Fly Ash-Based Geopolymers as Lower Carbon Footprint Alternatives to Portland Cement for Well Cementing Applications
Notice bibliographique
Résumé
Ordinary Portland cement (OPC) is currently the preferred material for the creation of barriers in wells during their construction and abandonment globally. OPC, however, is a very carbon-intensive material with some inherent technical weaknesses. These include a low casing-to-cement bond strength which may allow for the formation of micro-annuli, which in turn can become a conduit for greenhouse gas transport (primarily of methane, a powerful greenhouse gas) to surface. Alkali-activated materials (AAMs), also known as geopolymers, have a much lower manufacturing carbon footprint than OPC and can be a good alternative to OPC for primary and remedial well cementing applications. This paper reports on a comprehensive study into the use of Class F fly ash-based geopolymers for a large variety of downhole well conditions, ranging from lower-temperature surface and intermediate casing cementing conditions to much higher temperature conditions (up to 204 °C (400 °F)) that can be encountered in high-pressure, high-temperature (HPHT) wells and geothermal wells. The rheological and mechanical properties of alkali-activated fly ash with six different sodium and potassium-based hydroxide and silicate activators were measured and compared to OPC. The results show that geopolymer formulation properties can be tuned to a variety of downhole cementing conditions. With the application of a suitable alkaline activator, geopolymers exhibit good compressive and tensile strength and an outstanding casing-to-cement bond strength of up to 8.8 MPa (1283 psi), which is more than an order of magnitude higher than OPC. This has important implications for preventing the creation of micro-annuli as a result of casing-to-cement interface debonding, thereby preventing the potential leakage of methane to the atmosphere on future wells that use geopolymers rather than OPC for barrier creation.
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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 ».