Drilling ever deeper, and thus in increasingly difficult conditions, is associated with restrictive requirements that must be met by cement slurries. This implies the need to use advanced, innovative measures that will significantly improve the performance parameters of the cement slurry and cement stone. Due to its unique properties, an admixture of nanosilica improves the properties of the cement stone and allows for appropriate zone insulation. The article presents the results of strength tests of cement stone samples with the addition of silica nanoparticles deposited in an environment of increased temperature of 90 °C. In all three cases of modification with an admixture of nanosilica (type 1, 2 and 3, concentration 0.5%, 1% and 5%), the cement stone shows an improvement in mechanical properties, which is manifested by an increase in compressive strength. The most homogeneous results of strength measurements are for cement slurries with an admixture of type 3 nanosilica (the highest average strength: 132–149% in relation to the base sample). They show the smallest stretch marks and deviations from the average. The highest average increase in strength is for the sample with the addition of 1% nanosilica (on average 124% in relation to the base sample). This amount causes the greatest increase in strength with no significant deterioration of rheological parameters.

The most important purpose of cementing boreholes is to counteract the inflow of deep-seated waters into productive levels of oil and gas-bearing rocks. The increasing requirements regarding the properties of cement grout and cement stone enforces the search for unconventional solutions and materials that will provide a resolved improvement in their properties and resistance to temperature and chemical factors in difficult geological and reservoir conditions. Therefore, the number of binding materials that have been improved by various types of structures is growing rapidly. Materials with the properties needed to meet the above challenges are close to the technology of nanomaterials, which are still used in the oil industry to a very small extent. The comparative analysis conducted by the author showed that using appropriate amounts of SiO2 nanoparticles it will be possible to design a cement paste with good rheological parameters, high strength and, at the same time, characterized by low filtration.

No abstract

No abstract

Zaczyny cementowe jako ciecze reoniestabilneProces cementowania kolumn rur okładzinowych w głębokich otworach wiertniczych wymaga, aby zaczyny cementowe były przetłaczalne w dłuższym okresie czasu, a zatem celowym jest wykonywanie badań właściwości reologicznych w funkcji czasu, jaki upływa od sporządzenia zaczynu do górnej granicy jego przetłaczalności. Dzię-ki badaniom stwierdzono, że zaczyny te mogą wykazywać zjawisko tiksotropii. Polega ono na tym, że na skutek niszczenia wewnętrznej struktury zaczynu (forma żelu) następuje izotermiczne zmniejszenie się tarcia wewnętrz-nego z upływem czasu ścinania (rozpad ziaren cementu), jak również dający się zmierzyć w czasie powolny powrót do pierwotnej konsystencji w czasie spoczynku. Zmiana lepkości pozornej układu tiksotropowego w funkcji czasu powoduje powstanie pętli histerezy naprężeń przy określaniu krzywej płynięcia, tj. wyznaczeniu naprę-żeń ścinających przy wzrastających i malejących szybkościach ścinania. Z kolei wielkość pętli histerezy naprężeń określa wielkość tiksotropii układu. Pętla histerezy może mieć różny kształt, w zależności od warunków przebiegu badań laboratoryjnych. Zmiana szybkości ścinania oraz krzywe (pętle) przecinające się przy pośrednich szybkościach ścinania mogą utrudniać interpretację tiksotropii, ponieważ w takich przypadkach powierzchnia pola pę-tli nie jest równoznaczna z wielkością tiksotropii. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych określających wpływ funkcji czasu na zmiany właściwości reologicznych świeżych zaczynów cementowych sporządza-nych na osnowie cementu wiertniczego marki Dyckerhoff (API Class G HSR -Black Label, produkt importowany z Niemiec). W przeprowadzanych badaniach zmiennymi były: współczynnik wodno-cementowy, czas pomiaru (liczony od zarobienia zaczynu). Współczynniki wodno-cementowe dla badanych zaczynów cementowych były zmienne i wynosiły odpowiednio: 0,45; 0,55 i 0,65.Słowa kluczowe: cement wiertniczy klasy G, reologia, modele reologiczne, zaczyny cementowe, tiksotropia, pętla histerezy, wytrzymałość strukturalna. Cement slurries as rheological unstable liquidsThe process of cementing casing columns in deep boreholes requires that the cement slurries were pumped over a longer period of time, so by all means it is advisable to perform studies of rheological properties as a function of time that elapses from the preparation to the upper limit of the possibility of its circulation. Studies show that the slurries may exhibit the phenomenon of thixotropy. This phenomenon consists in the fact, that due to the destruction of the internal structure of the slurry (gel form), followed by the isothermal reduction of internal friction with the passage of coagulation time (decay of particles of cement), as well as a measurable during the time slow return to its original consistency at rest. Changing the apparent viscosity of the thixotropic system in a function of time creates a strain hysteresis loop when determining the flow curve, i.e. designation stress at increasing and decreasing coagulation rates. The...