Tytuł pozycji:
Badania przyczepności stwardniałych zaczynów cementowych do formacji skalnej po zastosowaniu różnych rodzajów płuczek wiertniczych i cieczy przemywających
W artykule omówiono zagadnienia dotyczące przyczepności stwardniałych zaczynów cementowych do pobranych z piaskowca rdzeni skalnych, na których wytwarzany był osad z różnych rodzajów płuczek wiertniczych. Rdzenie z wytworzonym osadem przemywano następnie cieczą przemywającą oraz buforem. Przemyte próbki zalewano zaczynem cementowym, pozostawiając je do związania na okres 2 i 7 dni. W trakcie badań wykorzystywano specjalne stanowisko przeznaczone do wytwarzania osadów i przemywania próbek skalnych. Następnie za pomocą maszyny wytrzymałościowej wyznaczano wartość przyczepności zaczynu cementowego do skały. W badaniach laboratoryjnych stosowano płuczkę z PHPA (polimerowo-potasową) oraz płuczkę glikolową. Używano odpowiednio dobranych cieczy przemywających oraz buforu. W badaniach wykorzystywano cztery rodzaje zaczynów cementowych. Były to zaczyny zawierające nanokomponenty (nano-SiO2 oraz nano-Al2O3), zaczyn z dodatkiem lateksu oraz zaczyn konwencjonalny bez specjalnych dodatków. Spośród przebadanych cieczy przemywających najlepsze połączenie na kontakcie stwardniały zaczyn cementowy–skała piaskowcowa uzyskano po zastosowaniu wodnego roztworu niejonowego surfaktantu z grupy etoksylowanych alkoholi tłuszczowych. Komponenty zaczynów cementowych w postaci nanododatków i lateksu powodują polepszenie parametrów technologicznych zaczynu cementowego (w tym zwiększenie przyczepności do skały). Nanotlenek glinu i krzemu oraz lateks redukują również m.in. odstój wody, czyli tzw. wolną wodę, z zaczynów oraz obniżają filtrację, co ma szczególne znaczenie w przypadku cementowania otworów kierunkowych. Zdecydowana większość badanych próbek cechowała się bardzo wysoką przyczepnością kamienia cementowego do skały. Można to tłumaczyć prawidłowym dobraniem cieczy przemywającej i cieczy buforowej do konkretnego rodzaju płuczki, a następnie użyciem odpowiedniego zaczynu cementowego. Opracowane w ostatnich latach w INiG – PIB ciecze przemywające oraz zaczyny cementowe mogą być wykorzystane w krajowym przemyśle wiertniczym, co powinno przyczynić się do poprawy jakości wiązania zaczynu cementowego z rurą okładzinową i formacją skalną.
This article presents the results of research on the force of adhesion between the hardened cement slurries and the rock cores, on which filter cake from various types of drilling muds was created. Sandstone cores with the filter cake were washed with washer fluids and spacer fluid. The washed samples were poured over with cement slurry, leaving them to set for 2 and 7 days. A test rig designed to produce filter cake and wash rock samples was used to perform the tests. Then the value of adhesion of the hardened cement slurry to the rock was determined using a testing machine. The laboratory tests used a polymer-potassium drilling mud (with PHPA) and a glycol drilling mud, as well as appropriately selected washing fluids and buffer. Four types of cement slurries were also used: slurries containing nanocomponents (nano-SiO2 and nano-Al2O3), slurry with latex, and conventional slurry without special additives. Of the washing fluids tested, the best bonding at the contact between hardened cement slurry and sandstone rock was obtained after using an aqueous solution of a non-ionic surfactant from the group of ethoxylated fatty alcohols. Cement slurry components in the form of nano-additives and latex result in improved technological parameters of cement slurry (including increased adhesion to rock). Aluminum and silicon nanoxide and latex also reduce, among other things, free water in slurry and filtration, which is particularly important in the cementing of directional boreholes. The vast majority of the samples tested were characterized by very high adhesion of the cement stone to the rock. This can be explained by the correct selection of the washer fluid and spacer fluid for a particular type of mud and then the use of a suitable cement slurry. Washer fluids and cement slurries developed at INiG – PIB can be used in the domestic drilling industry, which should help improve the quality of cement slurry bonding with the casing and rock formation.
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).
