Die Autoren danken den folgenden Personen und Institutionen für ihre Hilfe und Unterstützung danken: William Portas und James Heathman (Industry Advisors, Shell E &amp; P), Richard Littlefield und Rodney Pennington (Shell Westhollow Technology Center), Daniele di Crescenzo (Shell Research Nun Ingenieur ), Bill Carruthers (LaFarge), Tim Quirk (jetzt mit Chevron), Gerry Masterman und Wayne Manuel (LSU PERTT Lab), Rick Young (LSU Felsmechanik Lab), und die Mitglieder der SEER Lab (Arome Oyibo, Tao Tao, und Iordan Bossev).

1. Composite Probe (Abbildung 1) HINWEIS: Die meisten Zement Arbeitsplätze in den Golf von Mexiko (USA) werden mit Zement der Klasse H 18 getan, also die gleiche Art von Zement wurde verwendet, um die Laborexperimente durchführen, um feldähnlichen Bedingungen, die potentielle Anwendbarkeit dieser Technologie für SCP simulieren Sanierung in den Golf von Mexiko. <ol><li> Probenvorbereitung HINWEIS: Der 61 cm lange Probe besteht aus zwei Grad B elektrisch widerstanden geschweißt (ERW) Kohlenstoffstahl-Rohre (Abbildung 1). Das Innenrohr ist 61 cm lang und hat einen 6 cm Außendurchmesser (OD) von 2,8 mm Wandstärke. Das Außenrohr ist 59,7 cm lang, hat 10 cm Außendurchmesser und einer Wanddicke von 5,7 mm. Streckgrenze und Zugfestigkeit der Rohre sind 241 MPa und 414 MPa. <ol><li> Bohren Sie 12 Löcher von 2,4 mm auf dem Außenrohr, um die Druckentlastung während der Expansion und Mimik Porosität von Gesteinen unter Feldbedingungen zu schaffen. Drill acht 8,6 mm Löcher nächsten auf the Außenrohr um 90 ° versetzt mit vier Löchern 13 cm von der Oberseite und vier Löcher 53 cm von der Spitze. </li><li> Fädeln Sie diese Löcher mit 3,2 mm NPT (National Pipe Thread) Gewindespitze Zusammenhang mit Fittings und Nylonschlauch Verteilerbaugruppe auf der Unterseite (Einlass) und Top (Auslass) Seite der Probe zu ermöglichen. Sicherzustellen, dass die Einlass- und Auslassöffnungen 40,64 cm voneinander entfernt sind und für den Betrieb der Pre-und Post-Expansion Multirate-Gasdurchflussexperimente verwendet. </li><li> Coat Außenrohr mit Korrosionsschutzspray gegen Korrosion während der Aushärtezeit, die mit den Experimenten durch die Bildung von Eisenhydroxid und Korrosionsprodukte konnten Microfracturing Zement führen stören könnten. HINWEIS: Dieses Szenario wird in den zukünftigen Experimenten getestet, wie die Korrosion von Metall ist oft in Bohrloch Systemen vorhanden sein. </li><li> Maschine aus der Schweißraupe an der Innenwand des Innenrohres. </li><li> Geschnitten maßgeschneiderte Stahlkupplung auf eine Länge von 4,5 cm, von 6,35 cm OD Rohr. THread das Stück an der Innenwand und schweißen sie dem 0,63 cm dicken Stahlplatte Ring (Abbildung 2). Gewinde des unteren Teils des Innenrohrs an der Außenwand in der Länge von 4,5 cm, um eine Verbindung mit dem angeschweißten Kupplungs zu ermöglichen, wie in 2 gezeigt. </li><li> Schweißen das Außenrohr an der Stahlplatte Ring. </li><li> Schmieren Sie das Innenrohr der Außenwand mit Vaseline und Backspray auf seiner gesamten Länge. Schrauben Sie das Innenrohr in die Kupplung, um die Mischprobe Gehäuses. </li><li> Cement das Volumen zwischen Innen- und Außenrohr mit 1,57 g / cm 3 Zementschlamm, 0,87 w / z-Wert. </li><li> Cure Proben in einem Wasserbad bei Umgebungsbedingungen für einen Zeitraum von mindestens 28 Tage. Halten des pH des Wasserbads zwischen 12 und 13 durch Zugabe von Ca (OH) 2, um das Wasser zu hohen pH-Umgebung aufrechtzuerhalten. </li></ol></li><li> Vorbereitung von 13,1 lb / gal Zementschlamm (für Volumen von 2,2 L) <ol><li> Gießen 1350 g Wasser in den4 L, 3,75 PS Labormischer und Pre-Hydrat 30 g (2% vom Zementgewicht) von Bentonit für 5 min bei niedriger Geschwindigkeit (30.000 xg). </li><li> Nach 5 min, gießt 5 ml Antischaummittel und 1500 g Zementpulver in den Mischer und die Scherung für 40 Sekunden bei hoher Geschwindigkeit von 51.755 x g. Gießen Sie die Zementschlamm in den Ringraum der Rohranordnung und Abdeckung mit einem feuchten Tuch und Plastikfolie, um an der Luft zu vermeiden und zu verhindern, Karbonisierung von Zement. </li><li> Sechs Stunden nach der Zementschlamm wird zwischen den Rohren gegossen, drehen Sie das Innenrohr eine Vierteldrehung und zurück alle 15 min für die nächsten 20 Stunden der Zementhydratation zu Zementbindung mit dem Innenrohr zu verhindern und eine Mikrokanal (für microannular erforderlich Gasfluss). </li><li> Legen Sie das zementiert Mischprobe horizontal im Wasserbad für einen Mindestzeitraum von 28 Tagen. Sicherzustellen, dass das Wasser-Bad hat einen pH-Wert von etwa 13, die durch Zugabe von 100 g Ca (OH) 2 in 20 l Wasser gelöst wird. </li></ol></li></ol> 2. Pre-Expansion Durchflussversuche <ol><li> Schraube 3.2 mm Beschläge in vier Einlass- und Auslassöffnungen an der Außenrohr der Probe. Verbinden Einlass- und Auslassleitungen mit Druckwandlern zu den Armaturen (Abbildung 5). </li><li> Druck zu Gasflasche Eingangsdruck von 50 kPa Initiale. Schalten Sie Computer-Software zur Aufzeichnung Drücken. </li><li> Öffnen Sie den Durchflussmesser und beginnen den Durchflusstest. Überwachen Eingangs- und Ausgangsdrücke auf dem Bildschirm für 1 min, wie in Figur 6 gezeigt ist. </li><li> Druck zu Gaszylinder, um den Druck von 172 kPa Einlass und der Druck für weitere 2 min zu überwachen. </li><li> End Flow-Through-Experiment und Druck Aufnahme. Schließen Sie die Gasflasche und entlüften verbleibende Gas in die Atmosphäre. Demontieren Sie die Mannigfaltigkeiten und decken Oberseite der Probe mit einem feuchten Tuch, während die Stromversorgung des Erweiterungseinheit, um Kohlensäure und Trocknung von Zement verhindern. </li><li> Bestreichen Sie die Innenwand des Innenrohres mit lubricant für reibungslosen Ablauf der Expansionskegel und der Probe ist bereit für die Expansion. </li></ol> 3. Erweiterung Auf- und Ausbau Ordnung <ol><li> Voll behalten Spreizdorn aus dem unteren Gehäuse durch den Hydraulikzylinder, wie in 4a gezeigt. Legen Sie die Mischprobe mit Zementstein in der unteren Probe Gehäuse der Leuchte durch die Öffnung an der Spitze (Abbildung 4b). </li><li> Vollständig die langgestreckten Expansionsdorn durch die Probe nach der der Expansionskegel mit gewünschten Expansionsverhältnis (Figur 3) wird auf sie geschoben wird, wie in 4c gezeigt. Schrauben Sie den Haltedorn auf Expansionsdorn, schrauben Sie den Haltedorn Führung auf dem unteren Verbinder des unteren Gehäuse. Die Probe ist bereit für die Expansion. </li><li> Schalten Sie das Hydraulikaggregat auf einen optimalen Druck von 10,3 MPa, und schalten Sie den Computer-Software für die axiale Kraft Aufnahme. </li><li> Aktivieren Sie die Zusammenarbeitntrol wechseln, um die Expansionsdorn zurückzuziehen und ziehen Sie die Erweiterung durch das Innenrohr der Probe und erweitert damit das Rohr und Komprimieren der Zementhülle. Erweitern Proben der Länge 40,64 cm (4d) und das längliche Expansionsdorn in die ursprüngliche Position. Stoppen Sie die Aufnahme von axialen Kräften. </li><li> Schrauben Sie den Haltedorn Führung und entfernen Sie den Haltedorn. Nehmen Sie den Expansionskegel aus dem Expansionsdorn und dem Dorn, um die Probe zu entfernen das untere Gehäuse bilden vollständig einfahren. </li><li> Nachdem die Probe entnommen, bereiten sie für die post-Erweiterung Multi-Rate-Gasdurchflussexperimenten. </li></ol> 4. Post-Expansion Multirate Durchflussversuche <ol><li> Einlass- und Auslasskanäle sauber aus jeder Überschuss von gepressten Zementpaste. </li><li> Schneckenrohrfittings in vier Einlass- und Auslassöffnungen an der Außenrohr der Probe. Verbinden Einlass- und Auslassleitungen zu den Armaturen, wie in gezeigt, <strong&gt; 5. </li><li> Druck den Gaszylinder, um Eingangsdruck von 172 kPa Initiale. Schalten Sie Computer-Software zur Aufzeichnung Drücken. </li><li> Öffnen Sie den Durchflussmesser und beginnen den Durchflusstest. Überwachen Eingangs- und Ausgangsdrücke auf dem Bildschirm (6). </li><li> Nach 5 min, Druck der Gasflasche zum Druck von 345 kPa Einlass und überwachen die Drücke für weitere 5 min. </li><li> Nach 5 min erhöhen den Eingangsdruck auf 517 kPa. </li><li> Nach 5 min erhöhen den Eingangsdruck auf endgültige Eingangsdruck von 690 kPa für weitere 5 min. </li><li> Beenden Sie die Durchflussexperiment und Druck Aufnahme. Schließen Sie die Gasflasche und entlüften verbleibende Gas in die Atmosphäre. Demontieren Verteilern aus der Probe. </li></ol> 5. Berechnungen der effektiven Permeabilität der Mikroring HINWEIS: Der Hauptzweck dieser Studie war es, qualitative Informationen über Existenz von Gasstrom vor und nach e liefernXpansion. Das experimentelle Design nicht anspruchsvolle Komponenten besitzen, um in der Lage, um die Breite des Kanals messen und Durchfluss Genauigkeit sein. Während dieser Vorversuche Abdichtung von Gasfluss war der Hauptfokus. Daher kann jede der hier gezeigten Durchlässigkeit Berechnungen sind semi-quantitative und nicht Hauptziel der Studie. <ol><li> Für die Berechnung der effektiven Permeabilität, die Konstante Stickstoffflussgeschwindigkeit von etwa q = 1,42 cm 3 / sec bei Druckstabilisierung. Das Gas Abweichungsfaktor für Stickstoff bei Umgebungsbedingungen ist, Z = 1 und Viskosität μ = 0,018 cP. Führen alle Durchflussprüfungen bei Umgebungsbedingungen von T = 535 ºR. </li><li> Berechnung der Fläche des zementierten ringförmigen Raum, indem Innenradius des Außenrohres, R Oinn = 4,6 cm, und der Außenradius des Innenrohres, R Iout = 3,05 cm. Der Abstand zwischen dem Einlass und Auslassöffnungen (&amp; Delta; L) ist 40,64 cm. Druckdifferenz (P Einlass -P Ausgang), recvon Ein- und Austrittsdrucksensoren orded, ist die einzige Variable bei der Berechnung der effektiven Permeabilität des vorgefertigten Mikroring (K ef) 19 verwendet: <img alt="Gleichung 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52098/52098eq1.jpg" /> Gl. 1 q - Stickstoffvolumenstrom [cm 3 / sec] K ef - effektive zul. der Mikroring [MD] r Ia - ID des Außenrohr [cm] r Oinn - OD von Innenrohr [cm] μ - Gasviskosität [CP] Z - Gasabweichungsfaktor T - temperatuRe [ºR] AL - Abstand zwischen Druckwandler [cm] P Einlass - Eingangsdruck [atm] P outlet - Ausgangsdruck [atm] </li><li> Ersetzen alle der obigen Werte in die Gleichung 1 und die Berechnung der effektiven Permeabilität, wie unten in Beispiel 1. Der Einlaßdruck während der Pre-Expansion Durchfluss Experiment aufgezeichnet wurde gezeigt, P = Einlaß 12 kPa (0,12 atm), während der Ausgangsdruck war Wandler P Steckdose = 0,4 kPa (0,004 atm). Beispiel 1: <img alt="Gleichung 2" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/52098/52098eq2.jpg" /></li></ol>

<ol>
	<li>King, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Well+Integrity:+Hydraulic+Fracturing+and+Well+Construction+&#8211;+What+are+the+Factual+Risks.">Well Integrity: Hydraulic Fracturing and Well Construction &#8211; What are the Factual Risks.</a> SPE Wellbore Integrity Webinar. 5, (2013).</li><li>Taylor, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cement Chemistry. , (1997).</li><li>Thiercelin, M. J., Dargaud, B., Baret, J. F., Rodriguez, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cement+design+based+on+cement+mechanical+response.">Cement design based on cement mechanical response.</a> SPE Drill &amp; Compl. 13 (4), 266-273 (1998).</li><li>Nelson, E. 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E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finite+Element+Analysis+Couples+Casing+and+Cement+Designs+for+HP/HT+Wells+in+East+Texas.">Finite Element Analysis Couples Casing and Cement Designs for HP/HT Wells in East Texas.</a> Paper SPE 98869 presented at the IADC/SPE Conference. , (2006).</li><li>Boukhelifa, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+Cement+Systems+for+Oil+and+Gas+Well+Zonal+Isolation+in+a+Full-Scale+Annular+Geometry.">Evaluation of Cement Systems for Oil and Gas Well Zonal Isolation in a Full-Scale Annular Geometry.</a> Paper SPE 87195 presented at the IADC/SPE Drilling Conference. , (2004).</li><li>Duan, S., Wojtanowicz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Method+for+Evaluation+of+Risk+of+Continuous+Air+Emissions+from+Sustained+Casinghead+Pressure.">A Method for Evaluation of Risk of Continuous Air Emissions from Sustained Casinghead Pressure.</a> Paper SPE 94455 presented at SPE/EPA/DOE Exploration and Production Environmental Conference. , (2005).</li><li>Watson, T. L., Bachu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+potential+for+gas+and+CO2+leakage+along+wellbores.">Evaluation of the potential for gas and CO2 leakage along wellbores.</a> SPE Drill &amp; Compl. 24 (1), 115-126 (2009).</li><li>Wojtanowicz, A. 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The authors have nothing to disclose.

The reported experimental procedure has two main components that are critical: composite cylinders that simulate wellbores and the expansion fixture that is used to carry out mechanical manipulation of cement. When designing wellbore models (cement/pipe composite cylinders), it is critical to choose adequate cement density, store samples under total humidity conditions (100% RH) and establish pipe-cement debonding before cement slurry completely sets. Failing to achieve this would make the entire gas flow experiment impo...

Der gemeldete experimentelle Verfahren hat zwei Hauptkomponenten, die kritisch sind: Verbundflaschen, die Bohrlöcher und die Erweiterung Befestigung, die verwendet wird, um die Durchführung mechanische Manipulation des Zements zu simulieren. Bohrlöcher sind das wichtigste Tor für die Produktion von unterirdischen Flüssigkeiten (Wasser, Öl, Gas oder Dampf) sowie Injektion verschiedener Flüssigkeiten. Unabhängig von seiner Funktion, wird das Bohrloch erforderlich ist, um einen kontrollierten Fluss von erzeugten / injizierten Fluide bereitzustellen. Bohrloch Bau hat zwei verschiedene Operationen: Bohr- und Fertig. Bohrloch Zement, Teil der Fertigstellungen Verfahren bietet vor allem Zonenisolierung, mechanische Unterstützung des Metallrohrs (Gehäuse), und den Schutz von Metallkomponenten von korrosiven Flüssigkeiten. Dies sind wesentliche Elemente der kompromisslose, voll funktions Bohrlöchern. Die Integrität des Bohrlochs Zementschicht ist eine Funktion der chemischen und physikalischen Eigenschaften des hydratisierten Zement, die Geometrie der cgut ased, und die Eigenschaften der umgebenden Formation / Formationsflüssigkeiten 2,3. Unvollständige Entfernung der Bohrflüssigkeit zu schlechter zonale Isolation führen, da sie verhindert die Bildung von starken Bindungen an Grenzflächen mit Gestein und / oder Metall. Zementhüllen können während der Lebensdauer eines gut zu vielen Fehlerarten unterzogen werden. Druck und Temperaturschwankungen durch Fertigstellung und Produktion verursachten Beitrag zur Entwicklung von Brüchen innerhalb der Zementmatrix; Ablösen wird durch Druck und / oder Temperaturänderungen und Zementhydratation Schrumpfung 4,5,6 verursacht. Das Ergebnis ist fast immer Gegenwart microannular Strömung, obwohl sein Auftreten kann früh oder nach Jahren der Lebensdauer nachgewiesen werden. Heathman und Beck (2006) erstellt ein Modell aus Hartgehäuse auf über 100 Druck- und Temperaturwechselbeanspruchungen, die sichtbar Ablösung zeigte, Initiierung von Zement Risse, die Vorzugswege für die Migration von Flüssigkeit darstellen können zogen &lt;sup&gt; 7. Im Bereich, wird die Ausdehnung und Kontraktion der Metallkomponenten eines Bohrlochs nicht mit denen von Zement und Stein übereinstimmen, wodurch Grenzflächen Ablösen und die Bildung einer Mikroring, was zu einer Erhöhung der Permeabilität der Zementhülle. Ein zusätzliches Gehäuse Beladung kann die Ausbreitung von Radialrisse in der Zementmatrix verursachen, wenn die Zugspannungen die Zugfestigkeit des Materials 8 überschreiten. Sämtliche der vorgenannten Zement Ausfälle können in Mikro Kanalisierung, die Gasmigration, das Auftreten von SCP, und langfristigen Umweltrisiken führt führen. Eine beträchtliche Anzahl von Herstellung und verlassenen Brunnen mit SCP bilden eine potenziell neue Quelle der kontinuierlichen Erdgas Emissions 9. Die Analyse von Watson und Bachu (2009) von 315.000 Öl, Gas, und Injektionsbohrungen in Alberta durchgeführt, Kanada zeigte auch, dass Bohrloch Abweichung, auch Art, Verlassen Verfahren, und die Qualität des Zements sind Schlüsselfaktoren Contributing um mögliche Leckagen auch in dem flacheren Teil der Bohrung 10. Die bestehenden Sanierungsarbeiten sind teuer und nicht erfolgreich; die Druckzementieren, einer der am häufigsten verwendeten Heiltechniken, hat eine Erfolgsquote von nur 50% 11. In diesem Beitrag berichten wir über die Bewertung der Erweiterbar Gehäuse Technologie (ECT) als neue Sanierungsverfahren für undichte Bohrlöcher 12,13. ECT kann in neue oder bestehende Brunnen 14 angewendet werden. Die erste kommerzielle Installation dieser Technologie wurde von Chevron auf einer gut im flachen Wasser des Golfs von Mexiko im November 1999 15 durchgeführt wird. Der aktuelle Betriebsausstattung für erweiterbare Rohre kapselt eine Neigung von 100 ° aus der Senkrechten, Temperatur bis zu 205 ° C, Schlammgewicht auf 2,37 g / cm 3, einer Tiefe von 8.763 m, hydrostatischen Druck von 160,6 GPa und einem Rohrlänge 2.092 m 16. Eine typische Expansionsrate für feste erweiterbare Rohre ist eintwa 2,4 m / min 17. Diese Studie bietet einen einzigartigen Ansatz zur Anpassung der ECT-Technologie als neue Standardisierungsvorgang für SCP. Der Ausbau des Stahlrohrs komprimiert den Zement, der in Schließung der Gasfluss an der Schnittstelle führen und Abdichtung des Gasleck würde. Es ist wichtig zu erwähnen, dass der Schwerpunkt dieser Studie ist die Abdichtung eines bestehenden microannular Gasstrom, daher konzentrierten wir uns nur auf, dass als mögliche Ursache von undichten Bohrlöchern. Um die Wirksamkeit der neu adaptierten Technologie für diesen Zweck zu testen, haben wir ein Bohrlochmodell mit einem vorhandenen microannular Fluss. Dies wird durch Drehen des inneren Rohres bei der Zementhydratation erhalten. Dies ist, keine Feldoperationen zu simulieren, sondern einfach, um einen schnellen Vorlauf, was nach Jahrzehnten der thermischen und Druckbelastung in einem Bohrloch geschehen würde.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="742">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:341px;">ASTM A53 Grade B ERW Schedule 40 Steel pipe - OD=10.16 cm, ID=10.04 cm, L=59.7 cm</td>
			<td style="width:108px;">Baker Sales</td>
			<td style="width:119px;">BPE-4.00BB40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="50">
			<td height="50" style="height:50px;width:341px;">ASTM A53 Grade B ERW Schedule 10 Steel pipe - OD=6 cm, ID=5.94 cm, L=61 cm&#160;</td>
			<td style="width:108px;">Service Steel</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:341px;">Expansion Cones - AISI D2 grade alloy steel (60 RC hardness)</td>
			<td style="width:108px;">Shell</td>
			<td style="width:119px;">Custom-made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:341px;">Pipe coupling - OD=6.35 cm, ID=6 cm, L=4.4 cm</td>
			<td style="width:108px;">LSU</td>
			<td style="width:119px;">Custom-made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:341px;">Steel plate ring - OD=10.16 cm, ID=5.76 cm, thickness=6.35 mm</td>
			<td style="width:108px;">Louisiana Cutting</td>
			<td style="width:119px;">Custom-made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:341px;">Class H Cement</td>
			<td style="width:108px;">LaFarge</td>
			<td style="width:119px;">04-16-12 / 14-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="32">
			<td height="32" style="height:32px;width:341px;">Defoaming agent - D-Air 3000L</td>
			<td style="width:108px;">Halliburton</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:341px;">Bentonite clay</td>
			<td style="width:108px;">LSU</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:341px;">Calcium hydroxide</td>
			<td style="width:108px;">LSU</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;width:341px;">Expansion Fixture</td>
			<td style="width:108px;">Shell</td>
			<td style="width:119px;">Custom-made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="29">
			<td height="29" style="height:29px;width:341px;">Pressure transducers</td>
			<td style="width:108px;">Omega</td>
			<td style="width:119px;">PX480A-200GV&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:341px;">Teflon tubing</td>
			<td style="width:108px;">Swagelok</td>
			<td style="width:119px;">PB0754100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:341px;">Union tee</td>
			<td style="width:108px;">Swagelok</td>
			<td style="width:119px;">SS-400-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:341px;">Elbow union</td>
			<td style="width:108px;">Swagelok</td>
			<td style="width:119px;">SS-400-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="29">
			<td height="29" style="height:29px;width:341px;">Female elbow</td>
			<td style="width:108px;">Swagelok</td>
			<td style="width:119px;">SS-400-8-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:341px;">Port connector</td>
			<td style="width:108px;">Swagelok</td>
			<td style="width:119px;">SS-401-PC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:341px;">Forged body valve</td>
			<td style="width:108px;">Swagelok</td>
			<td style="width:119px;">SS-1RS4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:341px;">Tube adapter</td>
			<td style="width:108px;">Swagelok</td>
			<td style="width:119px;">SS-4-TA-1-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:341px;">Pipe lubricant</td>
			<td style="width:108px;">E.F. Houghoton &#38; Co.</td>
			<td>71323998</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:341px;">Instant Galvanize Zinc Coating</td>
			<td style="width:108px;">CRC</td>
			<td style="width:119px;">78254184128</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

mechanical expansion of steel tubing as a solution to leaky wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

Vorexpandierung Gasdurchflussprüfungen auf der Verbundprobe zeigte Druckaufzeichnung auf dem Austrittsdruckwandler bestätigt Gasströmung durch die vorgefertigten Mikroring (7 und 8). Anfangsbedingungen wurden übernommen, wo anfängliche Einlaßdruck betrug 103 kPa und die Gasströmungsrate wurde auf 85 ml / min für diesen Zeitraum gehalten. Die Zeitverzögerung bei der Druckerfassung zwischen den Eintritts- und Austrittsdrucksensoren betrug 7,5 Sekunden, während die höchsten Drü...

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Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Mechanische Spannstahlrohr als eine Lösung für Leaky Bohrlöchern

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

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12.1K Aufrufe.  Louisiana State University. This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Serie: Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

High-intensity focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To enhance localized heating and improve thermal ablation in tumors, lipid-coated perfluorocarbon droplets have been developed which can be vaporized by HIFU. The vasculature in many tumors is abnormally leaky due to their rapid growth, and nanoparticles are able to penetrate the fenestrations and passively accumulate within tumors. Thus, controlling the size of the droplets can result in better accumulation within tumors. In this report, the preparation of stable droplets in a phase-shift nanoemulsion (PSNE) with a narrow size distribution is described. PSNE were synthesized by sonicating a lipid solution in the presence of liquid perfluorocarbon. A narrow size distribution was obtained by extruding the PSNE multiple times using filters with pore sizes of 100 or 200 nm. The size distribution was measured over a 7-day period using dynamic light scattering. Polyacrylamide hydrogels containing PSNE were prepared for in vitro experiments. PSNE droplets in the hydrogels were vaporized with ultrasound and the resulting bubbles enhanced localized heating. Vaporized PSNE enables more rapid heating and also reduces the ultrasound intensity needed for thermal ablation. Thus, PSNE is expected to enhance thermal ablation in tumors, potentially improving therapeutic outcomes of HIFU-mediated thermal ablation treatments.

Phase-shift nanoemulsions (PSNE) can be vaporized using high intensity focused ultrasound to enhance localized heating and improve thermal ablation in tumors. In this report, the preparation of stable PSNE with a narrow size distribution is described. Furthermore, the impact of vaporized PSNE on ultrasound-mediated ablation is demonstrated in tissue-mimicking phantoms.

Synthese von Phase-shift Nanoemulsionen mit enger Größenverteilung für Acoustic Droplet Vaporisation und Bubble-enhanced Ultraschall-vermittelte Ablation

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

Forschung

Ingenieurwesen

A Cost-effective and Reliable Method to Predict Mechanical Stress in Single-use and Standard Pumps

Pumps are mainly used when transferring sterile culture broths in biopharmaceutical and biotechnological production processes. However, during the pumping process shear forces occur which can lead to qualitative and/or quantitative product loss. To calculate the mechanical stress with limited experimental expense, an oil-water emulsion system was used, whose suitability was demonstrated for drop size detections in bioreactors1. As drop breakup of the oil-water emulsion system is a function of mechanical stress, drop sizes need to be counted over the experimental time of shear stress investigations. In previous studies, the inline endoscopy has been shown to be an accurate and reliable measurement technique for drop size detections in liquid/liquid dispersions. The aim of this protocol is to show the suitability of the inline endoscopy technique for drop size measurements in pumping processes. In order to express the drop size, the Sauter mean diameter d32 was used as the representative diameter of drops in the oil-water emulsion. The results showed low variation in the Sauter mean diameters, which were quantified by standard deviations of below 15%, indicating the reliability of the measurement technique.

Shear stress investigations on an oil-water emulsion system result in drop breakup over the experimental time. To count drop sizes in pumping processes, the suitability of inline endoscopy was successfully demonstrated in this protocol.

Eine kostengünstige und zuverlässige Methode, um mechanische Spannung in Einweg-und Standardpumpen Predict

Pumps are mainly used when transferring sterile culture broths in biopharmaceutical and biotechnological production processes. However, during the pumping ...

Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators. One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator. This modulator is particularly well suited for holographic video experimentation as it is relatively simple and inexpensive to fabricate1-3. Some additional advantages of leaky mode devices include: large aggregate bandwidth, polarization separation of signal light from noise, large angular deflection and frequency control of color1. In order to realize these advantages, it is necessary to be able to adequately characterize these devices as their operation is strongly dependent on waveguide and transducer parameters4. To characterize the modulators, the authors use a commercial prism coupler as well as a custom characterization apparatus to identify guided modes, calculate waveguide thickness and finally to map the device's frequency input and angular output of leaky mode modulators. This work gives a detailed description of the measurement and characterization of leaky mode modulators suitable for full-color holographic video.

This work describes fabrication and characterization of anisotropic leaky mode modulators for holographic video.

Charakterisierung von anisotroper Leaky-Modus Modulatoren für die Holovideo

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators.  One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator.  This ...

The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, building and food industries, amongst others. Polyester and coatings containing both polyester and silica nanoparticles (SiO2NPs) have been widely used to protect steel substrata from corrosion. In this study, we utilized X-ray photoelectron spectroscopy, attenuated total reflection infrared micro-spectroscopy, water contact angle measurements, optical profiling and atomic force microscopy to provide an insight into how exposure to sunlight can cause changes in the micro- and nanoscale integrity of the coatings. No significant change in surface micro-topography was detected using optical profilometry, however, statistically significant nanoscale changes to the surface were detected using atomic force microscopy. Analysis of the X-ray photoelectron spectroscopy and attenuated total reflection infrared micro-spectroscopy data revealed that degradation of the ester groups had occurred through exposure to ultraviolet light to form COO&#903;, -H2C&#903;, -O&#903;, -CO&#903; radicals. During the degradation process, CO and CO2 were also produced.

Two types of surfaces, polyester-coated steel and polyester coated with a layer of silica nanoparticles, were studied. Both surfaces were exposed to sunlight, which was found to cause substantial changes in the chemistry and nanoscale topography of the surface.

Die Evolution der Silica-Nanopartikel-Polyester-Beschichtungen auf Oberflächen Sonnenlicht ausgesetzt

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most of their thrust with their large foreflippers. This protocol describes a robotic platform designed to study the hydrodynamic performance of the swimming California sea lion (Zalophus californianus). The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;). The kinematics of the sea lion&#39;s propulsive stroke are extracted from video data of unmarked, non-research sea lions at the Smithsonian Zoological Park (SNZ). Those data form the basis of the actuation motion of the robotic flipper presented here. The geometry of the robotic flipper is based a on high-resolution laser scan of a foreflipper of an adult female sea lion, scaled to about 60% of the full-scale flipper. The articulated model has three joints, mimicking the elbow, wrist and knuckle joint of the sea lion foreflipper. The robotic platform matches dynamics properties&#8212;Reynolds number and tip speed&#8212;of the animal when accelerating from rest. The robotic flipper can be used to determine the performance (forces and torques) and resulting flowfields.

A robotic platform is described that will be used to study the hydrodynamic performance&#8212;forces and flowfields&#8212;of the swimming California sea lion. The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;).

Ein Roboter-Plattform die Foreflipper des California Sea Lion zu studieren

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed that, under the proper conditions, ice can be produced when water is introduced to a bath of cold brine. To make ice form, in addition to having the brine and water mix, the rate of heat transfer must bypass that of mass transfer. When water is introduced in the form of tiny droplets to the brine surface, the mode of heat and mass transfer is by diffusion. The buoyancy stops water from mixing with the brine underneath, but as the ice grows thicker, it slows down the rate of heat transfer, making ice more difficult to grow as a result. When water is introduced inside the brine in the form of a flow, a number of factors are found to influence how much ice can form. Brine temperature and concentration, which are the driving forces of heat and mass transfer, respectively, can affect the water-to-ice conversion ratio; lower bath temperatures and brine concentrations encourage more ice to form. The flow rheology, which can directly affect both the heat and mass transfer coefficients, is also a key factor. In addition, the flow rheology changes the area of contact of the flow with the bulk fluid.

Here, we present a protocol to demonstrate the generation of ice when water is introduced to a cold bath of brine, as a secondary refrigerant, at a range of temperatures well below the freezing point of water. It can be used as an alternative way of producing ice for industry.

Ice-Generation und die Wärme- und Stoffübertragung Phänomene der Einführung in Wasser zu einem Kältebad von Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

Preparation and High-temperature Anti-adhesion Behavior of a Slippery Surface on Stainless Steel

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A typical anti-wetting superhydrophobic surface easily fails when exposed to a high-temperature liquid. Recently, Nepenthes-inspired slippery surfaces demonstrated a new way to solve the adhesion problem. A lubricant layer on the slippery surface can act as a barrier between the repelled materials and the surface structure. However, the slippery surfaces in previous studies rarely showed high-temperature resistance. Here, we describe a protocol for the preparation of slippery surfaces with high-temperature resistance. A photolithography-assisted method was used to fabricate pillar structures on stainless steel. By functionalizing the surface with saline, a slippery surface was prepared by adding silicone oil. The prepared slippery surface maintained the anti-wetting property for water, even when the surface was heated to 300 &#176;C. Also, the slippery surface exhibited great anti-adhesion effects on soft tissues at high temperatures. This type of slippery surface on stainless steel has applications in medical devices, mechanical equipment, etc.

Slippery surfaces provide a new way to solve the adhesion problem. This protocol describes how to fabricate slippery surfaces at high temperatures. The results demonstrate that the slippery surfaces showed anti-wetting for liquids and a remarkable anti-adhesion effect on soft tissues at high temperatures.

Vorbereitung und Hochtemperatur-Anti-Adhäsion Verhalten einer rutschigen Oberfläche Edelstahl

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

Skalierbare, lösungsverarbeitete Fertigungsstrategie für leistungsstarke, flexible, transparente Elektroden mit eingebettetem Metallgewebe

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the Earth&#39;s magnetic field, for manufacturing a cementitious composite reinforced with aligned steel fibers. Aligned steel fiber reinforced cementitious composites (ASFRC) were prepared by applying a uniform electromagnetic field to fresh mortar containing short steel fibers, whereby the short steel fibers were driven to rotate in alignment with the magnetic field. The degree of alignment of steel fibers in hardened ASFRC was assessed both by counting steel fibers in fractured cross-sections and by X-ray computed tomography analysis. The results from the two methods show that the steel fibers in ASFRC were highly aligned while the steel fibers in non-magnetically treated composites were randomly distributed. The aligned steel fibers had a much higher reinforcing efficiency, and the composites, therefore, exhibited significantly enhanced flexural strength and toughness. The ASFRC is thus superior to SFRC in that it can withstand greater tensile stress and more effectively resist cracking.

This protocol describes an approach for manufacturing aligned steel fiber reinforced cementitious composite by applying a uniform electromagnetic field. Aligned steel fiber reinforced cementitious composite exhibits superior mechanical properties to ordinary fiber reinforced concrete.

Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser verstärkt zementgebundene Verbund und seine Biege-Verhalten

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. This wetting phenomenon is important in many technical fields ranging from physiology to aerospace engineering. Currently, several different techniques exist for fabricating hemiwicking structures. These conventional methods, however, are often time consuming and are difficult to scale-up for large areas or are difficult to customize for specific, nonhomogeneous patterning geometries. The presented protocol provides researchers with a simple, scalable, and cost-effective method for fabricating micro-patterned hemiwicking surfaces. The method fabricates wicking structures through the use of stamp printing, polydimethylsiloxane (PDMS) molding, and thin-film surface coatings. The protocol is demonstrated for hemiwicking with ethanol on PDMS micropillar arrays coated with a 70 nm thick aluminum thin-film.

A simple protocol is provided for the fabrication of hemiwicking structures of varying sizes, shapes, and materials. The protocol uses a combination of physical stamping, PDMS molding, and thin-film surface modifications via common materials deposition techniques.

Skalierbare Stempeldruck und Fertigung von Hemiwicking Oberflächen

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...