Ocena szczelności stwardniałych zaczynów cementowych dla wodoru

Abstract

Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych i zwiększenie udziału energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (OZE) w miksie energetycznym stanowią ogromne wyzwanie dla większości światowych gospodarek, w tym Polski. Ze względu na specyfikę produkcji energii z OZE – jej rozwój na dużą skalę nie jest możliwy bez rozwiniętych systemów wielkoskalowego magazynowania i bilansowania energii. Wodór może być wykorzystywany w nieuniknionej transformacji energetycznej jako źródło, nośnik lub magazyn (bufor) energii, stąd też dynamika rozwoju technologii wodorowych stale przybiera na sile. Istotną kwestią dla zapewnienia bezpieczeństwa podziemnego magazynu i ograniczenia ryzyka związanego z ucieczką/stratą magazynowanego wodoru jest uszczelnienie otworów wiertniczych z wykorzystaniem szczelnego zaczynu cementowego, tworzącego dobrej jakości kamień cementowy. W niniejszej pracy podjęto próbę oceny szczelności stwardniałych zaczynów cementowych opracowanych do celów uszczelniania odwiertów w podziemnych magazynach wodoru (PMW) zlokalizowanych w sczerpanych złożach gazu ziemnego. W badaniach rejestrowano natężenie przepływu wodoru, co pozwala na ocenę porównawczą poszczególnych próbek w kierunku najniższych wartości przepływu, odpowiadających najwyższej szczelności. Pomiary wykonywano w różnych warunkach ciśnienia (wysokie ciśnienie porowe, niskie ciśnienie porowe, wysokie ciśnienie różnicowe, niskie ciśnienie różnicowe) i temperatury (60°C, temperatura pokojowa). Ustalenie przepuszczalności stwardniałych zaczynów cementowych jest problematyczne ze względu na specyficzny charakter ośrodka porowatego, który to cechuje się niestabilnością parametrów w czasie i w trakcie suszenia ulega trwałym uszkodzeniom.