High Temperature Cement for Underground Coal Gasification

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)


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


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 ) :


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


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

High Temperature Cement for Underground Coal Gasification

Documents

Transcript of High Temperature Cement for Underground Coal Gasification