Aneta Sapiñska-Œliwa*, Stanis³aw Stryczek*, Andrzej Gonet*, ukasz Mimier*, Tomasz Œliwa*

Podobne dokumenty
Dariusz Knez* DOBÓR DYSZ DO ZABIEGÓW INIEKCJI STRUMIENIOWEJ**

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

1. Wstêp... 9 Literatura... 13

Stanis³aw Stryczek*, Andrzej Gonet*, Rafa³ Wiœniowski*

1. Wstêp. 2. Metodyka i zakres badañ WP YW DODATKÓW MODYFIKUJ CYCH NA PODSTAWOWE W AŒCIWOŒCI ZAWIESIN Z POPIO ÓW LOTNYCH Z ELEKTROWNI X

Andrzej Gonet*, Stanis³aw Stryczek*, Krzysztof Szerszeñ** MO LIWOŒCI ZASTOSOWANIA DiWa-mix DO PRAC GEOIN YNIERYJNYCH***

3.2 Warunki meteorologiczne

N O W O Œ Æ Obudowa kana³owa do filtrów absolutnych H13

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

Zawory elektromagnetyczne typu PKVD 12 20

S³awomir Wysocki* MODYFIKACJE BENTONITU NIESPE NIAJ CEGO NORM OCMA ZA POMOC POLIMERU PT-25 DO P UCZEK TYPU HDD**

Nawiewnik NSL 2-szczelinowy.

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

S³awomir Wysocki*, Danuta Bielewicz*, Marta Wysocka*

Wpływ mikrocementu na parametry zaczynu i kamienia cementowego

NS4. Anemostaty wirowe. SMAY Sp. z o.o. / ul. Ciep³ownicza 29 / Kraków tel / fax /

Jerzy Stopa*, Stanis³aw Rychlicki*, Pawe³ Wojnarowski*, Piotr Kosowski*

SYMULACJA STOCHASTYCZNA W ZASTOSOWANIU DO IDENTYFIKACJI FUNKCJI GÊSTOŒCI PRAWDOPODOBIEÑSTWA WYDOBYCIA

Metrologia cieplna i przepływowa

Stanis³aw Stryczek*, Andrzej Gonet*, Rafa³ Wiœniowski*

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

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

Akcesoria: OT10070 By-pass ró nicy ciœnieñ do rozdzielaczy modu³owych OT Izolacja do rozdzielaczy modu³owych do 8 obwodów OT Izolacja do r

NS9W. NOWOή: Anemostaty wirowe. z ruchomymi kierownicami

Tomasz Œliwa*, Andrzej Gonet*, Grzegorz Skowroñski** NAJWIÊKSZA W POLSCE INSTALACJA GRZEWCZO-CH ODNICZA BAZUJ CA NA OTWOROWYCH WYMIENNIKACH CIEP A

Doœwiadczalne wyznaczenie wielkoœci (objêtoœci) kropli ró nych substancji, przy u yciu ró - nych zakraplaczy.

System wizyjny do wyznaczania rozp³ywnoœci lutów

CZUJNIKI TEMPERATURY Dane techniczne

Stanis³aw Stryczek*, Rafa³ Wiœniowski*, Andrzej Gonet*

Jan Ziaja*, Krzysztof Baniak** ANALIZA TECHNICZNA TECHNOLOGII WYKONANIA PRZEWIERTU HORYZONTALNEGO POD RZEK USZWIC W BRZESKU OKOCIMIU***

WK Rozdzielacz suwakowy sterowany elektrycznie typ WE6. NG 6 31,5 MPa 60 dm 3 /min OPIS DZIA ANIA: r.

NWC. Nawiewniki wirowe. ze zmienn¹ geometri¹ nawiewu

SRC. Przepustnice systemu ró nicowania ciœnienia. Przeznaczenie

NSDZ. Nawiewniki wirowe. ze zmienn¹ geometri¹ nawiewu

Marcin Kremieniewski*, Stanis³aw Stryczek** ZACZYNY CEMENTOWE ODPORNE NA ZJAWISKO MIGRACJI GAZU***

Rys Mo liwe postacie funkcji w metodzie regula falsi

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

NS8. Anemostaty wirowe. z ruchomymi kierownicami

Jan Gustek*, Jacek Krawczyk*, Sebastian Lenart*

Marcin Rzepka*, Stanis³aw Stryczek**

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

Seria 64 - odporne farby naszkliwne na porcelanê, Bone China i Vitreous China

Akcesoria M5 G 1" Seria 600

Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

Seria 240 i 250 Zawory regulacyjne z si³ownikami pneumatycznymi z zespo³em gniazdo/grzyb AC-1 lub AC-2

Karta katalogowa wentylatorów oddymiających

Janowski Mariusz*, Koœmider Janusz* METODA PRZYWRACANIA WYDOBYCIA Z ZAWODNIONYCH GAZOWYCH ODWIERTÓW PAKEROWYCH

Zawór przelewowy sterowany bezpoœrednio typ DBD

4. OCENA JAKOŒCI POWIETRZA W AGLOMERACJI GDAÑSKIEJ

W³adys³aw Duliñski*, Czes³awa Ewa Ropa*

Badania skuteczności działania filtrów piaskowych o przepływie pionowym z dodatkiem węgla aktywowanego w przydomowych oczyszczalniach ścieków

Miros³aw Rzyczniak* EKWIWALENTNE I ZASTÊPCZE ŒREDNICE ZEWNÊTRZNE OBCI NIKÓW SPIRALNYCH**

PRAWA AUTORSKIE ZASTRZEŻONE. Kraków, listopad 2010 r

Jacek Hendel*, Albert Z³otkowski*, Stanis³aw Stryczek*

Marcin Rzepka*, Stanis³aw Stryczek**

NTDZ. Nawiewniki wirowe. z si³ownikiem termostatycznym

Maciej Stec*, Andrzej Goc*, Patrycja Wojtasiak*, Zbigniew Obuch*

Zawory specjalne Seria 900

LABORATORIUM TECHNOLOGII NAPRAW WERYFIKACJA TULEJI CYLINDROWYCH SILNIKA SPALINOWEGO

I B. EFEKT FOTOWOLTAICZNY. BATERIA SŁONECZNA

SPECJALNA, SZYBKOSCHNĄCA ZAPRAWA FUGOWA NA BAZIE CEMENTU DO FUGOWANIA KAMIENIA NATURALNEGO DO SPOIN O SZEROKOŚCI OD 0 DO 5 MM, NIE DAJĄCA PRZEBARWIEŃ.

Dysza Olejowa OD. Karta katalogowa OEM. Listopad 1997

PADY DIAMENTOWE POLOR

Właściwości materii - powtórzenie

SWG 150. Kratki t³umi¹ce. SMAY Sp. z o.o. / ul. Ciep³ownicza 29 / Kraków tel / fax /

Rafa³ Wiœniowski*, Przemys³aw Stêperski* WP YW PARAMETRÓW REOLOGICZNYCH MODELU HERSCHELA BULKLEYA NA WYNOSZENIE ZWIERCIN**

1 FILTR. Jak usun¹æ 5 zanieczyszczeñ za pomoc¹ jednego z³o a? PROBLEMÓW Z WOD ROZWI ZUJE. NOWATORSKIE uzdatnianie wody 5 w 1

Efektywna strategia sprzedaży

NAWIEWNIK BEZOBS UGOWY SWING-CONTROL


LOKATY STANDARDOWE O OPROCENTOWANIU ZMIENNYM- POCZTOWE LOKATY, LOKATY W ROR

TAH. T³umiki akustyczne. w wykonaniu higienicznym

PWIIS- Przepustnice przeciwwybuchowe odcinaj¹ce

WZÓR SKARGI EUROPEJSKI TRYBUNAŁ PRAW CZŁOWIEKA. Rada Europy. Strasburg, Francja SKARGA. na podstawie Artykułu 34 Europejskiej Konwencji Praw Człowieka

Wersje zarówno przelotowe jak i k¹towe. Zabezpiecza przed przep³ywem czynnika do miejsc o najni szej temperaturze.

DZIA 4. POWIETRZE I INNE GAZY

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

ALDA SDA. Anemostaty prostok¹tne

Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka PENETRON PLUS

3. BADA IE WYDAJ OŚCI SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ

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

1. Od kiedy i gdzie należy złożyć wniosek?

SPECYFIKACJA ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA DLA PRZETARGU NIEOGRANICZONEGO CZĘŚĆ II OFERTA PRZETARGOWA

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

KOMISJA WSPÓLNOT EUROPEJSKICH. Wniosek DECYZJA RADY

Wielofunkcyjny płyn dezynfekcyjny OPTI-FREE* PureMoist* Ulotka wewnątrz opakowania (dotyczy butelek o wszystkich pojemnościach)

Spis treœci. Wstêp str. 2 Okap do wyci¹gu pary OWPW str. 3 Okap indukcyjny OIOC str. 5 Okap przyœcienny OWCS str. 7

2.Prawo zachowania masy

Wentylatory dachowe FEN -160

NSDZT. Nawiewniki wirowe. z ruchomymi kierownicami

Stypendium ministra za osiągnięcia w nauce może otrzymać student, który spełnia łącznie następujące warunki:

Zawory i rozdzielacze sterowane pneumatycznie i elektromagnetycznie z systemem grzybkowym serii 700

Instrukcja obs³ugi ciep³omierza AT 539 SUPERCAL

Pompy odkamieniające. Zmiana kierunku automatyczna. Zmiana kierunku ręczna. Przepływ zgodnie ze wskazówkami zegara

1.3 Budowa. Najwa niejsze cz ci sk adowe elektrozaworu to:

Konkurs matematyczny dla uczniów gimnazjum

Regulator ciœnienia ssania typu KVL

Zapytanie ofertowe Instalacja do pirolitycznego przetwarzania (opony i tworzywa sztuczne) z metodą bezpośredniego frakcjonowania

Jednostki zêbate o zazêbieniu zewnêtrznym

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

Transkrypt:

AGH DRILLING OIL GAS Vol. 29 No. 1 2012 Aneta Sapiñska-Œliwa*, Stanis³aw Stryczek*, Andrzej Gonet*, ukasz Mimier*, Tomasz Œliwa* BADANIA ŒWIE YCH ZACZYNÓW USZCZELNIAJ CYCH DO WYPE NIANIA OTWOROWYCH WYMIENNIKÓW CIEP A** 1. WPROWADZENIE Aby otworowy wymiennik ciep³a po wykonaniu móg³ spe³niaæ efektywnie swoje zadanie, przestrzeñ pomiêdzy rurami wymiennika a górotworem powinna byæ szczelnie wype³niona odpowiednim zaczynem. D¹ y siê do tego, aby otworowy wymiennik ciep³a zosta³ wype³niony uszczelnieniem o mo liwie najwiêkszej zdolnoœci do przewodzenia ciep³a. Stwardnia³y zaczyn uszczelniaj¹cy o takich w³aœciwoœciach poœredniczy w swobodnym przep³ywie energii cieplnej z górotworu do czynnika kr¹ ¹cego w rurach wymiennika lub odwrotnie w procesie wygrzewania wymiennika. Z punktu widzenia ochrony wód podziemnych, g³ównym zadaniem zaczynu cementowego jest dok³adne odizolowanie przewierconych wczeœniej horyzontów wodonoœnych tak, aby nie dochodzi³o do ich mieszania i zanieczyszczenia. Zaczyn cementowy powinien spe³niaæ te kryterium minimalnej przepuszczalnoœci przy skrajnie zmiennych warunkach temperaturowych. Znikoma przepuszczalnoœæ jest szczególnie znacz¹ca z uwagi na mo liw¹ agresywnoœæ wód podziemnych w stosunku do przewodu wymiennika i mo liwy efekt korozji chemicznej. Œwie y zaczyn cementowy powinien cechowaæ siê dobr¹ urabialnoœci¹, przet³aczalnoœci¹ i po stwardnieniu, w postaci jednorodnego kamienia otaczaæ rury wymiennika na ca³ej ich d³ugoœci. Dobranie zaczynu, który bêdzie najlepszy pod ka dym z wy ej wymienionych wzglêdów jest bardzo trudne, dlatego przebadano trzy dostêpne na polskim rynku mieszanki spoiw mineralnych przy ró nych proporcjach w celu wytypowania wype³niacza o optymalnych parametrach dostosowanych do wype³niania otworowych wymienników ciep³a. * AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia³ Wiertnictwa, Nafty i Gazu, Kraków ** Praca zrealizowana w ramach grantu MNiSW nr N N524 353738, umowa AGH nr 18.18.190.505 271

2. OPIS BADANYCH ZACZYNÓW Badaniom poddano trzy ró ne gotowe mieszaniny wype³niaj¹ce do otworowych wymienników ciep³a: ThermoCem PLUS dystrybuowany przez Góra d e Cement, Hekoterm firmy Hekobentonity i Stüwa THERM 2000 firmy Stüwa Konrad Stükerjürgen GmbH. W celu porównania i odniesienia parametrów œwie ych ww. mieszanek do zwyk³ego cementu portlandzkiego, przyjêto do zbadania równie cement marki Cemex. ThermoCem PLUS to mieszanka surowców mineralnych o zwiêkszonym przewodnictwie ciep³a. Wed³ug producenta, ThermoCem PLUS jest hydraulicznym spoiwem, które przy odpowiedniej przeróbce mo e osi¹gn¹æ dwa razy wy sze wskaÿniki przewodnictwa ciep³a w porównaniu z tradycyjnymi dostêpnymi materia³ami wype³niaj¹cymi [1]. Produkt dystrybuowany przez Góra d e Cement to szary, lekki, bardzo drobno zmielony, pulchny proszek (rys. 1). Rys. 1. Próbka mieszaniny ThermoCem PLUS Produkt firmy Hekobentonity Hekoterm to wg karty technicznej produktu, ³atwy do rozmieszania, suchy proszek, daj¹cy tiksotropow¹ zawiesinê, która jest bardzo dok³adnym wype³niaczem przestrzeni pierœcieniowej pomiêdzy rurami wymiennika a górotworem. Izolacja horyzontów wodonoœnych i szczelnoœæ wype³nienia to kolejne zalety, o których przekonuje producent [2]. Hekoterm ma strukturê i kolor drobnego piasku (rys. 2). Jest du o ciê szy od ThermoCemu. Produkt mo e zawieraæ spore iloœci piasku kwarcytowego, który jest dobrym przewodnikiem ciep³a. 272

Rys. 2. Próbka œrodka do wype³niania wymienników otworowych Hekoterm Rys. 3. Próbka mieszaniny o nazwie Stüwa Therm 2000 Kolejn¹ gotow¹ mieszank¹ u yt¹ do badañ jest wytwór niemieckiej firmy STÜWA Stüwa THERM 2000. Do tego produktu w odró nieniu od Stüwa Therm 2000 z nale y dodaæ podczas przygotowywania materia³ wi¹ ¹cy w postaci cementu. Stuwa Therm 2000 jest br¹zowo-bia³¹ (be ow¹) mieszank¹ (rys. 3), o 25 30% zawartoœci gliny, która wg producenta dodawana jest w celu polepszenia w³aœciwoœci ch³onnych wody. Z karty technicznej 273

produktu mo na siê dowiedzieæ, i mieszanka zawiera przesiane ziarna kwarcu o rozmiarze ziarna zwykle < 0,8 mm. Preparat przeznaczony jest tylko do otworów, w których czynnik kr¹ ¹cy w wymienniku pracuje w temperaturze powy ej punktu zamarzania [3]. Receptury poszczególnych mieszanek ró ni³y siê wspó³czynnikami wodno-mieszaninowymi (w/m). Ka da mieszanka do wype³niania otworowych wymienników ciep³a by³a przygotowywana w postaci trzech ró nych w/m, w tym jeden wspó³czynnik by³ zgodny z zaleceniami producenta. W tabelach od 1 do 4 podano iloœci poszczególnych sk³adników w mieszaninach 4 receptur. Sk³adniki sta³e Tabela 1 Receptura zaczynu uszczelniaj¹cego na bazie œrodka ThermoCem Produkt ThermoCem PLUS Wspó³czynnik w/m 0,7 0,8 0,9 Woda g 1200 1500 1500 ThermoCem g 1714,3 1875 1666,7 Cement g Suma g 1714,3 1875 1666,7 Tabela 2 Receptura zaczynu uszczelniaj¹cego na bazie œrodka Hekoterm Produkt HEKOTERM Wspó³czynnik w/m 0,5 0,6 0,7 Woda g 1000 1262 1200 Hekoterm g 2000 2100 1714,3 Sk³adniki sta³e Cement g Suma g 2000 2100 1714,3 Tabela 3 Receptura zaczynu uszczelniaj¹cego na bazie œrodka Stüwa Therm 2000 Produkt Stüwa Therm 2000 Wspó³czynnik w/m 0,47 0,57 0,67 Woda g 1200 1300 1200 Sk³adniki sta³e Stüwa Therm 2000 g 2220,26 2000 1557,47 Cement g 332,94 300 233,55 Suma g 2553,2 2300 1791,02 274

Tabela 4 Receptura zaczynu uszczelniaj¹cego na bazie cementu CEMEX Produkt Cement Cemex Wspó³czynnik w/m 0.6 0.8 1.0 Woda g 900 1200 1000 Cemex g 1500 1500 1000 Sk³adniki sta³e Cement g Suma g 1500 1500 1000 Przygotowanie ka dej receptury rozpoczêto od odmierzenia odpowiedniej iloœci poszczególnych sk³adników, a nastêpnie dok³adnie ich wymieszanie mieszad³em obrotowym. Podczas mieszania stopniowo wsypywano gotowe mieszanki wype³niaczy do wody zarobowej. W przypadku œrodka Stüwa Therm 2000 najpierw z wod¹ rozmieszano Cemex, a nastêpnie dodano wype³niacz. Uzyskane po wymieszaniu zaczyny pos³u y³y do wykonania wczeœniej za³o onych badañ. Z urobionych zaczynów wykonano badania podstawowych parametrów œwie ych zaczynów cementowych. 3. BADANIA ŒWIE YCH ZACZYNÓW CEMENTOWYCH Wszystkie parametry œwie ych zaczynów cementowych zbadano na podstawie normy [4]. Badania uwzglêdnia³y pomiary nastêpuj¹cych parametrów: gêstoœci, lepkoœci umownej, rozlewnoœci, odstoju, ph filtratu, filtracji w³aœciwej (rzeczywistej), parametrów reologicznych: lepkoœci plastycznej, lepkoœci pozornej, granicy p³yniêcia. Badania œwie ych zaczynów cementowych do wype³niania otworowych wymienników ciep³a zosta³y przeprowadzone w Laboratorium P³ynów Wiertniczych na Wydziale Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH w Krakowie. Pomiar gêstoœci zosta³ wykonany za pomoc¹ wagi ramiennej typu Baroid. Wyniki pomiarów gêstoœci znajduj¹ siê w tabeli 5, gdzie zestawione zosta³y wszystkie wyniki badanych parametrów zaczynów. 275

Tabela 5 Zestawienie œrednich wartoœci parametrów œwie ych zaczynów cementowych ThermoCEM Plus Hekoterm Stüwa Therm 2000 + Cemex CEMEX w/m 0,7 0,8 0,9 0,5 0,6 0,7 0,47 0,57 0,67 0,6 0,8 1,0 Gêstoœæ g/cm 3 1,55 1,47 1,41 1,71 1,56 1,32 1,80 1,71 1,62 1,73 1,6 1,49 Lepkoœæ plastyczna mpas 44,5 28,3 20,5 n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. n.m. 28,8 13,7 8,7 Lepkoœæ umowna s 44 brak 19,3 13,7 11,7 12,7 10,7 wyp³ywu brak wyp³ywu 18,33* 25,7 12,7 12 Rozlewnoœæ mm 183 260 277 280 >280 >280 97 147 193 213 273 >280 Objêtoœæ filtratu cm 3 113,3 131,7 141,7 135 158,3 155 95 108,3 131,7 91,7 125 155 ph filtratu 9 9 9 9 9 9 8 8 8 11 11 11 Filtracja w³aœciwa cm 3 /s 0,7751 1,0367 1,0415 4,7182 4,9496 6,5260 0,0561 0,0602** 0,0731** 1,9243 3,1288 3,6999 n.m. niemierzalne * po tym czasie wyp³yw usta³ ** czas pomiaru 30min (brak przebicia) Tabela 6 Wartoœci odstoju poszczególnych zaczynów ThermoCEM Plus Hekoterm Stüwa Therm 2000 + Cemex CEMEX w/m 0,7 0,8 0,9 0,5 0,6 0,7 0,47 0,57 0,67 0,6 0,8 1,0 Odstój % >1,0 >1,0 >1,0 20 17 15 >1,0 >1,0 >1,0 >1,0 >1,0 >1,0 276

Kubek Forda pos³u y³ do zbadania lepkoœci umownej, która okreœlana jest jako czas wyp³ywu zaczynu ze sto kowego kubka Forda nr 4. Badanie przeprowadza siê poprzez zatkanie wyp³ywu i nalanie zaczynu do kubka, a nastêpnie zmierzenie czasu od odetkania wyp³ywu do ca³kowitego wyp³yniêcia badanego medium z aparatu. Wraz ze wzrostem lepkoœci zaczynu, czas jego wyp³ywu z kubka powinien wzrastaæ. Czasy wyp³ywu podano w tabeli 5. Parametr rozlewnoœci w przybli ony sposób informuje nas o stopniu przet³aczalnoœci zaczynu w otworze wiertniczym i przez pompê cementacyjn¹. Badanie wykonuje siê sto - kiem œciêtym AzNII, a odczyt odbywa siê na wyskalowanej podstawie. Im bardziej rozlewny jest zaczyn tym lepsza jest jego przet³aczalnoœæ. Wyniki rozlewnoœci ujêto w tabeli 5. Filtracjê badano pras¹ filtracyjn¹ Baroid przy ró nicy ciœnieñ 0,7MPa, z t¹ uwag¹, i ró nica ta powinna byæ osi¹gniêta w czasie nie d³u szym ni 5 sekund. Zaczyn cementowy powinien cechowaæ siê jak najmniejsz¹ filtracj¹ z uwagi na wody podziemne i ich ochronê. Badanie trwa do momentu przebicia przez strumieñ powietrza osadu filtracyjnego, lecz nie d³u ej ni 30 minut. W otrzymanych filtratach zanurzano papierki lakmusowe w celu okreœlenia ich kwasowoœci/zasadowoœci. Wyniki filtracji i ph podano w tabeli 5. Pomiar parametrów reologicznych wykonano przy u yciu wiskozymetru obrotowego Chan 35 API Viscometer. Lepkoœciomierz ten posiada zakres 12 prêdkoœci obrotowych przy p³ynnej regulacji obrotów od 1 do 600. Po pomiarze k¹ta skrêcenia przy prêdkoœci obrotowej φ = 600 obr/min oraz φ = 300 obr/min mo na by³o obliczyæ lepkoœæ plastyczn¹ wg wzoru: η p = φ 600 φ 300 [mpas] (1) Na podstawie wskazañ wiskozymetru przy ww. prêdkoœciach obrotowych obliczono lepkoœci plastyczne zaczynów. Wyniki zawarto w tabeli 5. Ka d¹ recepturê poszczególnych zaczynów uszczelniaj¹cych po zarobieniu przebadano ze wzglêdu na odstój. U yto do tego celu cylindra pomiarowego o objêtoœci 500 ml z wyskalowan¹ podzia³k¹. Wyniki odstoju zestawiono w tabeli 6. 4. ANALIZA WYNIKÓW Gêstoœæ Gêstoœæ zaczynu maleje w ka dej recepturze wraz ze wzrostem wspó³czynnika wodno-mieszaninowego. Mo na uznaæ e zaczyn wraz ze wzrostem w/m jest coraz rzadszy ze wzglêdu na wiêksz¹ iloœæ wody zarobowej w stosunku do suchych sk³adników. Gêstoœæ ThermoCemu nie jest zbyt du a i nie odbiega od typowych gêstoœci zaczynów cementowych. Nie stwarza to niepotrzebnego naddatku ciœnienia wywieranego na dno otworu przez s³up cementu w otworze wiertniczym. Wartoœæ masy w³aœciwej zaczynu cementowego na bazie Hekotermu i Stüwa Thermu jest du a. Wi¹zaæ siê to mo e z obecnoœci¹ piasku kwarcowego w tych mieszankach. 277

Lepkoœæ Po wykonaniu badañ, mo na stwierdziæ, i lepkoœæ zarówno plastyczna, jak i umowna, maleje wraz ze wzrostem wspó³czynnika w/m. Problemem by³ pomiar lepkoœci Hekotermu i Stüwa Thermu za pomoc¹ lepkoœciomierza obrotowego typu Chan. Z uwagi na zawartoœæ drobin kwarcu w tych zaczynach, tuleje wiskozymetru zaciera³y siê uniemo liwiaj¹c tym samym wiarygodny pomiar obydwu mieszanek. Podczas badania lepkoœci umownej Stüwa Thermu i ThermoCemu PLUS kubkiem Forda zaobserwowano zjawisko tiksotropii zaczynu (rys. 4 i 5). Efekt tiksotropii Stüwa Thermu 2000 spowodowa³, e podczas pomiaru receptury o wspó³czynniku w/m = 0,67, wyp³yw z kubka Forda po chwili usta³. Lepkoœæ zaczynów o wspó³czynnikach w/m = 0,47 i w/m = 0,57 uniemo liwi³a wyp³yw z aparatu pomiarowego. Rys. 4. Efekt tiksotropii dla zaczynu na bazie œrodka Stüwa Therm 2000 Rys. 5. Efekt tiksotropii ThermoCemu Plus 278

Efekty tiksotropii w tych zaczynach spowodowane by³y zawartoœci¹ w ich sk³adzie minera³ów ilastych, które przy ma³ych prêdkoœciach œcinania absorbuj¹ czêœæ wolnej wody zarobowej. Rozlewnoœæ Rozlewnoœæ jest œciœle zwi¹zana ze wspó³czynnikiem wodno-mieszaninowym. Im wspó³czynnik jest wy szy tym rozlewnoœæ wiêksza. Dotyczy to wszystkich badanych receptur. Zaczyny, które poddane zosta³y badaniom, cechuj¹ siê dobr¹ przet³aczalnoœci¹. Jedynie Stüwa Therm 2000 przy niskim w/m cechuje siê œredni¹ przet³aczalnoœci¹, o której œwiadczy doœæ niska rozlewnoœæ 97 mm. Kwasowoœæ/zasadowoœæ filtratu Po wykonaniu badania ph filtratów poszczególnych zaczynów, mo na stwierdziæ, e w porównaniu do ph filtratu zwyk³ego cementu, ph filtratów badanych wype³niaczy jest doœæ niskie. Przy ph cementu Cemex równym 11, œwiadcz¹cym o jego zasadowoœci, ph Thermocemu, Hekotermu i Stüwa Thermu jest s³abo zasadowe i oscyluje w granicach 8 9. Filtracja w³aœciwa (rzeczywista) Aby oddzia³ywanie zaczynu na strefê przyotworow¹ by³o jak najmniejsze, musi siê on cechowaæ mo liwie najmniejsz¹ filtracj¹. Z przebadanych receptur wype³niaczy, najmniejsz¹ filtracj¹ cechuje siê produkt Stüwa Therm 2000. Podczas badania za pomoc¹ prasy filtracyjnej, w przypadku w/m = 0,57 i w/m = 0,67, w ci¹gu 30 minut pomiaru nie nast¹pi³o przebicie próbki przez strumieñ powietrza, co œwiadczy o s³abym oddawaniu filtratu przez zaczyn i jego odpornoœci na ciœnienie. Równie pod wzglêdem iloœci oddanego przez zaczyn filtratu, Stüwa Therm 2000 wypad³ najlepiej, gdy jego próbka odda³a najmniejsz¹ objêtoœæ p³ynu przy ka dym wspó³czynniku w/m. Najgorzej z badanych receptur wypad³ Hekoterm, który cechuje siê filtracj¹ w³aœciw¹ rzêdu od oko³o 4,7 do 6,5 cm 3 /s. Objêtoœæ oddanego filtratu przez Hekoterm to 135 cm 3 przy w/m = 0,5 do 158,3 cm 3 przy w/m = 0,6. Oznacza to, e produkt ten niekorzystnie wp³ywa na strefê przyotworow¹ i mo e znacz¹co wp³yn¹æ na jakoœæ wód podziemnych. Odstój Odstój ma zasadniczy wp³yw na jednorodnoœæ wype³nienia, a co za tym idzie na przewodzenie ciep³a i ochronê wymiennika na ca³ej jego d³ugoœci. Zaobserwowano, e najwiêkszym odstojem cechuje siê Hekoterm. Pozosta³e zaczyny posiadaj¹ odstój poni ej 1% co œwiadczy o jednorodnej ochronie wymiennika po zastosowaniu prawid³owej technologii cementowania. Najwiêkszym odstojem (20%), cechuje siê Hekoterm przy wspó³czynniku w/m = 0,5 (rys. 6). Mo na stwierdziæ, e po zacementowaniu 100 metrowego otworu, efekt sedymentacji sprawi, e s³up wody zajmie 20 metrów w górnej czêœci otworu. Odstoje rzêdu 17 i 15% jakimi cechuj¹ siê pozosta³e receptury Hekotermu, odpowiednio w/m = 0,6 i w/m = 0,7 (rys. 6), równie s¹ bardzo du e. 279

Rys. 6. Odstój Hekoterm w/m = 0,5; w/m = 0,6 i w/m = 0,7 5. DOBÓR MODELU REOLOGICZNEGO DLA BADANYCH ZACZYNÓW Dobranie odpowiedniego modelu reologicznego do opisu zaczynów cementacyjnych umo liwia dok³adne okreœlenie rzeczywistych oporów przep³ywu w systemie cementacyjnym oraz pozwala na zoptymalizowanie parametrów technologii zat³aczania mieszaniny do otworu. Optymalne modele reologiczne dla badanych zaczynów dobrano za pomoc¹ programu Rheo Solution. Aby móc wprowadziæ dane do programu, dokonano pomiaru k¹tów odchyleñ za pomoc¹ lepkoœciomierza obrotowego Chan. Zbadano ThermoCem Plus i w celach porównawczych cement Cemex. Wyniki zestawiono w tabeli 7. Badanie lepkoœci Hekotermu i Stüwa Thermu 2000 na wiskozymetrze nie by³o mo liwe do wykonania ze wzglêdu na zawartoœæ piasku. Tabela 7 Œrednie k¹ty odchylenia w zale noœci od obrotów i wspó³czynnika w/m Prêdkoœæ obrotowa, s -1 Produkt ThermoCem PLUS CEMEX w/m 0,7 0,8 0,9 0,6 0,8 1,0 1 11 4 3,5 5 3 2 2 12 5,5 4 9 5 2,5 3 13,5 6,5 4,5 12 6 3 6 17 8 5 16,5 7 3,5 10 21 9,5 6 21 8,5 4 20 28,5 11,5 6,5 26 9,5 5 30 35 13,5 7,5 29,5 10,5 5,5 60 45 17,7 10 36,5 13 6,5 100 55,5 23 12,5 44 15,5 8 200 76,5 34 19,5 52,5 21 11 300 93 44,5 25 72,5 26 14,5 600 141 73 46,5 103 40 23 280

Optymalnym modelem reologicznym dla wszystkich receptur ThermoCemu Plus okaza³ siê model Herschela Bulkleya. Wspó³czynnik korelacji waha³ siê od 0,9403 do 0,9990, a wiêc by³y to korelacje bardzo wysokie lub pe³ne (rys. 7). Modelem, który najbardziej pasuje do wszystkich receptur zaczynu cementu Cemex, jest równie model Herschela Bulkleya. Wspó³czynniki korelacji wynosz¹ od 0,9957 do 0,9973, co znaczy, e korelacja by³a pe³na (rys. 8). Rys. 7. Graficzna ilustracja krzywej p³yniêcia zaczynu ThermoCemu Plus Rys. 8. Graficzna ilustracja krzywej p³yniêcia zaczynu cementu Cemex 281

6. WYZNACZENIE OPORÓW PRZEP YWU DLA CIECZY HERSCHELA BULKLEYA W procesie hydraulicznym, którym jest cementowanie, wa nym elementem jest zdefiniowanie zale noœci pomiêdzy strumieniem t³oczonej cieczy, a powstaj¹cymi przy tym oporami przep³ywu w systemie t³ocz¹cym. Opory uzale nione s¹ od wielu czynników, np.: rodzaju przep³ywaj¹cej cieczy, geometrii przep³ywu, w³aœciwoœci poœrednich elementów przez które przep³ywa medium [6]. Jednostkowe opory przep³ywu cieczy wiertniczych w rurach wyznacza siê ze wzoru Fanninga: 2 2 flνs ρ Δ p = d (2) Wartoœæ wspó³czynnika f wyznaczamy oblicza siê ze wzroru: f = are b (3) gdzie: a = e m m ln y + b ln xi m i i= 1 i= 1 (4) gdzie: b = m m m ln x ln y m ln x ln y i i i i i= 1 i= 1 i= 1 m 2 2 m m ( ln xi) ln x i i= 1 i= 1 ρνid xi = η ei pi d yi = Δ Δ L 2 ρν 2 i (5) (6) (7) Aby okreœliæ rzeczywiste opory przep³ywu przep³ywaj¹cej cieczy, która opisywana jest modelem Herschela Bulkleya, nale y za pomoc¹ metod numerycznych wyznaczyæ lepkoœæ ekwiwalentn¹ cieczy. Wartoœci wspó³czynników a i b mo na okreœliæ za pomoc¹ badañ laboratoryjnych. 282

7. WNIOSKI 1. Odpowiednie zacementowanie otworowego wymiennika ciep³a, gwarantuje optymalne jego zabezpieczenie podczas d³ugoletniej pracy. 2. Aby przep³yw ciep³a pomiêdzy górotworem a noœnikiem ciep³a w wymienniku by³ niezaburzony, wype³niacz powinien cechowaæ siê mo liwie najwiêksz¹ przewodnoœci¹ ciepln¹. 3. Stwardnia³y zaczyn uszczelniaj¹cy, którym jest zacementowany wymiennik musi jednorodnie wype³niaæ przestrzeñ pierœcieniow¹. 5. Po wykonanych badaniach mo na stwierdziæ, e receptura o wspó³czynniku w/m zalecanym przez producenta, zazwyczaj jest optymalna i nie ma potrzeby jej modyfikacji. LITERATURA [1] Materia³y informacyjne karta techniczna produktu ThermoCem PLUS. [2] Karta techniczna produktu Hekoterm firmy Hekobentonity. [3] Katalog firmy Hydroglobal dystrybutora produktu Stüwa Therm 2000 i katalog firmy Stüwa Konrad Stükerjürgen GmbH. [4] PN-EN ISO 10426-2: Przemys³ naftowy i gazowniczy. Cementy i materia³y do cementowania otworów wiertniczych. Czêœæ 2: Badania cementów wiertniczych. Maj 2006. [5] Skrzypaszek K.: Program Rheo Solution jako komputerowe narzêdzie doboru modelu reologicznego cieczy wiertniczych. Zagadnienia interdyscyplinarne w górnictwie i geologii, IV Konferencja Doktorantów po patronatem Prorektora Politechniki Wroc³awskiej dra hab. in. Jerzego Œwi¹tka, prof. PW: Szklarska Porêba, 2004 r., Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wroc³awskiej nr 107, Konferencje nr 39, Oficyna Wydawnicza PW, Wroc³aw 2004, s.145 157. [6] Bielewicz D.: P³yny wiertnicze. Wydawnictwo AGH, Kraków 2009. 283