Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

TYTUŁ: Ograniczenie ekshalacji gazu w otworach wiertniczych poprzez modyfikację receptur oraz kształtowanie się struktury stwardniałych zaczynów uszczelniających

Suppressing gas exhalation in wells by the modification of the slurry designs and the structure formation of the solidified sealing slurries

Autorzy: Marcin Kremieniewski

OPIS PL

Najważniejszym zadaniem zabiegu cementowania każdej kolumny rur okładzinowych jest uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej pomiędzy zapuszczanymi rurami a ścianą otworu wiertniczego oraz poprzednio zacementowaną kolumną rur.

W trakcie uszczelniania gazowych otworów wiertniczych często dochodzi do migracji gazu, powodującej nieszczelności płaszcza cementowego. Stanowi to zagrożenie dla środowiska oraz dla życia i zdrowia ludzi. Zjawisko migracji stwarza również problemy natury technicznej podczas przygotowywania otworu do eksploatacji.

W książce przedstawiono mechanizmy powstawania migracji i ekshalacji gazu oraz omówiono zagadnienia ograniczenia ekshalacji gazu w otworach wiertniczych. Zmniejszenie ekshalacji gazu można było uzyskać poprzez modyfikację receptur zaczynów uszczelniających. Opisana została innowacyjna metodyka badań zaczynów cementowych przeznaczonych do uszczelniania otworów wiertniczych o podwyższonym ryzyku wystąpienia migracji gazu. W pracy omówiono wyniki badań migracji gazu przez wiążący i związany zaczyn cementowy na urządzeniu umożliwiającym symulację warunków otworowych oraz śledzenie zjawisk zachodzących w zaczynie podczas wiązania. Celem pracy było ograniczenie ekshalacji gazu poprzez modyfikację receptur zaczynów uszczelniających oraz analizę wpływu dokonanych modyfikacji na kształtowanie się struktury stwardniałych zaczynów uszczelniających.

W związku z powyższym w pracy poruszone zostały również zagadnienia dotyczące mikrostruktury stwardniałych zaczynów cementowych. Problematyka w dużym stopniu przyczynia się do ograniczenia migracji i ekshalacji gazu w otworach wiertniczych oraz pozwala na zminimalizowanie tego zjawiska poprzez zastosowanie innowacyjnych zaczynów uszczelniających.

OPIS EN:

The most important function of the cementing operations in each casing string column, is to seal the annular space between the installed pipes and the walls of the well, as well as the previously cemented casings.

What often occurs in a well during the cement job is gas migration, which causes leaks in the cement sheath. It poses a threat to the environment and human life and health. Moreover, gas migration causes certain technical problems while preparing the borehole for exploitation.

This book shows the mechanisms forming the migration and exhalation of gas and the problems connected with the suppressing of gas exhalation in wells. The suppression could be achieved by modifying slurry designs. This work presents an innovative methodology of analyzing cement slurries, designed to seal boreholes with a higher risk of gas migration occurrence. The work also reports the results of research into gas migration in a setting, as well as already set cement slurry, which was conducted in a simulator modelling well conditions, where all the slurry solidifying effects could be closely observed. The aim of the work was to reduce gas exhalation, by modifying slurry designs and analyzing the effects of the modifications, on the formation of the structure of the solidified slurries.

On account of this, the work also discusses some questions concerning the microstructure of solidified cement slurries. This problem contributes considerably, to the suppressing of gas migration and exhalation in wells, and helps to minimalize this process by applying innovative slurry designs.

Praca naukowa nr 199 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 012 617 76 32.

TYTUŁ: Wpływ biokomponentu otrzymanego w wariancie co-processing na właściwości oleju napędowego/Impact of bio-component obtained by the „co-processing" on properties of diesel fuel

Autor: Jan Lubowicz

OPIS PL

W opracowaniu przedstawiono w sposób kompleksowy zagadnienia związane z wytwarzaniem biokomponentu w procesie hydrokonwersji mieszaniny oleju rzepakowego i frakcji naftowej oraz jego zastosowaniem jako komponentu paliwowego lub finalnego paliwa silnikowego. Nowością w tej pracy jest uwzględnienie w badaniach szerokiego obszaru zagadnień, w tym zwłaszcza wpływu biokomponentu na trzy podstawowe gatunki olejów napędowych dostępnych na rynku krajowym. Również nowatorski charakter mają badania procesu starzenia biokomponentu. W badaniach wzięto pod uwagę rolę dodatków uszlachetniających, ze szczególnym uwzględnieniem – ze względu na charakter chemiczny biokomponentu – właściwości niskotemperaturowych produktu.
Celem pracy było wykazanie, że proces hydrokonwersji oleju rzepakowego w wariancie co-processingu może zostać zaimplementowany w warunkach krajowego przemysłu rafineryjnego, przy zastosowaniu istniejącej infrastruktury technicznej. Stąd też oprócz szerokiego zakresu wpływu parametrów procesu hydrokonwersji na właściwości produktu skoncentrowano się także na warunkach procesowych (ciśnienie, temperatura, katalizatory) typowych dla istniejących instalacji służących do hydroodsiarczania komponentów oleju napędowego.
W warunkach procesowych typowych dla przemysłowych niskociśnieniowych instalacji hydroodsiarczania komponentów oleju napędowego całkowitą konwersję oleju rzepakowego (OR) w mieszaninie z frakcją nafty otrzymano, stosując katalizatory NiMo/Al2O3. Katalizatory typu CoMo/Al2O3 okazały się nieefektywne. Katalizator NiMo-1 zapewnia całkowitą konwersję oleju rzepakowego w temperaturach niższych niż katalizator NiMo-2. Założony poziom hydrokonwersji oleju rzepakowego (zawartość OR max. 10 mg/kg, liczba jodowa max. 0,11 g J/100 g) na katalizatorze NiMo-1 dla surowca zawierającego 10% (V/V) OR i 90 (V/V) frakcji nafty uzyskano przy następujących parametrach: 300°C, 3,2 MPa, 3 h–1, 150 Nm3/m3. W przypadku surowca zawierającego 20% (V/V) OR i 80% (V/V) frakcji nafty konieczne było zwiększenie stosunku H2/surowiec do 250 Nm3/m3. Podniesienie temperatury procesu hydrokonwersji (3,2 MPa) surowca zawierającego 20% (V/V) OR i 80% (V/V) frakcji nafty z 300°C do 320°C spowodowało znaczne zwiększenie udziału reakcji dekarboksylacji: z 48% do 61%. Istotne zmniejszenie udziału tej reakcji (z 55% do 16%) można było uzyskać w wyniku zwiększenia ciśnienia z 3,2 MPa do 9,0 MPa (310°C).
Badania wykazały, że w zakresie podatności na działanie dodatków uszlachetniających, stabilności w czasie przechowywania, podatności na skażenie oraz kompatybilności z olejami silnikowymi (syntetyczny, półsyntetyczny i mineralny) produkt hydrokonwersji mieszaniny oleju rzepakowego i frakcji A-3 oraz wytworzone z jego udziałem paliwo charakteryzują się porównywalnymi właściwościami co rafineryjny olej napędowy (bez FAME). Produkty te nie są jednak podatne na depresowanie, przy zastosowaniu dodatków depresujących wykorzystywanych obecnie w przemyśle rafineryjnym.
Poddanie procesowi hydroizomeryzacji produktu powstałego w wyniku hydrokonwersji surowca zawierającego 20% (V/V) oleju rzepakowego i 80% (V/V) frakcji A-3 powoduje znaczącą poprawę właściwości niskotemperaturowych, co rozszerza zakres jego stosowania. W zależności od temperatury i ciśnienia procesu hydroizomeryzacji można uzyskać komponent oleju napędowego o temperaturze mętnienia –13°C, który jest podatny na proces depresowania (310°C, 4,0 MPa, 1,0 h–1, 200 Nm3/m3), lub komponent o bardzo dobrych właściwościach niskotemperaturowych (320°C, 6,0 MPa, 1,0 h–1, 200 Nm3/m3) charakteryzujący się temperaturą mętnienia –23°C, który nie wymaga stosowania depresatorów. Wytworzony w obu przypadkach komponent może być z powodzeniem użyty do wytwarzania olejów napędowych przeznaczonych do eksploatacji w sezonie zimowym.
Biokomponent uzyskany w wyniku hydrokonwersji oleju rzepakowego i frakcji naftowej może stanowić alternatywę dla biokomponentu (FAME) stosowanego obecnie. Zastąpienie FAME biokomponentem uzyskanym w wyniku katalitycznej hydrokonwersji olejów roślinnych, charakteryzującym się wysoką liczbą cetanową i dobrą stabilnością oksydacyjną, powinno spowodować wzrost jakości handlowych olejów napędowych stosowanych do zasilania silników o zapłonie samoczynnym. Produkt hydroizomeryzacji (320°C, 6,0 MPa, 1,0 h–1, 200 Nm3/m3) biokomponentu otrzymanego w wariancie co-processing z surowca zawierającego 20% (V/V) OR i 80% (V/V) frakcji A-3 spełnia wszystkie wymagania jakościowe dla oleju napędowego „o polepszonych właściwościach niskotemperaturowych", które są określone w normie PN-EN 590:2013-12 (klasa 2 klimat arktyczny). Produkt ten może być zastosowany jako samodzielne paliwo do pojazdów wyposażonych w silniki Diesla, można go również wykorzystać jako komponent do wytwarzania oleju napędowego gatunku F. Uzyskuje się zatem możliwość dywersyfikacji sposobów wytwarzania olejów napędowych zgodnych z wymaganiami normy EN-590:2013-12.14 Wpływ biokomponentu otrzymanego w wariancie co-processing na właściwości oleju napędowego gatunku F. Uzyskuje się zatem możliwość dywersyfikacji sposobów wytwarzania olejów napędowych zgodnych z wymaganiami normy EN-590:2013-12.

OPIS EN:

The presented work includes topics in a comprehensive manner on all aspects relating to both the production of bio-components in the process of hydro-conversion of a mixture of rapeseed oil and naphtha, and the application of the product obtained in the form of the final component or motor fuel. The novelty of this work is to include in the study, a broad area of issues, including especially the impact of bio-components on the three main grades of diesel fuels available on the domestic market. Also, the study of the aging process of bio-components possesses an innovative character. The study considered the role of additives with special emphasis on the low-temperature properties of the product, due to the chemical nature of the bio-component as well. The aim of the study was to show that rapeseed oil hydro-conversion process, in the co-processing variant can be implemented in the domestic refinery industry, using the existing technical infrastructure. Hence, in addition to the wide range impact of the hydro-conversion process parameters on product characteristics, focus was also placed on the process conditions (pressure, temperature, catalysts), typical for existing installations for hydro-desulfurization of diesel oil components.
The scope of the research included:
1) Selection of a catalyst for the hydro-conversion process of rapeseed oil and hydrocarbon fraction mixture (naphtha fraction).
2) Determination of the effect of process parameters on the product properties and chemical composition originating from the hydro-conversion of raw materials containing rapeseed oil.
3) Vulnerability assessment of hydro-treating products on additives (foaming tendency, anti-corrosion properties, lubricity, susceptibility to microbial contamination).
4) The evaluation of the stability, low temperature characteristics and the susceptibility to depressants on hydro-conversion crude products containing rapeseed oil.
5) Determination of the effect of the hydro-isomerization process on the low temperature properties of hydro-conversed crude products containing rapeseed oil.
6) Compatibility testing of hydro-conversed crude products containing rapeseed oil with different classes of engine oils.
7) The possibility assessment of the co-processed products application, containing rapeseed oil as a component of diesel fuel or as a final fuel.
In conditions typical for industrial low-pressure hydrodesulphurization process of diesel fuel components, the total conversion of rapeseed oil (OR) in a mixture of petroleum fractions was obtained using the NiMo/Al2O3 catalyst. The catalysts CoMo/Al2O3 proved to be ineffective. The catalyst NiMo-1 ensures complete conversion of rapeseed oil at lower temperatures rather than the NiMo-2 catalyst. The chosen hydro-conversion level of rapeseed oil (OR content max. 10 mg/kg, iodine value max. 0,11 gJ/100g) on the NiMo-1 catalyst, for crude containing 10% (V/V) OR, was obtained for the following parameters: 300°C, 3,2 MPa, 3 h–1, 150 Nm3/m3. In the case of crude containing 20% (V/V) OR it was necessary to increase the ratio of H2/crude to 250 Nm3/m3. The temperature increase of the hydro-conversion process (3,2 MPa), of crude containing 20% (V/V) OR 300 to 320°C resulted in a significant increase from 48 to 61% of decarboxylation reactions contribution. A significant reduction of the mentioned reactions (from 55 to 16%) could be obtained by the pressure increase from 3.2 MPa to 9.0 MPa (310°C).
Studies have shown, that regarding the impact of additives, on storage stability, susceptibility to contamination and compatibility with engine oils (synthetic, semi-synthetic and mineral), the product of hydro-conversion of a mixture of rapeseed oil and the fraction A-3 and prepared fuel with its participation, is characterized by comparable properties as refinery diesel oil (without FAME). These products are not susceptible to depressant additives, currently used by the refining industry.
Subjecting the product resulting from the hydro-conversion of crude, containing 20% (V/V) of rapeseed oil, to the hydro-isomerization process, results in significant improvement of low temperature properties, which expands the scope of its application. Depending on the temperature and pressure of the hydro-isomerization processes, a diesel fuel component can be obtained, with a cloud point of –13°C, which is susceptible to the depressants application (310°C, 4,0 MPa, 1.0 h–1, 200 Nm3/m3) or a component with very good low-temperature properties (320°C, 6,0 MPa, 1.0 h–1, 200 Nm3/m3), characterized by a cloud point temperature of –23°C, which does not require the application of depressants. The component produced in both cases, can be successfully applied in the production of winter diesel fuel. Bio-component obtained by the hydro-conversion of rapeseed oil and naphtha may be an alternative to the currently used bio-components (FAME). Replacement of FAME with a bio-component obtained from catalytic hydro-conversion of vegetable oils, characterized by a high cetane number and good oxidation stability, should increase the quality of com¬mercial gas oil. The product of hydro-isomerization (320°C and 6,0 MPa, 1,0–1, 200 Nm3/m3) of the resulting bio-component in the variant of "co-processing" from crude containing 20% (V/V) OR meets all the quality requirements for diesel oil "with improved low-temperature properties", that are specified in PN-EN 590: 2013-12 (class 2 arctic climate). This product can be used as a standalone fuel for vehicles equipped with diesel engines, it can also be used as a component for the production of grade F diesel. Therefore the possibility of methods diversification for diesel fuels production, compliant with the requirements of EN-590: 2013 12 is achieved.

Praca naukowa nr 208 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 012 617 76 32.

TYTUŁ: Aspekty termodynamiczne zatłaczania dwutlenku węgla w procesach intensyfikacji wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego (EOR/EGR)/Thermodynamic aspects of carbon dioxide injection in enhanced oil/gas recovery processes (EOR/EGR)

Autor: Łukasz Habera

OPIS PL

W monografii przedstawiono metody laboratoryjne, korelacje empiryczne i rozwiązania analityczne wyznaczania minimalnego ciśnienia mieszania (MMP, minimum miscibility pressure), jako kluczowego parametru w projektowaniu procesu podziemnego zatłaczania CO2 ukierunkowanego na zwiększenie odzysku płynu złożowego.

W pracy przybliżono fizyczną naturę dwutlenku węgla (CO2), podkreślono rolę mieszalnego charakteru wypierania ropy naftowej oraz wskazano metody wyznaczania minimalnego ciśnienia mieszania. Przedstawiono mechanizmy, które powodują, że sczerpanie węglowodorów w procesach intensyfikujących wydobycie osiąga wysoki poziom. Termofizyczne własności ropy i zatłaczanego dwutlenku węgla (CO2) determinują istnienie złożonych procesów mieszania płynów zachodzących w wyniku występowania przejść fazowych, którym towarzyszy migracja składników układu. Scharakteryzowano mechanizm parowania, kondensacji i mechanizm złożony, łączący cechy obu wcześniej wymienionych.

Rozważania na temat podziemnego zachowania CO2 oparto na badaniach laboratoryjnych przeprowadzonych przez autora rozprawy na fizycznym modelu złoża typu slim tube. Kluczową część pracy stanowi autorski model analityczny do wyznaczania współczynnika sczerpania złoża RF oraz minimalnego ciśnienia mieszania układu ropa naftowa–CO2. Proponowany model oparty jest na metodzie wielokrotnego kontaktu płynów (zatłaczanego i wypieranego) w koncepcyjnych komorach mieszania, symulując przebieg testu laboratoryjnego typu slim tube. Sercem modelu jest moduł obliczeń termodynamicznej równowagi fazowej z wykorzystaniem, jako przykładowego, równania stanu Soave'a–Redlicha–Kwonga (SRK).

OPIS EN:

Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE

This monograph presents empiric correlations as well as laboratory and analytical methods to predict Minimum Miscibility Pressure, which is a crucial parameter of Enhanced Oil and Gas Recovery process.

Moreover, the vaporizing, condensing and combined gas drive were demonstrated as displacment mechanisms that occur during the CO₂–EOR process. The description of CO₂–Oil interaction was based on laboratory Slim Tube tests conducted by the author.

The focal point of the thesis is the analytical model designed to determine minimum miscibility pressure (MMP) and recovery factor (RF). The model is based on the multiple contact of CO₂ as an injected fluid and oil at virtual mixing cells. In the aforementioned model only thermodynamic relation describe the system and Soave–Redlich–Kwong equation of state was used, as a paradigm in order to perform numerous flash calculations.

Praca naukowa nr 210 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

TYTUŁ: Analiza możliwości pozyskiwania pozabilansowych zasobów gazu ziemnego z nasyconych poziomów solankowych w procesach sekwestracji CO₂/Analysis of additional gas production possibility from deep saline aquifers in the process of CO₂ sequestration

Autor: Marcin Warnecki

OPIS PL

OPIS EN:

Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE

There are different methods of storage strategies:
- injecting CO2 into depleted oil and gas reservoirs,
- injecting CO2 in coal seams,
- injecting CO2 into deep saline aquifers.

Among these candidates, deep saline aquifers have the highest estimated storage capacity.
On the other hand, it is erroneously believed, that deep saline aquifers have low economic value. Some aquifers contain sources of energy, such as dissolved methane or geothermal energy.
Production of this energy can help offset the cost of Carbon Capture and Storage (CCS).
Coal accounts for 95% of energy generation in Poland. Therefore, low carbon emitting technology with its capture and underground storage of CO2, is required in our country. Deep saline aquifers have the largest long-term storage potential of CO2, but there are many problems with their exploration and qualification, due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration, done mainly by expensive drilling. In existing aquifers saturated by natural gases, tightness is confirmed by the presence of a lot of local gas accumulations, in their top structures. Special attention was focused on the Poznan Trough mega-aquifer, naturally saturated by native natural gases. This mega-structure represents a great potential for long-term underground CO2 storage in Poland, covering an area of 5000 km2. At present, these Rotliegend sandstones, represent a huge container of brine saturated with natural gas.
Reservoirs of natural gas have been formed in its local culminations. As calculated, the Poznan Trough structure may contain dissolved natural gas resources, estimated as nearly 120 billion Nm3, and therefore, at the current documented level of natural gas reserves in Poland.
Already in the 70's various ways of obtaining dissolved gas were considered. One of the most interesting proposals, seems to be the concept of storing CO2 in these layers. This gas has high solubility in reservoir water, much higher (ten times) than the solubility of natural gases. In the process of CO2 sequestration, the phenomenon of displacement of native natural gas (which originally saturates the underlying water) by CO2 injected into reservoir should occur. Such a displacement process, allows to replenish the gas cap by a volume, equivalent to methane gas dissolved in underlying water.
This Monograph is organized into seven chapters.
Chapter 1 contains the literature review related to this research. This chapter also describes many inventions and patents, regarding natural gas production from deep saline aquifers – conducted mainly by methane extraction from brine, in surface separation processes. It includes a description of some research and projects conducted both in Poland and abroad.
Chapter 2 focuses on geology. It contains the geological characteristics of the Polish Rotliegend Basin and Poznan Trough mega-structure – the potential national sequestration object. The chapter introduces the proposed idea of obtaining natural gas resources, by injecting CO2 directly into the gas saturated saline aquifer, in the sequestration process.
Chapter 3 deals with the comprehensive testing and analyses of the phase transitions/behavior of the mixtures, formed during the process of CO2 injection into saline aquifers saturated with natural gas. Studies were performed using the Chandler/Ruska PVT (Pressure-Volume-Temperature) systems at reservoir conditions.
This chapter covers the PVT apparatus description, testing methodology and finally the results of the PVT study of native reservoir gases (Ujazd-15, Porażyn-2A), carbon dioxide and its mixtures with the native methane gases.
Chapter 4 contains studies connected with the reservoir brine swelling process, during saturating it with CO2 – this is called the Swelling Test. The chapter also deals with a solubility study of native gases and carbon dioxide in reservoir brine and distilled water.
Chapter 5 provides a detailed description and the results of my advanced experiments, performed on gas reservoir physical models with underlying water. These experiments were conducted at the reservoir (pressure and temperature) conditions.
The first experiment was performed using a physical model having no porosity. Subsequent experiments allowed for the development of earlier studies, by using a more realistic model, with a porous rock matrix. These experiments have proven, that it is possible to achieve the additional natural gas volumes, by displacing it from saline aquifer.
Chapter 6 describes a numerical model used to simulate the methane gas production, from deep saline aquifers and geologic storage of CO2. All of the specifications of the model, including petrophysical properties, fluid properties and rock-fluid properties, are explained in this chapter. Numerical simulations, performed using specialized software: Eclipse by Schlumberger company, were mainly focused on calculating the amount of gas possible to obtain during CO2 injection in the sequestration process. It describes the effect of injecting CO2 to methane gas recovery –various scenarios were simulated and discussed.
Chapter 7 presents the summary of the results of the studies and conclusions. It also discusses the proposed ideas and strategies of obtaining methane gas from deep saline aquifers saturated with natural gas. Finally, some recommendations for future works are presented.

Praca naukowa nr 211 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.