc. roztworu HCl w zakresie od 0,145 do 0,008 (optymalna wartość wyniosła 0,097). Za optymalną liczbę Da uznano jej wartość, dla której otwory robaczkowe penetrują całą długość rdzenia przy minimalnym wyczerpaniu cieczy kwasującej opisywaną przez PVbt. Natomiast dla otworów robaczkowych wytrawionych w skale Guelph dolomite przez 15-proc. Roztwór HCl obliczone wartości liczby Da były w przedziale od 0,104 do 0,030 (optymalna była równa 0,066), a przez żelowany 15-proc. roztwór HCl w zakresie od 0,188 do 0,030 (optymalna wartość wyniosła 0,069). Zaprezentowana w niniejszej pracy metodyka badań umożliwia wyznaczenie liczby Damköhlera dla systemów ciecz kwasująca–skała, a dzięki temu ułatwia przygotowanie technologii zabiegów matrycowego kwasowania formacji węglanowych w taki sposób, aby zabiegi te były jak najbardziej efektywne.
Słowa kluczowe: matrycowe kwasowanie, liczba Damköhlera, wiskoelastyczny surfaktant
|
|
|
Abstract The aim of the study was to determine the Damköhler number for four selected acidizing liquid–rock systems and to confirm that the structure of the wormholes depends on this variable. As part of the work, rheological tests of gelled acidizing liquids using a viscoelastic surfactant were conducted. The reaction rate tests were carried out on core plugs cut from Pińczów limestone and Guelph dolomite, which are characterized by relatively low permeability and porosity coefficients: 9.11–14.23 × 10−15m2 and 28.51%–29.10%, respectively, in the case of Pińczów limestone and 3.69–7.48 × 10−15m2 and 7.67%–9.38%, respectively, for Guelph dolomite. A rotating disk apparatus was used to determine the kinetics of the reaction of these rocks with two types of acidizing liquids. Then, core flow tests were performed on the core plugs using the AFS-300 system for the same types of rocks and liquids. The core plugs of Pińczów limestone used in these tests had a permeability coefficient ranging from 9.65 to 26.27 × 10−15m2 and a porosity coefficient ranging from 28.78% to 31.29%. On the other hand, samples of the Guelph dolomite had permeability coefficients of 7.48 to 61.52 × 10−15m2, while the porosity was much lower, ranging from 7.63% to 10.60%. After the core flow tests, the Damköhler number was calculated for each identified wormhole, using X-ray computed microtomography combined with an analysis of the geometric parameters. The types of structures that are formed in carbonate rocks as a result of matrix acidizing and their impact on the effectiveness of treatment are described in the theoretical part of this publication. Seven models of carbonate acidizing, which are used to estimate the influence of the parameters of the treatment and the properties of the liquid and rock on the efficiency of the acidizing process, are also discussed. Particular attention was paid to the theory of the Damköhler number, the value of which determines the formation of wormholes. The tests showed that at 80°C the overall reaction rate for each of the four acidizing liquid–rock systems was controlled by the mass transport rate. It was found that a gelled 15% HCl solution using TN-16235 viscoelastic surfactant reduced the overall reaction rate by reducing the mass transport rate. In the case of Pińczów limestone, the addition of 7.5% TN‑16235 surfactant reduced the De value from 4.45 × 10−6cm2/s to 3.53 × 10−6cm2/s; for Guelph dolomite De decreased from 2.25 × 10−6cm2/s to 1.97 × 10−6cm2/s. The values of the acidizing liquid pore volumes required to break through the core plug (PVbt) were determined based on the core flow tests. The lowest values of this parameter for Pińczów limestone were 0.26 for a 15% HCl solution and a velocity of 2.93 cm/min and 0.28 for a gelled 15% HCl solution and a velocity of 0.30 cm/min. For the Guelph dolomite rock, they were 0.88 for a 15% HCl solution and a velocity of 3.68 cm/min and 0.25 for a gelled 15% HCl solution and a velocity of 1.00 cm/min. Gelling a liquid with TN-16235 viscoelastic surfactant thus enables efficient matrix acidizing of carbonate formations with lower pumping rates. It was also found that the model of dissolution of the porous medium by a given acidizing liquid depended on the value of the Damköhler number. For wormholes created in the plugs of Pińczów limestone using the 15% HCl solution, the calculated values of Da were in the range of 0.244 to 0.026 (optimal value: 0.031); for the gelled 15% HCl solution it ranged from 0.145 to 0.008 (optimal value: 0.097). The optimal value for Da was considered to be the value for which wormholes were able to penetrate the entire length of the core with minimal acid spending described by PVbt. For wormholes etched in the Guelph dolomite rock by the 15% HCl solution, the calculated values of Da ranged from 0.104 to 0.030 (optimal value: 0.066), and for the gelled 15% HCl solution they ranged from 0.188 to 0.030 (optimal value: 0.069). The research methodology presented in this paper allows the Damköhler number to be determined for acidizing liquid–rock systems, and thus facilitates the preparation of technology for matrix acidizing of carbonate formations in such a way as to make these treatments as effective as possible. Keywords: matrix acidizing, Damköhler number, viscoelastic surfactant |
|
|
Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT) Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
|
TYTUŁ: Poprawa oczyszczenia przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego przed zabiegiem cementowania/Improvement of the cleaning of the annular space of the borehole before the cementing operations
Autorzy: Marcin Kremieniewski, Miłosz Kędzierski, Marcin Rzepka
Recenzenci:
|
|
| ISBN: 978-83-65649-26-3 ISSN: 2353-2718 DOI: 10.18668/PN2018.220 |
|
|
Streszczenie
|
|
Abstract
The discussed issues of conducted research work significantly contribute to the improvement of the purification of the annular space of the borehole before cementing operations, and thus to the reduction of gas migration and exhalation in wellbores. Key words
|
|
|
Cena egzemplarza:60 zł netto (plus 5% VAT) Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
|
TYTUŁ: Ocena efektów wspomaganego wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego z wybranych złóż krajowych z zastosowaniem zatłaczania CO2 / Assessment of EOR/EGR processes by CO2 injection for selected Polish oil and gas reservoirs
Autor: Wiesław Szott, Piotr Łętkowski,Andrzej Gołąbek, Krzysztof Miłek
|
|
|
ISSN 0209-0724 |
|
|
Streszczenie Praca stanowi pierwszą w Polsce szczegółową ocenę potencjalnych efektów zwiększenia wydobycia zasobów ropy naftowej i gazu ziemnego dzięki zastosowaniu metody wydobycia wspomaganego zatłaczaniem CO2 do złoża (CO2-EOR/EGR).Ocenę przeprowadzono dla dziesięciu wybranych krajowych złóż: sześciu złóż ropy naftowej i czterech złóż gazu ziemnego. Obliczenia wykonano metodą symulacji procesów złożowych, przy pomocy szczegółowych kompozycyjnych modeli symulacyjnych lub uogólnionych modeli bilansowych uwzgledniających zjawiska wypierania mieszającego. Zastosowano strategię maksymalizacji wydobycia zasobów węglowodorów przy jednoczesnej maksymalizacji ilości zatłoczonego CO2 jako elementu szerszego procesu sekwes-tracji dwutlenku węgla. Uzyskano szczegółowe wyniki dla przyrostu zasobów wydobywalnych oraz współczynniki efektywności zarówno dla procesu wspomaganego wydobycia jak i dla procesu sekwestracji. |
|
|
Abstract The assessment was performed for 6 oil and 4 gas reservoirs from across the country. The calculations applied simulation methods with full-scaled, compositional reservoir models or material balance methods supplemented with miscible displacement models. The modeling strategy assumed maximum recovery of hydrocarbons together with maximum injection of CO2 as a part of the concomitant CO2 sequestration process. Detailed results of increased recoverable oil and gas due to EOR/EGR processes as well as effectiveness coefficients for both enhanced production and CO2 sequestration are presented. |
|
|
Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT) Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
|
TYTUŁ: Zwiększenie dokładności odwzorowania ośrodka geologicznego z wybranego obszaru Karpat zewnętrznych na podstawie reprocessingu archiwalnych profili sejsmicznych 2D / Improvement of the accuracy of the geological survey imaging in seismic waveform in the Outer Carpathians area based on reprocessing of archival 2D seismic profiles
Autorzy: Łukasz Bajewski, Aleksander Wilk, Robert Bartoń, Andrzej Urbaniec
Recenzenci:
|
|
| ISBN: 978-83-65649-28-7 ISSN: 2353-2718 DOI: 10.18668/PN2018.222 |
|
|
Streszczenie Głównym celem prezentowanej pracy było uzyskanie obrazu sejsmicznego na podstawie reprocessingu archiwalnych profili sejsmicznych 2D – który to obraz pozwoliłby na bardziej szczegółowe i jednoznaczne odwzorowanie skomplikowanej budowy geologicznej Karpat zewnętrznych w stosunku do wcześniejszych badań – poprzez opracowanie procedur i sekwencji przetwarzania oraz dobór parametrów, z wykorzystaniem wszelkich dostępnych danych i z jednoczesną interpretacją geologiczną. Dotychczas uzyskane rezultaty prac w zakresie przetwarzania, realizowane zarówno w przemyśle, jak i jednostkach naukowych, nie dają jednoznacznego odwzorowania skomplikowanej budowy geologicznej tego obszaru.
|
|
Abstract The main objective of the presented work, was to obtain a seismic image based on the reprocessing of archival 2D seismic profiles, which would allow a more detailed and unambiguous representation of the complex geological structure of the Outer Carpathians compared to earlier results, through the development of procedures and processing sequences and the selection of parameters, using all available data and simultaneous geological interpretation. The previous results of work in the field of processing, implemented both in industry and scientific units, do not provide a clear representation of the complex geological structure of this area.
|
|
|
Cena egzemplarza:60 zł netto (plus 5% VAT) Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
|
TYTUŁ: Technologia i parametry techniczne pracy instalacji przemysłowej do produkcji plastyfikatora TDAE / Technology and technical working parameters of industrial plant for the production of TDAE plasticizer
Autor: Stefan Ptak
Recenzenci: prof. dr hab. inż. Dariusz Bogdał – Politechnika Krakowska
|
|
|
ISSN 2353-2718 Objętość monografii: 204 strony |
|
|
Streszczenie Ropa naftowa jest i w najbliższej przyszłości nadal będzie podstawowym naturalnym surowcem gospodarczym na świecie. Wykorzystanie produktów uzyskiwanych z ropy naftowej stanowi siłę napędową gospodarki każdego kraju. Z przerobu ropy naftowej uzyskuje się wiele produktów, półproduktów i surowców, które znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, w tym petrochemicznym. Istotną rolę w tej dziedzinie gospodarki większości krajów odgrywają plastyfikatory naftowe, stosowane jako dodatek zmiękczający w procesach wulkanizacji kauczuków, szczególnie kauczuków syntetycznych butadienowych – styrenowo (SBR), oraz jako składnik mieszanek gumowych w procesie ich wytwarzania i wulkanizacji.Kierunki rozwoju plastyfikatorów naftowych dla przemysłu gumowego determinuje wiele dokumentów i aktów prawnych oraz szereg wymagań wynikających ze specyfiki procesów wytwórczych, a także z warunków eksploatacji wyrobów gumowych, w tym szczególnie: • posiadanie wymaganego dla danego zestawienia składu chemicznego oraz charakteryzowanie się odpowiednimi właściwościami fizykochemicznymi; • wykazywanie dobrej kompatybilności ze stosowanym kauczukiem; • odznaczanie się niską lotnością w warunkach procesu produkcji kauczuków oraz w procesach wytwarzania mieszanek gumowych i ich wulkanizacji; • niewykazywanie działania toksycznego. Plastyfikatory naftowe stosowane w kompozycjach kauczukowych (SBR) nazywane są również olejami-wypełniaczami. Składają się z cząstek węglowodorów zawierających od 25 do 35 atomów węgla i dzielą się na aromatyczne, naftenowe i parafinowe w zależności od udziału węgli w strukturach aromatycznych, naftenowych i parafinowych. Istotną rolę w badaniach eksperymentalnych opisanych w niniejszej monografii odgrywają plastyfikatory wysokoaromatyczne, otrzymywane jako produkt uboczny w trakcie rafinacji rozpuszczalnikowej destylatów próżniowych z ropy naftowej w procesie wytwarzania olejów bazowych, które zyskały duże znaczenie w procesie produkcji opon samochodowych. Plastyfikatory wysokoaromatyczne DAE charakteryzują się najwyższą zawartością węglowodorów aromatycznych i związaną z tym wysoką zawartością wielopierścieniowych związków aromatycznych oraz benzo[a]pirenu. Wprowadzenie przez ustawodawstwo Unii Europejskiej Dyrektywy 76/769/ EEC, a następnie Rozporządzenia 1907/2006 miało na celu zmniejszenie zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w oponach, co doprowadziło do wytwarzania przez przemysł naftowy plastyfikatorów naftowych o niskiej zawartości WWA z wykorzystaniem różnych procesów produkcyjnych, aby zaspokoić potrzeby globalnego przemysłu oponiarskiego. Po roku 2010 rynek światowy plastyfikatorów naftowych ze względu na ich mutagenne i rakotwórcze działanie eliminuje ze stosowania plastyfikator DAE. Stworzony system REACH w Unii Europejskiej uchwalony przez Parlament Europejski i Radę w dniu 18 grudnia 2006 roku Rozporządzenia numer 1907/2006 w sprawie rejestracji, oceny, udzielenia zezwoleń i stosownych ograniczeń w zakresie chemikaliów, wprowadzając zapisy 27 poprawki do Dyrektywy 76/769/EEC wprowadza zakaz stosowania ekstraktów wysokoaromatycznych o przekroczonym limicie zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych od dnia 1 stycznia 2010 roku. W części eksperymentalnej zamieszczono wyniki badań nad opracowaniem i wdrożeniem na skalę przemysłową technologii produkcji plastyfikatora TDAE spełniającego wymagania w zakresie rakotwórczości i mutagenności. Istotnym etapem przeprowadzonych badań eksperymentalnych były technologiczne próby przemysłowe dotyczące badań plastyfikatora TDAE wykonane na instalacji Furfurol w Zakładzie Produkcyjnym Spółki ORLEN OIL Sp. z.o.o. w Płocku. Wiodącą rolę w uzasadnieniu celu i tez pracy odgrywają badania selektywnej rafinacji rozpuszczalnikowej ciężkich ekstraktów pod kątem wytworzenia plastyfikatora aromatycznego TDAE spełniającego wymagania Rozporządzenia 1907/2006 UE. W wyniku przeprowadzonych prac technologiczno-badawczych pojawiła się możliwość wprowadzenia do cyklu produkcyjnego, obok olejów bazowych, plastyfikatora TDAE o nazwie handlowej Elasticol, wytwarzanego na bloku olejowym PKN ORLEN S.A. Również ważnym, kluczowym elementem wykonanych badań eksperymentalnych było zastosowanie procesu odparafinowania rozpuszczalnikowego dla pozyskania różnych plastyfikatorów TDAE. Proces odparafinowania rozpuszczalnikowego z użyciem różnych rozpuszczalników pozwolił na opracowanie technologii produkcji zmodyfikowanego plastyfikatora TDAE spełniającego wymagania jakościowe i wymagania Rozporządzenia 1907/2006 UE z możliwością poprawy właściwości niskotemperaturowych. Autor dokonał rejestracji technologii w Urzędzie Patentowym pod wspólnym tytułem: Sposób wytworzenia zmodyfikowanego plastyfikatora naftowego TDAE przeznaczonego do produkcji kauczuku i gumy, szczególnie opon samochodowych. Z uwagi na szeroki zakres wiedzy interdyscyplinarnej dotyczącej obszernego zakresu pracy sformułowane wnioski pogrupowano na: ogólne, szczegółowe, metodologiczne i perspektywiczne. Słowa kluczowe: plastyfikatory naftowe, klasyfikacja plastyfikatorów, plastyfikatory, TDAE, ekstrakcja rozpuszczalnikowa, odparafinowanie rozpuszczalnikowe, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, mutagenność, kancerogenność plastyfikatorów, kauczuki
|
|
|
Abstract Petroleum plasticisers play an important role in this area of the country’s economy as a softening additive in the vulcanisation of rubbers, especially synthetic styrene-butadiene rubber (SBR), and as a component of rubber compounds in their production and vulcanisation. The development of petroleum plasticisers for the rubber industry is determined by many documents and laws, as well as a number of requirements resulting from the nature of the production and operating conditions of rubber products. In particular, they must: • have the chemical composition required for a given combination and have appropriate physicochemical properties, • exhibit compatibility with the selected rubber, • demonstrate low volatility during the processes of rubber production, rubber compound production, and vulcanisation, and • not show any toxic effects. Petroleum plasticisers used in rubber compositions (SBR) are also called filler oils, which consist of hydrocarbon particles containing from 25 to 35 carbon atoms and are divided into aromatic, naphthenic, and paraffinic types depending on the proportion of carbons in the structures the aromatic, naphthenic and paraffin. An important role in the experimental research of this dissertation is played by highly aromatic plasticisers, a by-product of refining solvents of vacuum distillates from crude oil in the production of base oils, which have gained a lot of significance in the production of car tyres. DAE highly aromatic plasticisers have the highest content of aromatic hydrocarbons and the associated high content of polycyclic aromatic compounds and benzo[a]pyrene. The European Union’s introduction of EU Directive 76/769/EEC and Regulation 1907/2006 was aimed at reducing the content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in tyres, which led to the oil industry’s production of petroleum plastics with low PAH content using various production processes to meet the needs of the global tyre industry. After DAE plasticisers were banned due to their mutagenic and carcinogenic activity, the global plasticisers market in 2010 created the REACH system in the European Union. Caused the adoption by the European Parliament and the Council on December 18, 2006, Regulation No. 1907/2006 in on registration, evaluation, authorization and related restrictions on chemicals, introducing provision 27 to Directive 76/769/EEC of the amendment to prohibit the use of highly aromatic extracts exceeding the limit for polycyclic aromatic hydrocarbon content. The experimental part contains the results of research on the development and industrial-scale implementation of TDAE plasticiser production technology that meets the requirements for carcinogenicity and mutagenicity. An important stage of experimental research is the technological industrial trials concerning the TDAE plasticiser tests carried out on the Furfurol installation in the production plant of ORLEN OIL Sp. z.o.o. in Płock, Poland. The main justification of the purpose and theses of the work are the investigations of selective solvent refining of heavy extracts in terms of the production of TDAE aromatic plasticisers meeting the requirements of EU Regulation 1907/2006. As a result of the work, it is possible to introduce into the production cycle, in addition to the base oils, a TDAE plasticiser with the trade name Elasticol, on the oil block of PKN ORLEN S.A. Another important element of the experimental research is the use of a solvent dewaxing process to obtain various TDAE plasticisers. The process of solvent dewaxing with various solvents allowed for the development of production technology of a modified TDAE plasticiser that meets the quality requirements of EU Regulation 1907/2006 with the potential for improving its low-temperature properties. In addition, the author has registered this technology in the Patent Office under the common title, Manufacture of a modified TDAE plasticiser intended for the production of caoutchouc and rubber, especially car tyres. Due to the broad knowledge of the interdisciplinary, extensive scope of the work, its conclusions were grouped into general, detailed, methodological, and perspective. Keywords: petroleum plasticisers, classification of plasticisers, TDAE plasticisers, solvent extraction, solvent dewaxing, polycyclic aromatic hydrocarbons, mutagenicity, carcinogenicity of plasticisers, rubbers |
|
|
Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT) Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
Technologia i parametry techniczne pracy instalacji przemysłowej do produkcji plastyfikatora TDAE
Technology and technical working parameters of industrial plant for the production of TDAE plasticizer
|
TYTUŁ: Innowacyjna technologia zestalania zużytych płuczek wiertniczych / Innovative technology of used drilling muds solidification
Autorzy: Teresa Steliga, Małgorzata Uliasz
Recenzenci:
|
|
| ISBN: 978-83-65649-29-4 ISSN: 2353-2718 DOI: 10.18668/PN2018.221 |
|
|
Streszczenie Podczas prowadzenia prac poszukiwawczych wytwarzane są duże ilości odpadów, które występują w postaci zużytej płuczki wiertniczej i wynoszonego przez nią urobku. Jednak podstawową ich część (ok. 60–80%) stanowią zużyte płuczki wiertnicze jako odpady płynne, natomiast pozostała ilość to odpady stałe w postaci zwiercin zanieczyszczonych płuczką oraz uwodnionych osadów usuwanych ze ściany otworu w trakcie jego rurowania. Wytworzone odpady mogą charakteryzować się szkodliwością dla środowiska ze względu na wysoką zawartość jonów chlorkowych (w przypadku płuczek o wysokim stopniu zasolenia) i siarczanowych, metali ciężkich, substancji organicznych mierzonych wskaźnikiem DOC, substancji nierozpuszczonych, rozpuszczonych związków stałych (TDS), SPCz i in.Na podstawie szeregu przeprowadzonych w INiG – PIB badań laboratoryjnych z użyciem odpadowych płuczek wiertniczych, różniących się składem, właściwościami reologicznymi, gęstością, zawartością skażeń chemicznych, opracowano kompozycję środka do zestalania takich płuczek oraz technologię ich zestalania wraz z metodyką oceny właściwości mechanicznych, chemicznych i toksykologicznych pozyskanego półproduktu. Proces zestalania płuczki wiertniczej jest technologicznie trudniejszy niż zestalanie urobku ze względu na jej płynną postać zagęszczoną zdyspergowanymi polimerami i cząstkami ilastymi pochodzącymi z przewiercanych warstw oraz zawierającą rozpuszczone związki chemiczne, które stosowane są do regulowania i obróbki jej parametrów technologicznych. Przy zestalaniu płuczki ważny jest dobór środków wiążących, których zadaniem jest takie przekształcenie suspensji płuczki wiertniczej w ciało stałe o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, aby w jak największym stopniu ograniczyć wymywanie się z niego substancji niebezpiecznych występujących w postaci związków rozpuszczalnych. Zestalanie różnych rodzajów zużytych, odpadowych płuczek pochodzących z otworów: A – BB (basen bałtycki) i B – BP (basen podlaski) przeprowadzono w dwóch etapach dla rozpoznania możliwości wiązania fazy płynnej płuczki w całość przy użyciu wytypowanych środków wiążących i stabilizujących, takich jak: cement, spoiwo hydrauliczno-pucolanowe zawierające dużą ilość aktywnej krzemionki – Silment CQ-25, Gruntar, szkło wodne sodowe. Celem badań etapu pierwszego był wstępny dobór rodzaju środków wiążących określany na podstawie zmiany konsystencji płuczki otworowej przy zadawanych kolejnych dawkach danego środka i wzrostu wartości parametrów reologicznych, aż do momentu uzyskania niemierzalnych ich wartości oraz obserwacji objawów występowania odstoju wody w czasie wiązania. Natomiast podstawowym celem badań etapu drugiego był dobór optymalnej ilości wybranych środków wiążących wprowadzanych do suspensji płuczki w odpowiedniej kolejności, pod kątem ich wpływu na czas początku i końca wiązania, wytrzymałość na ściskanie zestalonej próbki płuczki oraz wymywalność z niej związków szkodliwych. W wyniku tych badań wytypowano zestaw środków stanowiących kompozycję na bazie cementu portlandzkiego CEM I 32,5 lub spoiwa hydraulicznego – Silment CQ-25 w ilości 20–35% zawierającą 4–5% szkła wodnego sodowego na m3 płuczki. O wyborze tych środków zdecydowały ich właściwości chemiczne i wpływ na właściwości mechaniczne ciała stałego powstałego po zestaleniu płuczki otworowej. Zastosowanie wybranych środków wymagało opracowania technologii zestalania, która polegała na wprowadzeniu do płuczki w pierwszej kolejności zadanej ilości szkła wodnego, a następnie, po ok. 30 min mieszania, wytypowanych materiałów wiążących, na przeniesieniu zżelowanej jednorodnej masy mieszaniny do pojemników, gdzie przez okres od 7 do 14 dni, a nawet 28 dni, przechowywano ją w temperaturze otoczenia, prowadząc pomiary czasu wiązania, wytrzymałości na ściskanie i obserwacje próbki w czasie twardnienia. Przeprowadzone badania wykazały, że płuczki bentonitowe łatwiej ulegają zestalaniu niż płuczki polimerowe. Wiązanie próbki płuczki bentonitowej max. zachodziło po ok. dwóch dniach, natomiast proces wiązania płuczek polimerowych trwał do ok. 6–8 dni. Początek czasu wiązania płuczki bentonitowej zestalonej przy zastosowaniu od 4% do 5% szkła wodnego i od 20% do 35% materiału wiążącego oznaczano po ok. 28 h, a koniec po max. ok. 55 h. Podczas zestalania płuczek polimerowych przy zastosowaniu tych samych ilości i rodzajów środków zestalających zaobserwowano, że ich twardnienie zachodziło najszybciej w warstwie powierzchniowej, natomiast środek próbki pozostawał niejednokrotnie w postaci wilgotnej ziemi. Wymagało to dłuższego czasu ich wiązania w celu właściwego określenia parametrów wytrzymałościowych pozyskiwanego półproduktu. Optymalne parametry wiązania próbki płuczki bentonitowej z otworu A – BB uzyskano przy użyciu kompozycji na bazie cementu portlandzkiego CEM I 32,5 w ilości 20–30% oraz spoiwa hydraulicznego – Silment CQ-25 w ilości 20–35% z dodatkiem 5% szkła sodowego. Wytrzymałości na ściskanie tych próbek zawierających cement portlandzki CEM I 32,5 po 14 dniach wynosiły od ok. 0,5 MPa do 1,17 MPa, natomiast zawierających Silment CQ-25 od ok. 0,7 MPa do 1,0 MPa. Proces zestalenia płuczki bentonitowej z otworu B – BP przeprowadzono przy użyciu 4% i 5% szkła sodowego oraz 5% do max. 20% materiału wiążącego. Znaczne zmniejszenie ilości materiału wiążącego w kompozycji środka zestalającego było spowodowane skażeniem tej płuczki związkami chemicznymi w postaci jonów Ca2+ – 240 mg/dm3 oraz Mg2+ – 73 mg/dm3, które pochodziły z przewiercanych warstw. Ich reakcja z materiałami wiążącymi zastosowanymi w ilości 5% i 10% spowodowała prawie 10-krotny wzrost wytrzymałości na ściskanie otrzymywanych półproduktów (1,6–3,2 MPa) w porównaniu z wytrzymałością próbek zestalonych przy użyciu tych samych materiałów w ilości 15% i 20% (0,2–0,35 MPa).W trakcie twardnienia próbek obserwowano, że bez względu na ilość zastosowanego szkła wodnego oraz ilość i rodzaj materiału wiążącego (cement CEM I 32,5 lub Silment CQ-25) objętości otrzymywanych półproduktów z płuczki bentonitowej ulegały zmniejszeniu. Płuczki potasowo-polimerowe z analizowanych otworów o wysokim stopniu zasolenia zawierały w składach głównie środki celulozowe typu PAC o różnej lepkości w połączeniu z CMC LV, żywicę ksantanową oraz PHPA i poliglikol. Otrzymane w wyniku ich zestalenia próbki półproduktu posiadały zbliżone właściwości mechaniczne. Wartości wytrzymałości półproduktu z płuczki zastosowanej w otworze A – BB, zawierającego 4% i 5% szkła sodowego oraz 20–35% materiału wiążącego mieściły się w zakresie 0,65 MPa do 1,2 MPa, natomiast z otworu B – BP wynosiły od 0,45 MPa do 1,37 MPa. Ze względu na prawie pełne zasolenie tych płuczek podczas ich twardnienia na powierzchni próbek półproduktu zachodziła krystalizacja soli, która w większym stopniu występowała w próbkach zestalonych cementem. W ramach oceny ekologicznej półproduktów otrzymanych z zestalonych zużytych płuczek wiertniczych przeprowadzono analizy ich odcieków otrzymanych z półproduktów zestalanych pod kątem określenia dopuszczalnych granicznych wartości wymywania takich składników jak: stałe związki rozpuszczone (TDS), rozpuszczony węgiel organiczny (DOC), zawartość metali ciężkich (arsen, bar, kadm, chrom, miedź, rtęć, molibden, nikiel, ołów, antymon, selen, cynk) oraz jonów, takich jak: chlorki, siarczany oraz fluorki, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki (Dz.U. z 2015, poz. 1277). Wyniki analiz odcieku z zestalonych płuczek bentonitowych zarówno z otworu A – BP, jak i B – BP wskazywały, że zawartość poszczególnych oznaczanych składników kształtowała się na niskim poziomie i nie przekraczała dopuszczalnych granicznych wartości wymywania. Natomiast analiza fizykochemiczna odcieku wodnego z półproduktów zestalonych poszczególnymi spoiwami zasolonych zużytych płuczek potasowo-polimerowych zarówno z otworu A – BB, jak i B – BP wykazywała trzykrotne przekroczenie granicznych wartości wymywania stałych związków rozpuszczonych (TDS) oraz wysoką zawartość ogólnego węgla organicznego i jonów chlorkowych. Natomiast zawartość siarczanów, fluorków oraz metali ciężkich nie przekraczała dopuszczalnych granicznych wartości wymywania. Odciek wodny z półproduktu zestalonych płuczek polimerowych do dowiercania zarówno z otworu A – BB, jak i B – BP cechował się niższymi wartościami wymywanych składników w porównaniu z odciekami z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych. W celu rozszerzenia oceny ekologicznej otrzymane odcieki z wymywalności szkodliwych substancji z wytypowanych półproduktów zestalonych płuczek wiertniczych pochodzących z otworu wiertniczego A – BB oraz z otworu B – BP poddano badaniom toksykologicznym z wykorzystaniem testów nowej generacji (Microtox, Ostracodtoxit, Daphtoxikit, Spirodela, Phytotoxkit), należących do różnych poziomów troficznych: konsumentów, reducentów i producentów. Odcieki z półproduktów zestalonych bentonitowych płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP cechowały się niską toksycznością i zostały zaliczone do niskotoksycznych (I–II klasa toksyczności). Natomiast odcieki z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP wykazywały istotny efekt toksyczny ze względu na wysoką zawartość chlorków, substancji organicznych mierzonych wskaźnikiem DOC oraz odczyn itp., w związku z czym zostały zaliczone do III klasy toksyczności. Odcieki z półproduktów zestalonych płuczek polimerowych do dowiercania otworów, które charakteryzowały się niższą toksycznością w porównaniu z odciekami z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych, zostały zaliczone do niskotoksycznych (klasa II–III toksyczności). Jak wykazały badania, skład płuczek wiertniczych ma wpływ nie tylko na przebieg ich zestalania, ale również na toksyczność odcieków otrzymanych z półproduktów po zestaleniu tych płuczek wiertniczych. Odcieki z półproduktów otrzymane po zestaleniu kompozycją środków zestalających (szkło wodne + Silment CQ-25) płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP cechowały się niższą toksycznością w przeliczeniu na jednostki toksyczności (TU) w porównaniu z odciekami z półproduktów otrzymanych po zestaleniu płuczek wiertniczych przy użyciu szkła wodnego i cementu CEM I 32,5. Przeprowadzone badania pod kątem określenia zawartości pierwiastków promieniotwórczych (K, U, Th) wykazały, że półprodukty zestalonych zużytych bentonitowych płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP posiadały najniższą zawartość pierwiastków. Natomiast najwyższe wartości tych pierwiastków promieniotwórczych (potasu, uranu, toru) odnotowano dla półproduktów zestalonych zużytych płuczek polimerowych do dowiercania. Na zbliżonym poziomie kształtowała się zawartość pierwiastków promieniotwórczych w półproduktach zestalonych zużytych zasolonych płuczek polimerowo-potasowych. Ze względu na niskie stężenie pierwiastków promieniotwórczych w zestalonych półproduktach, zgodnie z rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 2 stycznia 2007 r. w sprawie wymagań dotyczących zawartości naturalnych izotopów promieniotwórczych potasu 40K, radu 226Ra i toru 228Th w surowcach i materiałach stosowanych w budynkach przeznaczonych na pobyt ludzi i inwentarza żywego, a także w odpadach przemysłowych stosowanych w budownictwie, oraz kontroli zawartości tych izotopów (Dz.U. Nr 4, poz. 29), mogą być one wykorzystane jako materiały budowlane. W celu weryfikacji skuteczności opracowanej technologii zestalania zużytych płuczek, przeprowadzono w warunkach półprzemysłowych próbę zestalania zużytych płuczek (0,75 m3). Przed przystąpieniem do wykonania próby półprzemysłowej mieszaninę płuczek otworowych poddano zestaleniu w warunkach laboratoryjnych, zgodnie z zaleceniami zawartymi w opracowanej technologii, przy użyciu kompozycji na osnowie 30% i 35% cementu CEM I 32,5 z dodatkiem 4% i 5% szkła sodowego. Na podstawie przeprowadzonych badań określono początek wiązania mieszaniny płuczek po ok. 30 h, koniec wiązania po ok. 80 h oraz wytrzymałość na ściskanie otrzymanego półproduktu, która po 7 dniach wynosiła 0,9 MPa, a po 14 dniach 1,9 MPa. Przeprowadzone badania wymywalności substancji szkodliwych w odcieku z półproduktu wykazały następujące wartości oznaczeń: stałe związki rozpuszczone (TDS) – 58 424 mg/kg s.m., chlorki Cl− – 21 300 mg/kg s.m., siarczany – 1984 mg/kg s.m., ogólny węgiel organiczny (DOC) – 3200 mg O2/kg s.m., zawartość metali ciężkich, która kształtowała się na niskim poziomie. Spośród wykonanych oznaczeń jedynie zawartość węgla organicznego (DOC) przekroczyła graniczne wartości wymywania (Dz.U. z 2015 r. poz. 1277, załącznik nr 5), co mogło być spowodowane obecnością polimerów organicznych zawartych w składach zestalonych płuczek oraz substancji ropopochodnych je zanieczyszczających. Ponadto wykonano badania toksykologiczne odcieku z zestalonego półproduktu z wykorzystaniem wytypowanych testów toksykologicznych. Toksyczność wyrażona w jednostkach toksyczności (TU) wytypowanych do badań testów wynosiła: Microtox – 4,3; Daphtoxkit (48 h) – 9,9; Spirodela – 9,5. Odciek z półproduktu można zaliczyć do niskotoksycznych (II klasa toksyczności TU < 10). Prezentowana technologia została objęta ochroną patentową nr P.418959 pt. „Sposób zestalania zużytych wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych typu bentonitowego i polimerowego”, która została nagrodzona złotym medalem na międzynarodowej wystawie wynalazczości w Genewie. |
|
|
Abstract On the basis of a series of laboratory tests carried out in INiG – PIB using waste drilling fluids differing in composition, rheological properties, density and chemical contamination content, a composition of a solidifying agent for such fluids and the technology for their solidification together with the methodology for the assessment of mechanical, chemical and toxicological properties of the obtained semi-finished product were developed. The drilling fluid solidification process is technologically more difficult than the solidification of the spoil due to its liquid form, concentrated with dispersed polymers and clay particles derived from the drilled layers and containing dissolved chemical compounds, which are used for the regulation and processing of its technological parameters. When solidifying the fluid, it is important to select binding agents, the task of which is to convert the suspension of the drilling fluid into a solid body with sufficient mechanical strength in order to minimize the leaching of hazardous substances in the form of soluble compounds. Solidification of different types of used, waste fluids coming from the holes: A – BB (Baltic Basin) and B – BP (Podlaski Basin) were conducted in two stages in order to identify the possibility of binding the liquid phase of the fluid together with selected binding and stabilizing agents such as: cement, a hydraulic-pozzolans binder containing a large amount of active silica – CQ-25 Silment, Gruntar, sodium water glass. The aim of the first stage of testing was to initially select the type of binding agents determined on the basis of changes in the consistency of the borehole fluid at successive doses of a given agent and increase in rheological parameters until the moment of obtaining their immeasurable values and observation of the symptoms of the presence of water loss during binding. In turn, the primary objective of stage two of the tests was to select the optimal amount of selected binding agents introduced into the fluid suspension in the appropriate order, in terms of their influence on the time of the beginning and end of binding, compressive strength of the solidified sample of the fluid and its leachability of harmful compounds. As a result of these tests, a set of agents constituting a composition based on Portland cement CEM I 32.5 or hydraulic binder – CQ-25 Silment in the amount of 20–35% containing 4–5% sodium water glass per m3 of fluid was selected. The choice of these agents was determined by their chemical properties and their effect on the mechanical properties of the solid formedafter solidification of the borehole fluid. Application of the chosen measures required the development of a solidification technology, which consisted of the introduction of the required quantity of water glass into the fluid in the first place, and then, after about 30 minutes, mixing the selected binding materials. The gelled homogeneous mass of the mixture was transferred to containers, where it was stored at ambient temperature for a period of 7 to 14 days or even 28 days, while measurements of binding time, compressive strength were taken and observation of the sample during hardening was performed. The conducted research has shown that bentonite fluids are easier to solidify than polymer fluids. Binding of a bentonite fluid sample took a maximum of about two days, while the process of binding polymeric fluids lasted for about 6 – 8 days. The beginning of the bentonite fluid binding time, which was solidified with the use of 4 to 5% water glass and 20 to 35% of the binding material, was determined after approx. 28 hours and the end after max. approx. 55h. During the solidification of polymeric fluids with the same amounts and types of solidifying agents, it was observed that their hardening took place most rapidly in the surface layer, while the center of the sample often remained in the form of moist soil. A longer time of binding was required in order to properly determine the strength parameters of the obtained semi-finished product. Optimal parameters of the bentonite fluid sample binding from borehole A – BB were obtained using the composition based on Portland CEM I 32.5 cement in the amount of 20–30% and a hydraulic binder – CQ-25 Silment in the amount of 20–35% with the addition of 5% sodium glass. The compressive strength of these samples containing Portland cement CEM I 32.5 after 14 days ranged from approximately 0.5 to 1.17 MPa, while that of CQ-25 Silment – from around 0.7 to 1.0 MPa. The process of solidification of bentonite liquid was carried out from bore B – BP using 4 and 5% sodium glass and 5 to max 20% of the binding material. Significant reduction of the binding material in the solidifying agent composition was caused by the contamination of this fluid with chemical compounds in the form of Ca2+–240 mg/dm3 and Mg2+–73 mg/dm3 ions, which were obtained from the drilled layers. Their reaction with binding materials applied in the amounts of 5 and 10% resulted in an almost 10-fold increase in compressive strength of the obtained semi-finished products (1.6 – 3.2 MPa) as compared to the strength of the samples solidified using the same materials in the amounts of 15 and 20% (0.2 – 0.35 MPa). During the hardening process, it was observed that, regardless of the quantity of water glass used and the amount and type of binding material (CEM I 32.5 cement or CQ-25 Silment), the volumes of semi-finished products obtained from bentonite fluid were reduced. Polymer potassium fluids from the analyzed holes had a high degree of salinity and contained mainly PAC cellulose agents of different viscosity in combination with CMC LV, xanthan resin, PHPA and polyglycol. The semi-finished product samples obtained as a result of their solidification had similar mechanical properties. The strength values of the semi-finished product of the fluid used in bore A-BB containing 4 and 5% sodium glass and 20–35% of the binding material ranged from 0.65 to 1.2 MPa, while those in bore B – BP ranged from 0.45 to 1.37 MPa. Due to the almost complete salinity of these fluids, during their hardening on the surface of the samples of semi-finished products there was crystallization of salt, which was more common in cement solidified samples. As part of the environmental assessment of semi-finished products obtained from solidified used drilling fluids, leachates from solidified semi-finished products were analyzed to determine the limit values for leaching of such components as: dissolved solid compounds (TDS), dissolved organic carbon (DOC), heavy metals (arsenic, bar, cadmium, cadmium, chromium, copper, mercury, molybdenum, nickel, lead, antimony, selenium, zinc) and ions such as chlorides, sulphates and fluorides according to the Regulation of the Minister of Economy (Journal of Laws from 2015, item 1277). The results of the leachate analysis from solidified bentonite from both the A – BP and the B – BP hole was found to contain low levels of the determined ingredients and did not exceed the limit leaching values. On the other hand, the physicochemical analysis of water leachate from the semi-finished products solidified with individual binders of used salinated potassium-polymer fluids from both boreholes A – BB and B – BP showed three times higher leaching values of solid dissolved compounds (TDS) and a high content of total organic carbon and chloride ions. In contrast, the content of sulphates, fluorides and heavy metals did not exceed the leaching limit values. The water effluent from the semi-finished product of solidified polymer fluids used for drilling from boreholes A – BB and B BP was characterized by lower values of leached components in comparison with leachate from solidified semi-finished products of salinated potassium-polymer fluids. In order to extend the ecological assessment, leachate from the leaching of harmful substances from selected semi-finished solidified drilling fluid products from borehole A – BB and from borehole B – BP, was subjected to toxicological examinations using new generation tests (Microtox, Ostracodtoxit, Daphtoxikit, Spirodela, Phytotoxkit) belonging to various trophic levels: consumers, reducers and producers. The effluents from semi-finished solidified bentonite drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP were of low toxicity and were classified as low toxic (I – II toxicity class). On the other hand, leachate from semi-finished solidified products of salinated potassium-polymer fluids was found to have a significant toxic effect due to high content of chlorides, organic substances measured by DOC and reaction, etc. and in connection with this they were given the III toxicity class. Leachate from semi-finished products of solidified polymer fluids for drilling holes, which were of a lower toxicity compared to leachate from semi-finished products of solidified salinated potassium-polymer fluids and were classified as low toxic (toxicity class II – III). Research has shown that the composition of drilling fluids not only influences their solidification process, but also the toxicity of leachate from semi-finished products after solidification of these drilling fluids. Leachate from the semi-finished products obtained after solidification with a composition of solidifying agents (water glass + CQ-25 Silment) of drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP were characterized by lower toxicity in TU (toxicity units) compared to leachate from semi-finished products obtained after solidification of drilling fluids with water glass and CEM I 32.5 cement. Studies carried out to determine radioactive element content (K, U, Th) have shown that semi-finished products of solidified bentonite drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP had the lowest radioactive element content (potassium, uranium, thorium). In contrast, the highest values of radioactive elements (potassium, uranium, thorium) were recorded for semi-finished products of solidified used polymer drilling. The content of radioactive elements in semi-finished products of solidified used salinated polymer and potassium fluids was at a similar level. Due to the low concentration of radioactive elements in solidified semi-finished products according to the Regulation of the Council of Ministers of 2 January 2007 concerning requirements for the content of natural radioactive isotopes of potassium K-40, radium Ra- 226 and thorium Th-228 in raw materials and materials used in buildings for intended humans and livestock and industrial waste used in construction, and the control of the content of these isotopes (Journal of Laws of Laws No. 4, item 29), they may be used as building materials. In order to verify the effectiveness of the developed technology of solidifying used drilling fluids, an attempt was made to solidify used drilling fluids (0.75 m3) in semi-industrial conditions. Prior to the semi-industrial test, the borehole fluid mixture was solidified under laboratory conditions, in accordance with the recommendations of the developed technology, using a composition on a 30 and 35% CEM I 32.5 cement carcass with the addition of 4 and 5% sodium glass. On the basis of the conducted tests, the beginning of binding of the mixture of fluids was determined after approx. 30 h, the end of binding after approx. 80 h, and compression strength of the obtained semi-finished product was determined, which after 7 days was 0.9 MPa, and after 14 days – 1.9 MPa. The test of leaching of harmful substances in the leachate from the semi-finished product showed the following values of determinations: solid dissolved compounds (TDS) –58 424 mg/kg d. m., Cl-chlorides – 21 300 mg/kg d. m., sulphates – 1 984 mg/kg d. m., total organic carbon (DOC) – 3 200 mg O2/kg d. m., heavy metal content, which was at a low level. Of the performed determinations, only organic carbon content (DOC) exceeded the leaching limit values (Journal of Laws of 2015, item 1277, Appendix no. 5), which may have been caused by the presence of organic polymers contained in solidified fluids and petroleum substances contaminating them. In addition, toxicological studies of leachate from the solidified semi-finished product were performed using selected toxicological tests. The toxicity expressed in TU units of the tests selected for the research was as follows: Microtox – 4.3; Daphtoxkit (48 h) – 9.9; Spirodela – 9.5. Leachate from the semi-finished product may be classified as low toxic (toxicity class II TU < 10). The presented technology has been granted patent protection No. P. 418959 under the title “The method of solidification of used water dispersion bentonite and polymeric drilling fluids”, which was awarded with a gold medal at the international exhibition of inventions in Geneva. |
|
|
Cena egzemplarza:60 zł netto (plus 5% VAT) Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32. |
|
