Towards Elimination of Surface Casing Vent Flow in Thermal Wells: Cement Properties That Matter
Notice bibliographique
Résumé
Abstract A direct gas injection lab test method is integrated with conventional acoustic and mechanical gel strength analysis of thermal cement slurries to enhance Surface Casing Vent Flow (SCVF) risk analysis. Gel strength development, particularly the critical interval during cement hydration—is a key parameter in assessing the potential of SCVF. This study introduces an approach to evaluate SCVF potential under shallow thermal well conditions. Thermal cement systems were evaluated using acoustic and intermittent mechanical gel strength analyzers, along with a direct gas injection Cement Hydration Analyzer (CHA), under standardized shallow thermal well conditions. A comprehensive sensitivity analysis was conducted to assess the influence of cement composition, applied pressure, and equipment type on the critical interval of gel strength development. Post-test samples from the CHA were visually examined and analyzed using micro-computed tomography (micro-CT) to identify gas migration pathways. These laboratory observations were then compared with preliminary field data to validate the experimental findings and assess real-world applicability. The intermittent mechanical gel strength analyzer demonstrated stronger alignment with direct cement hydrostatic pressure decay measurements obtained from the CHA, whereas the acoustic analyzer consistently underestimated early gel development. This discrepancy highlights the risk of overly relying on single measurements, which may lead to under-designed cement systems and increased susceptibility to SCVF. A positive correlation was observed between gel strength development and applied pressure, explaining the effectiveness of backpressure as a mitigation strategy. The CHA enabled real-time gas injection during the gel phase, simulating SCVF conditions under representative temperature and pressure gradient. This allowed for direct assessment of the cement’s sealing performance during critical hydration stages. Post-test visualization of cement columns (Figure A1) revealed distinct gas migration patterns. Successful systems exhibited gas blockage near the origin, while failed systems showed continuous migration pathways across the column. These visual and quantitative insights were consistent with preliminary field observations, validating the laboratory methodology. While each test method—acoustic, mechanical, or direct gas injection—offers individual value, none alone provides a comprehensive understanding of SCVF risk. A combined testing strategy is essential to capture the full hydration timeline and accurately evaluate cement performance. This study presents a novel methodology for evaluating SCVF risk in shallow thermal wells by integrating conventional gel strength testing with direct gas injection method and post-set analysis. The approach enables direct observation of gas migration pathways and captures the evolution of gel strength during cement hydration. Laboratory results showed strong alignment with preliminary field data. This methodology provides a practical framework for cement performance assessment and can be extended to broader SCVF risk evaluation scenarios.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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.
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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 ».