Badania przestrzeni porowej kamieni cementowych za pomocą mikrotomografii rentgenowskiej



Podobne dokumenty
BADANIE 3D STRUKTURY PRZESTRZENI POROWEJ CEMENTÓW METODĄ MIKROTOMOGRAFII RENTGENOWSKIEJ (MICRO-CT) 1. Wstęp

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

Warszawska Giełda Towarowa S.A.

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Eksperyment,,efekt przełomu roku

Harmonogramowanie projektów Zarządzanie czasem

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

Temat: Czy świetlówki energooszczędne są oszczędne i sprzyjają ochronie środowiska? Imię i nazwisko

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

Umowa w sprawie przyznania grantu Marie Curie 7PR Wykaz klauzul specjalnych

Strategia rozwoju kariery zawodowej - Twój scenariusz (program nagrania).

VLAN Ethernet. być konfigurowane w dowolnym systemie operacyjnym do ćwiczenia nr 6. Od ćwiczenia 7 należy pracować ć w systemie Linux.

KLAUZULE ARBITRAŻOWE

SERI A 93 S E RI A 93 O FLUSH GRID WITHOUT EDGE TAB

PROJEKT TECHNICZNY INSTALACJA KLIMATYZACJI POMIESZCZEŃ BIUROWYCH

1. Od kiedy i gdzie należy złożyć wniosek?

Uchwała Komendy Hufca Ziemi Wodzisławskiej nr 8/2016 z dnia 5 lutego 2016

REGULAMIN przeprowadzania okresowych ocen pracowniczych w Urzędzie Miasta Mława ROZDZIAŁ I

2) Drugim Roku Programu rozumie się przez to okres od 1 stycznia 2017 roku do 31 grudnia 2017 roku.

Rentgenowska mikrotomografia komputerowa w badaniu skał węglanowych

Statystyczna analiza danych w programie STATISTICA. Dariusz Gozdowski. Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki Wydział Rolnictwa i Biologii SGGW

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE SST RECYKLING

Projekty uchwał dla Zwyczajnego Walnego Zgromadzenia

Przygotowały: Magdalena Golińska Ewa Karaś

Korelacja wyników badań laboratoryjnych uzyskanych metodą rentgenowskiej mikrotomografii, jądrowego rezonansu magnetycznego i porozymetrii rtęciowej

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Podstawowe pojęcia: Populacja. Populacja skończona zawiera skończoną liczbę jednostek statystycznych

ZGM/DZ/99/2014/ADM Bielsko-Biała, dnia r.

Objaśnienia do Wieloletniej Prognozy Finansowej na lata

REGULAMIN PRZYJMOWANIA UCZNIÓW DO LICEUM PLASTYCZNEGO W KOLE

UCHWAŁA NR XIV/ /16 RADY GMINY STARE BABICE. z dnia 28 stycznia 2016 r.

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

Zakład Certyfikacji Warszawa, ul. Kupiecka 4 Sekcja Ceramiki i Szkła ul. Postępu Warszawa PROGRAM CERTYFIKACJI

PROGRAM ZAPEWNIENIA I POPRAWY JAKOŚCI AUDYTU WEWNĘTRZNEGO

Regulamin przyznawania stypendiów doktorskich pracownikom Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

WEWNĄTRZSZKOLNE I ZEWNĘTRZSZKOLNE ZASTOSOWANIE SCHEMATU OCENIANIA NA PRZYKŁADZIE EGZAMINU MATURALNEGO Z GEOGRAFII

Grupa bezpieczeństwa kotła KSG / KSG mini

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 4/2 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: + 48 (32)

Wyznaczenie sprawności grzejnika elektrycznego i ciepła właściwego cieczy za pomocą kalorymetru z grzejnikiem elektrycznym

Dokumentacja Techniczna Zbiorniki podziemne Monolith

TESTER LX 9024 (SYSTEM ALARMOWY IMPULSOWY) INSTRUKCJA OBSŁUGI

GPD Gumowe wkłady uszczelniaja ce

TECHNOLOGICZNOŚĆ WYPRASEK

Wniosek o ustalenie warunków zabudowy

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

SPECYFIKACJA ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA. na obsługę bankową realizowaną na rzecz Gminy Solec nad Wisłą

Regulamin reklamy produktów leczniczych na terenie Samodzielnego Publicznego Zakładu Opieki Zdrowotnej Ministerstwa Spraw Wewnętrznych w Białymstoku

Podstawa prawna: Ustawa z dnia 15 lutego 1992 r. o podatku dochodowym od osób prawnych (t. j. Dz. U. z 2000r. Nr 54, poz. 654 ze zm.

Dziękujemy za zainteresowanie

STANOWISKO Nr 22/14/P-VII PREZYDIUM NACZELNEJ RADY LEKARSKIEJ z dnia 6 czerwca 2014 r.

Sieć komputerowa grupa komputerów lub innych urządzeo połączonych ze sobą w celu wymiany danych lub współdzielenia różnych zasobów, na przykład:

Trwałość projektu co zrobić, żeby nie stracić dotacji?

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 16 grudnia 2011 r. w sprawie kwalifikacji w zakresie geologii. (Dz. U. z dnia 21 grudnia 2011 r.

2.Prawo zachowania masy

Instrukcja sporządzania skonsolidowanego bilansu Miasta Konina

Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Transport Mechaniczny i Pneumatyczny Materiałów Rozdrobnionych. Ćwiczenie 2 Podstawy obliczeń przenośników taśmowych

WYMAGANIA EDUKACYJNE SPOSOBY SPRAWDZANIA POSTĘPÓW UCZNIÓW WARUNKI I TRYB UZYSKANIA WYŻSZEJ NIŻ PRZEWIDYWANA OCENY ŚRÓDROCZNEJ I ROCZNEJ

REGULAMIN ZAWIERANIA I WYKONYWANIA TERMINOWYCH TRANSAKCJI WALUTOWYCH

Badania radiograficzne rentgenowskie złączy spawanych o różnych grubościach według PN-EN 1435.

Szkoła Podstawowa nr 1 w Sanoku. Raport z ewaluacji wewnętrznej

Organizator badania biegłości ma wdrożony system zarządzania wg normy PN-EN ISO/IEC 17025:2005.

NOWOŚCI Z ZAKRESU SYSTEMU SWR

KOMISJA WSPÓLNOT EUROPEJSKICH. Wniosek DECYZJA RADY

ZAPYTANIE OFERTOWE. MERAWEX Sp. z o.o Gliwice ul. Toruńska 8. ROZWÓJ PRZEDSIĘBIORSTWA MERAWEX Sp. z o.o. POPRZEZ EKSPORT.

SP ZOZ ZSM/ZP/230/100/2011. Chorzów, dnia r. Szanowni Wykonawcy

1 Przedmiot Umowy 1. Przedmiotem umowy jest sukcesywna dostawa: publikacji książkowych i nutowych wydanych przez. (dalej zwanych: Publikacjami).

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Szczegółowy opis przedmiotu zamówienia / Dane techniczne oferowanego sprzętu (sprawa DBA-2/240-23/2016)

Aktualizacja CSP do wersji v7.2. Sierpień 2014

D wysokościowych

Komentarz technik ochrony fizycznej osób i mienia 515[01]-01 Czerwiec 2009

DOPALACZE. - nowa kategoria substancji psychoaktywnych

SPRAWOZDANIE Z REALIZACJI XXXII BADAŃ BIEGŁOŚCI I BADAŃ PORÓWNAWCZYCH HAŁASU W ŚRODOWISKU Warszawa kwiecień 2012r.

PROJEKT BUDOWLANY PROJEKT ZAGOSPODAROWANIA TERENU

Organizacja awansu zawodowego nauczycieli W ZESPOLE SZKÓŁ Z ODDZIAŁAMI INTEGRACYJNYMI W GŁOGOWIE

REGULACJE DOTYCZĄCE NOŚNIKÓW REKLAM I SZYLDÓW W PLANACH MIEJSCOWYCH W GDAŃSKU

Politechnika Warszawska Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych ul. Koszykowa 75, Warszawa

Formularz oferty. (Wypełniają jedynie Wykonawcy składający wspólną ofertę)

Zamieszczanie ogłoszenia: obowiązkowe. Ogłoszenie dotyczy: zamówienia publicznego. SEKCJA I: ZAMAWIAJĄCY

Budowa i dziaanie aparatu

Regulamin rekrutacji

Zarządzenie nr 29/11/15

INDATA SOFTWARE S.A. Niniejszy Aneks nr 6 do Prospektu został sporządzony na podstawie art. 51 Ustawy o Ofercie Publicznej.

- 70% wg starych zasad i 30% wg nowych zasad dla osób, które. - 55% wg starych zasad i 45% wg nowych zasad dla osób, które

Procedura weryfikacji badania czasu przebiegu 1 paczek pocztowych

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

Praca za granicą. Emerytura polska czy zagraniczna?

PROCEDURY POSTĘPOWANIA PRZY UDZIELANIU ZAMÓWIEŃ PUBLICZNYCH, KTÓRYCH WARTOŚĆ W ZŁOTYCH NIE PRZEKRACZA RÓWNOWARTOŚCI KWOTY EURO

WW-01 ROBOTY POMIAROWE... 2

Walne Zgromadzenie Spółki, w oparciu o regulacje art w zw. z 2 pkt 1 KSH postanawia:

Ogólna charakterystyka kontraktów terminowych

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

Udoskonalona wentylacja komory suszenia

Farba chlorokauczukowa 8.1 przeciwrdzewna do gruntowania

ST SPECYFIKACJA TECHNICZNA ROBOTY GEODEZYJNE. Specyfikacje techniczne ST Roboty geodezyjne

U Z A S A D N I E N I E

Transkrypt:

NAFTA-GAZ styczeń 2011 ROK LXVII Łukasz Kut Instytut Nafty i Gazu, Oddział Krosno Jadwiga Zalewska Instytut Nafty i Gazu, Kraków Badania przestrzeni porowej kamieni cementowych za pomocą mikrotomografii rentgenowskiej Wstęp Większość klasycznych metod charakteryzowania porowatości (np. porozymetria rtęciowa) daje jedynie informacje o ogólnej zawartości porów, ale nie daje informacji ani o ich rzeczywistej wielkości, ani o ich rozkładzie przestrzennym. Obrazowanie metodą elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) i metodą elektronów wstecznie rozproszonych (BSE) wprowadziło znaczny postęp w zrozumieniu mikrostruktury cementów, a niektóre parametry ilościowe np. udziały fazowe w ogólnej objętości są dobrze szacowane na podstawie badania szlifów; natomiast parametry takie jak przewodność są całkowicie niedostępne. Niedogodnością obu wymienionych technik jest otrzymywanie informacji dwuwymiarowych, a ponadto próbki cementów do badań metodą mikroskopii elektronowej muszą mieć małą średnicę (co powoduje nieodwracalne zmiany w strukturze porowej w szczególności zanikanie porów). Metoda mikrotomografii rentgenowskiej (micro-ct) jest nieniszczącą techniką obrazowania, która umożliwia wizualizację właściwości wewnętrznych w obrębie obiektów takich jak np. skały i cementy. Metoda ta jest stosowana zarówno do jakościowej wizualizacji wewnętrznych własności materiałów, jak również do pozyskiwania danych ilościowych. Micro-CT polega na zapisywaniu projekcji promieniowania X badanej próbki pod różnymi kątami. Wizualizowanym parametrem jest współczynnik atenuacji liniowej, który zależy od energii promieniowania X, liczby atomowej oraz gęstości badanej próbki. Im większa jest ilość projekcji, tym wyższa dokładność rekonstrukcji badanej objętości. Badania laboratoryjne Przedmiotem badań była analiza metodą mikrotomografii rentgenowskiej 12 próbek kamieni cementowych, zgrupowanych w cztery serie, różniące się składem. Do sporządzenia próbek wykorzystano różne rodzaje cementów, które przygotowano na wodzie wodociągowej, przy stosunku wody do cementu w/c w zakresie 6 7. Z kamieni cementowych wycięte zostały cylindryczne próbki o średnicy 1 cm, które następnie skanowano z użyciem mikrotomografu rentgenowskiego Benchtop 160Xi CT. Skanowanie odbywało się zawsze w tej samej odległości od źródła promieniowania rentgenowskiego i przy tych samych parametrach lampy, co zapewniło tą samą rozdzielczość obrazów. Dla każdego z uzyskanych obrazów do analizy wytypowano ten sam obszar próbki, w kształcie prostopadłościanu. Pomiędzy dwoma akwizycjami tomograficznymi próbka była przechowywana w wodzie. Celem badań była obserwacja zmian zachodzących w strukturze porowej kamieni cementowych pomiędzy 14 a 28 dniem od momentu sporządzenia zaczynów i dostarczenie ilościowych informacji uzyskanych z danych mikrotomograficznych, o budowie sieci porowej i wszystkich połączonych przestrzeniach porowych próbek. Poniżej przedstawiono wyniki badań odwzorowania 3D sieci porowej kamieni cementowych i jej zmian w czasie. 40

artykuły Lp. Skład zaczynu cementowego składniki zawartość Temperatura utwardzania próbki [ C] Gęstość [g/cm 3 ] Współczynnik porowatości Kp 14 Kp 28 1. Stabilizator 2,0 60 1,50 23,8 22,8 2. 7 0,8 0,4 60 1,55 16,4 14,7 3. 15,0 60 1,56 14,6 7,7 4. 7 15,0 60 1,61 8,3 8,2 5. Stabilizator CEMPLAST 2 2,0 40 1,75 4,3 6,8 6. Stabilizator Cement 32,5 2 2,0 40 1,80 nr 1/2011 41

NAFTA-GAZ Lp. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Skład zaczynu cementowego składniki Cement CEM I 32,5R Solanka o gęstości 1,2 g/cm 3 CEMPLAST Gips modelowy Solanka o gęstości 1,2 g/cm 3 HSR Rejowiec Gips modelowy Opóźniacz Mikrosilica Hematyt Opóźniacz Mikrosilica Hematyt Opóźniacz Mikrosilica Hematyt zawartość 5,0 8,0 5,0 5 6 48,0 0,41 2 25,0 104,0 0,42 2 5 0,7 25,0 115,0 Temperatura utwardzania próbki [ C] Gęstość [g/cm 3 ] Współczynnik porowatości Kp 14 Kp 28 40 1,80 0,7 40 1,87 2,6 6,2 26 1,92 5,6 2,0 90 2,16 95 2,32 95 2,38 Kp 14, Kp 28 współczynniki porowatości po 14 i 28 dniach od sporządzenia próbki kamienia cementowego. 42 nr 1/2011

artykuły Badanie mikrotomografii rentgenowskiej na przykładzie próbki Lp.3 Próbka Lp.3_I współczynnik porowatości po 14 dniach Kp = 14,6% Próbka Lp.3_I Rys. 1. Wizualizacja struktury przestrzeni porowej całej próbki cementu Lp.3_I a) trójwymiarowy szkielet cementu (bez porów), b) trójwymiarowa przestrzeń porowa Numer klasy Objętość poru [µm 3 ] Ilość porów w klasie Procentowy udział klasy I 1 9 2 10 2 2 10 3 66 909 315 361 2,6 II 10 99 2 10 3 2 10 4 35 196 825 061 6,9 III 100 999 2 10 4 2 10 5 2 077 645 933 5,4 IV 1000 9999 2 10 5 2 10 6 487 1 327 557 11,2 V 10000 99999 2 10 6 2 10 7 46 1 187 760 VI > 100000 > 2 10 7 2 7 601 597 63,9 RAZEM: 104 717 11 903 269 Charakterystyka mikrotomograficzna próbki cementu Lp.3_I Tablica 1. Wyniki pomiaru krętości geometrycznej kanalików porowych metodą micro-ct Próbka Próbka Lp.3_I Kierunek analizy krętości Bezwzględna ilość wokseli z tunelu Względna ilość wokseli z tunelu Średnia krętość Maksymalna krętość Minimalna krętość Odchylenie standardowe X 8409 0,0467167 1,69627 2,00296 1,50222 19149 Y 7914 0,0439667 1,62806 2,01852 1,33778 80237 Z 2773 0,0136938 1,90747 2,12250 1,52917 13767 Zaczyn cementowo-lateksowy, lekki, z dodatkiem mikrosfer, posłużył do sporządzenia próbki Lp.3, która po 14 dniach osiągnęła współczynnik porowatości 14,6%. W próbce występowały wszystkie klasy objętości (I VI) i odznaczała się ona bardzo dobrze rozbudowaną strukturą porową, z dominantą zdecydowanie przypadającą na VI klasę objętości. Struktura porowa próbki była rozłożona równomiernie, a połączenia w próbce występowały we wszystkich analizowanych kierunkach łącząc ze sobą przeciwległe ścianki. nr 1/2011 43

NAFTA-GAZ Próbka Lp.3_II współczynnik porowatości po 28 dniach Kp = 7,7% Próbka Lp.3_II Rys. 2. Wizualizacja struktury przestrzeni porowej całej próbki cementu Lp.3_II a) trójwymiarowy szkielet cementu (bez porów), b) trójwymiarowa przestrzeń porowa Numer klasy Objętość poru [µm 3 ] Ilość porów w klasie Procentowy udział klasy I 1 9 2 10 2 2 10 3 101 427 465 766 7,4 II 10 99 2 10 3 2 10 4 40 253 885 162 14,0 III 100 999 2 10 4 2 10 5 2 274 722 749 11,4 IV 1000 9999 2 10 5 2 10 6 665 1 955 717 30,9 V 10000 99999 2 10 6 2 10 7 70 1 642 376 25,9 VI > 100000 > 2 10 7 4 661 780 10,4 RAZEM: 144 693 6 333 550 Charakterystyka mikrotomograficzna próbki cementu Lp.3_II Próbka Lp.3_II, o współczynniku porowatości 7,7%, posiadała wszystkie klasy objętości (I VI), a dominanta przypadała w niej na klasę IV, przy wysokim udziale klasy V. Porównując strukturę porową uzyskaną po 14 dniach ze strukturą po 28 dniach, zauważalny jest wyraźny spadek (o 50%) współczynnika porowatości. W próbce nastąpił zanik połączeń we wszystkich kierunkach. Nowe obiekty z klas IV i V prawdopodobnie powstały z rozpadu klasy VI. Podsumowanie Niniejszy artykuł przedstawia rezultaty ocen zmian porowatości kamieni cementowych w czasie. Po raz pierwszy w naszym kraju mikrotomografię rentgenowską zastosowano do badania struktury porowej kamieni cementowych sporządzonych z zaczynów cementowych, stosowanych w przemyśle naftowym do uszczelniania rur w otworach. Porowatość oraz jej zmiany w czasie mają znaczny wpływ na przepuszczalność przez kamień cementowy różnych mediów złożowych występujących w otworze wiertniczym. Przy pomocy tomografii komputerowej można dobrać i zastosować w danych warunkach geologicznych taki zaczyn cementowy, który po związaniu będzie odznaczać się niską porowatością i przepuszczalnością. Przeprowadzone badania pokazały jak wiele możliwości stosowania ma mikrotomografia rentgenowska mogąca również być przydatna do badania kamie- 44 nr 1/2011

artykuły ni cementowych. Wyniki badań dały szereg informacji zarówno o porowatości próbek, jak również o ilości, wielkości i rozkładzie przestrzennym porów w strukturze kamienia cementowego. Badania oraz wyciągnięte wnioski pokazują, że w zależności od składu zaczynu cementowego i warunków, w jakich przebiegał proces utwardzania kamienia (ciśnienie, temperatura i czas hydratacji), zmienia się również współczynnik porowatości, a także wielkość występujących porów w kamieniu cementowym. Mikrotomografia komputerowa ma szeroki zakres zastosowania w wielu dziedzinach badań i mimo tego, że nie była ona powszechnie stosowana do badań kamieni cementowych, to może pomóc w jeszcze lepszym doborze zaczynów cementowych do uszczelniania rur w otworach wiertniczych. Artykuł nadesłano do Redakcji 4.11.2010 r. Przyjęto do druku 13.01.2011 r. Literatura [1] Bentz D.P., Mizell S., Satterfield S., Devaney J., George W., Ketcham P., Graham J., Porterfield J., Quenard D., Vallee F., Sallee H., Boller E., Baruchel J.: The visible cement data set. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 107, 137 148, 2002. [2] Bentz D.P., Quenard D.A., Kunzel H.M., Baruchel J., Peyrin F., Martys N.S., Garboczi E.J.: Microstructure and transport properties of porous building materials. II: threedimensional X-ray tomographic studies. Materials and Structures, 33, 147 153, 2000. [3] Dohnalik M., Zalewska J., Kut Ł., Kaczmarczyk J.: Badanie 3D struktury przestrzeni porowej cementów metodą mikrotomografii rentgenowskiej (micro-ct). Kraków 2010. Recenzent: prof. dr hab. inż. Andrzej Kostecki [4] Gallucci E., Scrivener K., Groso A., Stampanoni M., Margaritondo G.: 3D experimental investigation of the microstructure of cement pastes using synchrotron X-ray microtomography (μct). Cement and Concrete Research, 37, 360 368, 2007. [5] Helfen L., Dehn F., Mikulik P., Baumbach T.: Synchrotron radiation X-ray tomography: a method for the 3D verification of cement microstructure and its evolution during hydration. Proceeding First International Congress on Nanotechnologies in the Construction Industry, Glasgow, June 2003. Mgr inż. Łukasz Kut absolwent Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Pracownik Instytutu Nafty i Gazu Oddział w Krośnie. Zajmuje się badaniami zaczynów uszczelniających. Zainteresowania: sport (piłka nożna, boks, F1) oraz motoryzacja. Mgr inż. Jadwiga ZALEWSKA geolog, absolwentka AGH. Kierownik Zakładu Geofizyki Wiertniczej Instytutu Nafty i Gazu w Krakowie. Realizuje prace badawcze w zakresie laboratoryjnych pomiarów parametrów rdzeni i płuczek wiertniczych pod kątem ilościowej interpretacji profilowań geofizycznych. Autorka 110 publikacji. nr 1/2011 45