Quantifying 2D and 3D Fracture Leakage Pathways Observed in Wellbore Cement after Uniaxial Compressive Loading
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Stress-induced fractures in wellbore cement can form high-risk pathways for methane or carbon dioxide leakage yet little to no quantitative information on the impact of these fractures has been reported. To investigate this, scanning electron microscopy (SEM) and micro computed tomography (micro-CT) techniques were utilized to quantify the 2D and 3D geometrical parameters of cement fractures in mature thermal thixotropic cement samples that were subjected to pre- and post-peak compressive stress. A novel simulation method was also proposed to quantify the impact of the stress-induced realistic 3D fractures on the cement permeability. Results show that: i-) For pre-peak samples, 90% of the 2D fractures have length and width smaller than 100 μm and 5 μm, respectively. Although higher compressive stress reshaped the 3D fractures and increased the fracture length and width, no well-propagated fractures were observed; ii-) For post-peak samples, distinctly visible (> 0.1 mm) well-propagated fractures were generated but failed to penetrate the entire sample, therefore the effect of stress-induced fractures (up to 1.0% strain) on cement sample's permeability is limited; and iii-) CT-based 3D visualization and simulation both show that inclusion of a correctly engineered fiber additive is able to blunt the fracture propagation in cement samples. We conclude that up to the uniaxial compressive strength, the monotonic compressive stress is not likely to create leakage pathways in wellbore cement since the 2D fractures observed in SEM images are in limited dimensions and the large 3D fractures characterized in CT images have poor connectivity. Inclusion of a fiber additive is expected to enhance cement integrity by limiting the fracture propagation.
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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 | 0,001 | 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 ».