high temperature cement for underground coal gasification
Post on 23-Feb-2018
220 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 High Temperature Cement for Underground Coal Gasification
1/5
High Temperature CastableMaterials for Underground Coal
Gasication
Latar Belakang
1. Temperatur pembakaran gasikasi bawah tanah [UCG dapat mencapai
!"" #1$""oC$. %ebutuhan isolasi gas dari reser&oir'(ona pembakaran dibawah tanah dan
permukaan [(onal isolation
). *emen harus dapat mengeras tanpa udara cukup dan temperatur rendah[low setting temperature
+. ,engembangan semen berbasis semen ,ortland karena sifat slurr- semen
-ang telah diketahui dengan baik [thickening setting time /uid loss free
water control rheologies0. *emen ,ortland dapat diineksi dengan menggunakan pompa standar2. ,enambahan Ca, ke dalam semen ,ortland membuat waktu pengerasan
semen sulit diprediksi pada suhu rendah1
3. *emen Ca, dapat bertahan pada suhu tinggi UCG tapi ketersediaan Ca,
membuat harga mahal!. %egagalan prediksi waktu setting men-ebabkan kegagalan (ona isolasi
-ang fatal4. *emen konduktif untuk disipasi panas dan menurunkan suhu s-ngas1".5aktor -ang mempengaruhi desain dari slurr- menggunakan semen
portland geothermala. %edalaman sumurb. 6HCT [6ottom Hole Circulating Temperaturec. 6H*T [6ottom Hole *tatic Temperatured. Tipe cairan pengeborane. 7ensitas slurr-f. 8aktu pemompaang. %ualitas air
h. %ontrol rugi air [/uid loss controli. 9egime air [/uid regime. 8aktu pengerasank. %ualitas semenl. 6ahan#bahan aditifm. :&olusi kuat tekan material [strength de&elopment
Permasalahan:
1. Gap koesien dilatasi linear -ang besar antara logam pipa baa dan semen
[baa ; 1)
-
7/24/2019 High Temperature Cement for Underground Coal Gasification
2/5
). ,enambahan silica /our sebesar )0#+"= >10 ?m@ dapat memperkuat sifat
refraktori hingga )0"oC [geothermal. Tidak ada studi tentang kekuatan
mekanik pada suhu tinggi namun kemungkinan besar teradi retak panas
karena perbedaan koesien dilatasi antara silica dan semen.+. *tudi tentang campuran semen ,ortland dan aditif Ca, masih sedikit
0. 6ottom hole static temperature lebih rendah atau sama dengan 20Csehingga
2. *emakin dalam pengeboran maka suhu 6HCT [6ottom Hole Circulating
Temperature 6ottom Hole *tatic Temperature [6H*T dapat berubah
Produk potensial yang telah ada
1. Castable C16 yang sering digunakan sebagai pelapis tungku dan boiler.
Komposisi dapat bervariasi antara 56% i!" # "$% l"!& hingga1"%
i!"' (5% l"!&. lumina maka kemungkinan ter)adinya retak panas
semakin ke*il.
". Campuran cementitious [semen ,ortland graphite aluminum silicate[meta#kaolin aditif penguat [silica. Campuran semen dirancang khusus
untuk aplikasi UCG dan dipatenkan dengan udul A,,BCATDE D5 A
*,:CABF:7 *BU99 U*:7 5D9 C:M:ETEG TU6UBA9* E 8:BB*
,9D7UCEG *ETH:** GA* 6 UE7:9G9DUE7 CDAB GA*5CATDE +
",1"-,1,&611l. Catatan a. emen bersiat kondukti karena mengandung gra/tb. Penyusutan semen berbasis portland masih terlalu besar0 sekitar 6%
ketika dibakar dan siat mekanik yang terlalu getas.*. Komposisi paten tidak dibahas. luminum sili*ate akan
bertranormasi men)adi mullite yang tahan temperatur tinggi pada
23,,C dan C4 mullite .5. C4 gra/t ,.(0 C4 silika ,.50 C4
ba)a karbon rendah 1&. 7engingat perbedaan C4 yang *ukup
besar maka komposisi harus diatur se*ara proporsional untuk
men*egah retak panas.&. Campuran semen -ang mengandung kadar alumina tinggi air dan tepung
silika dengan proposi 1) dan retarder ,.1'1% berat. )0 to +" percent
A1$") )" to )0 percent C$1"1" to 10 percent 5e$D)
NO
Karakteristik Berbasis SemenPortland
Refractorycastable
MaterialGeopolymer
1 *tabilitas
struktural
7egradasi CaDH$
pada TI+""oC
karena perbedaan
CT: semen dan
pasir1
*tabil 6elum diketahui
2 *ifat mekanik
pada T tinggi
%uat degradasi
pada TI+0"oC
Getas tahan T
I1"""oC
*angat kuat sifat
mekanik pada
TI1"""oC belum
diketahui
3 %uat tekan pada
suhu ruang
13#)" M,a J )0#0" M,a
-
7/24/2019 High Temperature Cement for Underground Coal Gasification
3/5
4 ,en-usutan 2= pada T; !10 C J 6er&ariasi tapi
lebih kecil semen
portland 8aktu pengerasan
optimal
$3 hari J Tergantung
komposisi
! 5aktor ekonomis 0"C""'0" kg J Gratis" %ebutuhan air# %ebutuhan udara Tidak butuh$
Spesi%kasi teknik material &nt&k coatin' pipa ()G adala* +1. Tahan temperatur tinggi tidak terdeteoriasasi hingga TI1""" C$. Eon permeable terhadap gas). %uat tekan mekanik -ang cukup dan tidak getas saat instalasi pemboran+. 8aktu pengerasan -ang dapat diprediksi
0. %oesien dilatasi -ang mendekati material pipa untuk mencegah spalling2. 7apat mengeras pada temperatur rendah 6H*T3. %onduktif termal untuk disipasi panas ke lingkungan untuk menurunkan
temperature s-ngas dan mengurangi potensi korosi pipa!. 7apat dineksikan dengan pompa standar4. %ontrol sifat rheolog- dan sifat thim.%@
%arakteristik
termal
Catatan
6aa karbon
rendah
5e ["."0K".)=
C
1)#13 0+ 7eformed at
T; 3$) C
Murah
*emen 1"." ".$4 7egraded CaD dapat
terdegradas
iMullite 3Al$D)L2*iD$ 0 1" Thermal shock
resistance
,roduk
transformas
i dari kaolinAlumina Al$D) 3.$ 32 High
temperature
resistance
murah
Firconia FrD$ 1".0 ) :
-
7/24/2019 High Temperature Cement for Underground Coal Gasification
4/5
po((olanicGeopolimer
%aolin
#Al#*i#D#*i# Unknown Unknown Unknown ,otensi
terbentukn
-a mullite
CT:;0
1. Teknik komposit semen kon&ensional$. Teknik induksi magnetik dari material komposit beton dan serbuk'serat
besi untuk aplikasi
Batar belakang
*emen portland pada dasarn-a mengandung CaD Al$D) *iD$ dan sedikit
5e$D). CaD akan bereaksi dengan air dan menghasilkan CaDH [reaksi hidrasi.
CaDH selanutn-a akan bereaksi dengan *iD$ dan Al$D) dan menghasilkan C*H.
9eaksi hidrasi -ang menghasilkan C*H adalah sangat kritikal dan harus homogen
agar dapat menghasilkan beton dengan kekuatan tekan -ang optimal. CaDH
-ang tidak bereaksi karena kurangn-a ketersediaan air didalam pori bersifat
detrimental terhadap kekuatan tekan beton.
6eton pada dasarn-a adalah material komposit heterogen -ang tersusun atas
agregat kasar agregat halus dan semen. 6eton memiliki sifat kuat tekan -ang
baik dan kuat tarik -ang lemah. ,embebanan mekanik tegak lurus terhadap
material beton dapat memicu retak. Melalui retak ini gas air dan substansi
korosif dapat dengan mudah melakukan penetrasi.
,erbedaan koesien dilatasi -ang cukup besar antara semen [1" dan pipa baa
karbon [11#13 dapat memicu retak pada interface. :fek detrimental pemuaian
ini akan bertambah besar seiring dengan kenaikan temperatur. ,enambahan
serbuk logam pada beton diharapkan dapat meminimalisir gap. nduksi magnetik
dengan cara polarisasi pada kedua uung pipa baa diharapkan dapat
memberikan medan magnet dan menarik serbuk sehingga terkonsentrasi pada
interface antara pipa#semen.
Tuuan
Untuk mengurangi perbedaan koesien dilatasi -ang cukup besar antara semen
dan meminimalisir potensi retak -ang dapat menadi celah penetrasi gas
berbaha-a hasil gasikasi.
beton
serbuk besi
pipa
-
7/24/2019 High Temperature Cement for Underground Coal Gasification
5/5
9eferensi
A,,BCATDE D5 A *,:CABF:7 *BU99 ,ublication Classication U*:7
5D9 C:M:ETEG TU6UBA9* 8:BB* ,9D7UCEG *ETH:** GA* 6
UE7:9G9DUE7 CDAB GA*5CATDE
,atent U* $"1$'"1")211 A1 HGH#T:M,:9ATU9: ,9D,:9T:* D5 6AUT:#6A*:7 CA*TA6B:* 8TH MC9D*BCA
Patent No. 149,535 HIGH-TEMPERATURE WELL CEMENT
HIGH-TEMPERATURE PROPERTIES OF BAUXITE-BASED CASTABLES WITH
MICROSILICA
top related