Cement material development used for cementing underground coal gasification well

Abstract

The R&D Centre for Mineral and Coal Technology of the Ministry of Energy and Mineral Resources develops an underground coal gasification (UCG) technology including its UCG test in a coal mine at Musi Banyuasin regency, South Sumatra. The UCG is safer than the underground mine since there is no worker underground however there is a concern in risk of ground water pollution. One of the methods to reduce the risk is a proper installation of well casing and cementing that seal aquifer from contact with UCG product gas. Development of special cement for cementing UCG well is needed due to its high process temperature (up to 1300°C). The objective of this research is to develop a cement material that can withstand high temperatures environment. Domestically available an oil well cement (OWC) and a castables (CT) were used for the experiments. Single material of OWC is not suitable for cementing UCG well since the OWC compressive strength reduced drastically at heat treatment above 300°C due to decomposition of portlandite and calcium silicate hydrate. On the other hand, there was a synergistic effect that resulted of higher compressive strength sample if 60% weight of OWC and 40% weight of CT was blended. The absence of portlandite and the presence of inert filler materials in the blend is believed to improve thermal and mechanical properties of the blend. ABSTRAKPusat Penelitian dan Pengembangan Mineral dan Batubara, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral sedang mengembangkan teknologi gasifikasi batubara bawah tanah (underground coal gasification/UCG) dan telah melakukan uji coba UCG di sebuah tambang batu bara di Musi Banyuasin, Sumatera Selatan. UCG lebih aman dibandingkan tambang bawah tanah karena tidak ada pekerja yang berada di bawah tanah tetapi ada resiko polusi air tanah akibat kegiatan UCG. Pemasangan casing dan penyemenan sumur akan mengurangi resiko tersebut tetapi karena proses UCG melibatkan suhu hingga 1300°C maka pengembangan semen yang tahan suhu tinggi untuk penyemenan sumur UCG perlu dikembangkan. Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan bahan semen tahan suhu tinggi. Semen sumur minyak (oil well cement/OWC) dan castables (CT) yang dapat diperoleh di dalam negeri digunakan sebagai bahan penelitian. Hasil penelitian menunjukkan OWC kurang sesuai untuk penyemenan sumur UCG karena kuat tekannya menurun secara drastis pada suhu di atas 300°C. Hal ini terjadi karena awa-komposisi portlandit dan kalsium silikat hidrat pada suhu tersebut. Di lain pihak terjadi sinergi hasil blending 60% berat OWC dan 40% berat CT pada suhu perlakuan panas di atas 300 o C yang menghasilkan kuat tekan sampel lebih tinggi dibandingkan kuat tekan sampel OWC atau CT saja. Tidak adanya portlandit dan adanya bahan pengisi dalam campuran tersebut diperkirakan menjadi sebab terjadinya peningkatan kuat tekan semen hasil blending. Kata kunci: gasifikasi batubara bawah tanah, semen sumur minyak, castables, perlakuan panas