An evaluation of the reduction of heat loss enabled by halloysite modification of oilwell cement
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The increasing reliance on steam-assisted gravity drainage (SAGD) to access unconventional bitumen deposits within the sub-Arctic necessitates the development of robust cement sheaths for oilwell cementing. Such cement sheaths can potentially increase the energy efficiency of the SAGD process by reducing heat loss while maintaining mechanical integrity upon prolonged exposure to cyclic thermal stress. Modifying oilwell cement by the inclusion of hydroxyethylcellulose-functionalized halloysite nanotubes (HEC-HNTs) within the cementitious matrix results in a high density of enclosed void space and disparate interfaces, which serve to scatter phonons and reduce thermal conductivity. In this study, we have systematically evaluated the influence of HEC-HNT loading on the thermomechanical properties of cement with and without the addition of calcium chloride as an accelerator and have correlated the reduction of thermal conductivity to the distinctive microstructure of the nanocomposite cement. The incorporation of HEC-HNTs in thermal cement reduces the thermal conductivity from 0.856 W m −1 ·K −1 to 0.206 W m −1 ·K −1 without substantially altering the compressive strength. Model systems mimicking SAGD oilwell cement sheaths have been prepared from umodified and modified (incorporating HEC-HNT) cement and subjected to cyclic thermal stress emulative of SAGD conditions. Cement sheaths constructed from the modified cement with CaCl 2 maintain a higher temperature gradient as compared to unmodified cement with CaCl 2 ; a 12 °C increased temperature differential between hot and cold surfaces is observed for a 4.5 cm thick sheath with a considerably shallower rate of increase in temperature. Aggressive thermal cycling (20 h at 250 °C followed by 4 h at 25 °C) for 20 days brings about a 20% reduction of compressive strength. The combination of additives facilitating thermal insulation and mitigating differential shrinkage provides an attractive means of oilwell cementing for SAGD applications wherein cyclic thermal stresses are operational and energy efficiency is of paramount importance. Extrapolating the considerably increased temperature differentials between hot and cold ends within model systems to entire wells portends significant energy savings and reduction in amounts of injected steam.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».