Wpływ kwaśnych gazów zatłaczanych do otworów na odporność cementów wiertniczych – stan badań

W artykule przedstawiono specyfikę deterioracji materiałów uszczelniających, a także przegląd najnowszych badań eksperymentalnych dotyczących problematyki zachowania się cementów wiertniczych w warunkach zatłaczania kwaśnych gazów odpadowych. Problemem, któremu poświęca się obecnie wiele uwagi, jest stan uszczelnienia otworów wiertniczych, mogących służyć celom zatłaczania gazów odpadowych, w tym opracowanie technologii wytwarzania cementów wiertniczych trwale odpornych na działanie kwaśnych środowisk. W celu wyjaśnienia mechanizmów niszczenia cementów wiertniczych prowadzone są liczne badania laboratoryjne, które można podzielić na dwie grupy: eksperymenty statyczne i dynamiczne. W przypadku eksperymentów statycznych migracja kwaśnych płynów i produktów reakcji jest ograniczona do dyfuzji w masie cementowej. Eksperymenty dynamiczne uwzględniają przepływ płynów porowych, który jednak może być ograniczony w nienaruszonej próbce cementu, ze względu na jego niską przepuszczalność. Pomimo zakrojonych na szeroką skalę badań wydaje się, że wiedza na temat fizycznych i chemicznych zmian zachodzących w cementach wiertniczych w warunkach sekwestracyjnych jest wciąż niewystarczająca. Wskazuje się tu zwłaszcza na niedostatek informacji w zakresie zmian porowatości i przepuszczalności cementu pod wpływem zachodzących reakcji, a także na temat procesów zachodzących na kontakcie cementów i skał budujących górotwór.

This paper presents specific nature of the deterioration of sealing materials, as well as an overview of recent experimental studies on the problem of wellbore cement behavior in case of acid gas injection. The problem, which now is given a lot of attention, is the well integrity in the boreholes which could serve the purposes of the waste gas injection. In order to examine the degradation mechanisms of drilling cement there are carried out a number of laboratory tests, which can be divided into two groups: static and dynamic ones. In the case of the static experiments, migration of fluids and acidic reaction products is limited to diffusion in the cement mass. The dynamic experiments include pore fluid movement, but it also may be limited in an intact sample of cement, due to its low permeability. Despite extensive research, reporting the geochemical and mineralogical alteration of well cement by acid gases (mostly CO2) under geologic sequestration conditions, the pore structure and permeability change of cement is still poorly understood. There are also poorly recognized the changes within the cement-formation interface, especially in dynamic experiments.