Naslov
Postojanost svojstava cementnog kamena u kontaktu s agresivnim ležišnim fluidima u dubokim bušotinama panonskog bazena
(Durability of Well Cement in Contact With Aggressive Formation Fluids in Pannonian Basin´s Deep Wells)

Autori
Romić, Leopold

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Rudarsko-Geološko-Naftni

Mjesto
Zagreb

Datum
02.07

Godina
2008

Stranica
161

Mentor
Gaurina-Međimurec, Nediljka ; Krilov, Zoran

Ključne riječi
bušotina; agresivni medij; čvrstoća cementnog kamena; propusnost cementnog kamena; kiseli plinovi; visoka temperatura; visoki tlak
(oilwell; aggressive medium; strength of set cement; permeability of set cement; sour gases; high formation temperature; high formation pressure)

Sažetak
U ovom radu se istražuje postojanost cementnog kamena u dubokim bušotinama Panonskog bazena gdje je cementni oblog tijekom proizvodnog vijeka bušotine izložen korozivnom djelovanju slojne slane vode i kiselih plinova (H2S i CO2) u uvjetima visokog slojnog tlaka i visoke temperature na dnu bušotine. Zbog prisustva klorida u slojnoj vodi i kiselih plinova u prirodnom plinu (0, 007 do 0, 12 % H2S i 10 do 20 % CO2), korišteni su specijalni bušotinski cementi za cementiranje kolona zaštitnih cijevi u dubokim bušotinama Panonskog bazena, odnosno specijalne cementne mješavine u cilju da hidratacijom cementne kaše stvoreni cementni kamen tijekom cijelog proizvodnog vijeka bušotine zadrži postojanost svojih fizikalno-kemijskih svojstava pri izrazito nepovoljnim i promjenljivim bušotinskim uvjetima. Unatrag nekoliko godina nakon višegodišnje proizvodnje ugljikovodika iz bušotina izbušenih u plinskim i plinsko-kondenzatnim poljima Podravine, došlo je do povećanja udjela slojne vode u proizvedenim ugljikovodicima što je uzrokovalo zatvaranje pojedinih bušotina. Loša veza cementnog kamena za kolonu zaštitnih cijevi i stijenke bušotine kao i pojave čepljenja perforacija krhotinama cementnog materijala u nekim bušotinama, ukazivale su na to da je nakon dugogodišnje izloženosti cementnog kamena izrazito korozivnom okruženju došlo do narušavanja njegovih izolacijskih i mehaničkih svojstava, smanjenja tlačne čvrstoće i gubljenja integriteta. Tijekom aktivnog proizvodnog vijeka bušotine cementni kamen je u stalnom kontaktu s agresivnim slojnim fluidima (slojna slana voda, kiseli plinovi). Kako bi se se pravilno utvrdilo ponašanje cementnog kamena bilo je potrebno izvesti testove starenja u fluidima reprezentativnih za proizvodno razdoblje dotične bušotine. Istražene su promjene u cementnom kamenu nakon kraćeg i dužeg perioda starenja u hidrotermalnim uvjetima. Uvjeti starenja za kraći period starenja u trajanju od 72 sata su bili 215 0C, 2, 4 MPa, a za duži period starenja u trajanju od 28 dana 160 0C, 21, 1 MPa. Isto tako uveden je i razrađen postupak da se istraži reaktivnost sustava kiseli plin (H2S + CO2) – slojna slana voda – cementni kamen u uvjetima visokog tlaka i visoke temperature. Uvjeti starenja uzoraka cementnnog kamena u trajanju od 28 dana su bili 180 0C, 21, 1 MPa. Glavni fizikalno-kemijski mehanizmi degradacije cementnog kamena su identificirani korištenjem različitih analitičkih tehnikatehnika (XRD, DTG, SEM, EDAX). Ovim tehnikama je ustanovljeno da cementni kamen nakon starenja u hidrotermalnim uvjetima sadrži ksonotlit, tobermorit, kremen, skautit i girolit. U kontaktu sa slojnom vodom, u cementnom kamenu nakupine tobermorita (C6S6H5) su konvertirane u nakupine ksonotlita (C6S6H2). Ova transformacija nije popraćena u promjeni čvrstoće i propusnosti cementnog kamena. Učinak kiselog plina na promjene u cementnom kamenu je ustanovljen usporedbom hidrotermalnih eksperimenata s i bez H2S + CO2 mješavine u HP-HT uvjetima. Produkti reakcije cementnog kamena i fluida su određeni nakon svakog eksperimenta i uspoređeni s početnim reaktantima. Starenje cementnog kamena u prisustvu slojne vode uz dodatak kiselog plina (H2S + CO2) rezultira slabljenjem svojstava cementnog kamena zbog djelomične karbonizacije cementnog kamena i sulfidizacije željeza u C4AF fazi. U ovom slučaju, cementni kamen je konvertiran u tobermorit iz kojeg je lagano izlužen kalcij i kalcit. Ovo oštećenje cementnog kamena je popraćeno promjenama u čvrstoći i propusnosti cementnog kamena. Ovaj rad ukazuje da bi se cementni kamen u nepovoljnim bušotinskim uvjetima, nakon dugotrajne izloženosti mogao degradirati, što rezultira smanjenjem tlačne čvrstoće i gubitkom njegova integriteta. Dominantni mehanizam degradacije cementnog kamena je posljedica procesa korozije u kontaktu s ugljičnim dioksidom jednom od agresivnih komponenti iz sastava slojnog fluida u dubokim bušotinama Panonskog bazena.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Rudarstvo, nafta i geološko inženjerstvo

POVEZANOST RADA