Polymorphic Varieties of CaCO3 as a Product of Cement Grout Carbonization

Open access

Streszczenie

Zaczyny cementowe stosowane w technologiach wiertniczych wykorzystywanych w geologicznym składowa­niu CO2 będą ulegać intensywnej karbonatyzacji. Ditlenek węgla powodujący korozję węglanową lub kwasowo- -węglanową zaczynu cementowego reaguje przede wszystkim z portlandytem Ca(OH)2, stanowiącym obok uwodnionych krzemianów wapnia C-S-H główny produkt reakcji z wodą podstawowych składników cementu, alitu i belitu. Węglan wapnia powstający w wyniku reakcji CO2 z Ca(OH)2 może występować we wszystkich trzech odmianach polimorficznych CaCO3, jako kalcyt, aragonit i vateryt. Potwierdziły to badania próbek pobranych z otworów wykonanych w celu intensyfikacji wydobycia ropy naftowej przy użyciu CO2 (Carem i in. 2006, 2007; Scherer, Huet 2009). Prawdopodobnie jako pierwszy powstaje vateryt, który następnie przechodzi w kalcyt. Aragonit pojawia się zazwyczaj jako faza przejściowa (Kurdowski 2010). W artykule przedstawiono wyniki badań składów fazowych zaczynów cementowych, które mogą być użyte w pracach wiertniczych wyko­nywanych w celu geologicznego składowania CO2. W zaczynach stwierdzono równoczesne występowanie obok siebie różnych odmian polimorficznych węglanu wapnia. Zaczyny pozostające w kontakcie z solanką i ditlenkiem węgla wykazywały oprócz kalcytu, aragonitu i vaterytu, również obecność faz będących produktami korozji chlorkowej zaczynu cementowego.

Carey i in. 2006 - Carey J.W., Wigand M., Chipera S., WoldeGabriel G.Pawar R., Lichtner P., Wehner S.,Raines M.,Guthrie G., 2006-Analysis and performance of oil well cement with 30 years of CO2 exposure from the SACROC Unit, West Texas, USA. [W:] Proceedings Materials of 8th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies (GHGT-8), J. Gale, N. Rokke, P. Zweigel and H. Svenson, eds., Elsevier, CD-ROM.

Carey i in. 2007 - Carey J.W., Wigand M., Chipera S., WoldeGabriel G., Pawar R., Lichtner P., Wehner S.,Raines M.,Guthrie G., 2007-Analysis and performance of oil well cement with 30 years of CO2 exposure from the SACROC Unit, West Texas, USA. International Journal of Greenhouse Gas Control 1, p. 75-85.

Duguid A., Scherer G.W., 2010 - Degradation of oilwell cement due to exposure to carbonated brine. International Journal of Greenhouse Gas Control 4, p. 546-560.

Kurdowski W., 2010 - Chemia cementu i betonu. Wydawnictwo Polski Cement/Wydawnictwo Naukowe PWN, Kraków/Warszawa.

Rychlickii in. 2011- Rychlicki S., Stopa J.,Uliasz -Mis i ak B.,Zawi s za L., 2011 - Kryteria typowania złóż do zastosowania zaawansowanej metody wydobycia ropy naftowej poprzez zatłaczanie CO2. Gos­podarka Surowcami Mineralnymi t. 27, z. 3, s. 125-139.

Scherer G.W.,Huet B., 2009 - Carbonation of wellbore cement by CO2 diffusion from caprock. International Journal ofGreenhouse Gas Control 3, p. 731-735.

Short i in. 2001 - Short N.R., Purnell P., Page C.L., 2001 - Preliminary investigations into supercritical carbonation of cement pastes. Journal of Materials Sciences 36, p. 35-41.

Stępkowska E.T., 2005 - Hypothetical transformation of Ca(OH)2 into CaCO3 in solid-state reactions of Portland cement. Thermal Analysis and Calorimetry 80, 727-733.

Stępkowska E.T., 2006 - Simultaneous IR/TG study of calcium carbonate in two. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 84, p. 175-180.

Stępkowska i in. 2003 - Stępkowska E.T., Aviles M.A., Blanes J.M., Perez-Rodriguez J.L., Martinez-B lanes J. M., 2003 - Calcite, vaterite and aragonite forming on cement hydration from liquid and gaseous phase. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 73, 247-269.

Stępkowskai in. 2007 - Stępkowska E.T., Aviles M.A., Blanes J.M., Perez-Rodriguez J.L., 2007 - Gradual transformation of Ca(OH)2 into CaCO3 on cement hydration. XRD study. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 87, 189-198.

Uliasz -Misiak B., 2011 - Wplyw geologicznego skladowania CO2 na środowisko. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 27, z. 1, s. 129-143.

Vanhuis M.A., Reardon E. J., 2001 - Vacuum method for carbonation of cementitious wasteforms. Environ­mental Science & Technology 35, 4120-4125.

Wigand i in. 2009 - Wigand M., Kaszuba J.W., Carey J.W., Hollis W.K., 2009 - Geochemical effects of CO2 sequestration on fractured wellbore cement at the cement/caprock interface. Chemical Geology 265, p. 122-133.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

Mineral Resources Management; The Journal of Polish Academy of Sciences

Journal Information


IMPACT FACTOR 2016: 0.481
5-year IMPACT FACTOR: 0.568

CiteScore 2016: 0.76

SCImago Journal Rank (SJR) 2016: 0.408
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2016: 1.397

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 113 98 6
PDF Downloads 249 243 31