Les auteurs tiennent à remercier les personnes et institutions suivantes pour leur aide et leur soutien: William Portas et James Heathman (conseillers industriels, Shell E &amp; P), Richard Littlefield et Rodney Pennington (Shell Westhollow Technology Center), Daniele Di Crescenzo (Shell Research Bien Ingénieur ), le projet de loi Carruthers (Lafarge), Tim Quirk (maintenant avec Chevron), Gerry Masterman et Wayne Manuel (LSU PERTT Lab), Rick Young (LSU Mécanique des roches Lab), et les membres de la SEER Lab (Arome Oyibo, Tao Tao, et Iordan Bossev).

1. échantillon composite (Figure 1) REMARQUE: La plupart des emplois de ciment dans le Golfe du Mexique (Etats-Unis) sont effectuées à l&#39;aide de la classe H ciment 18, donc, le même type de ciment a été utilisé pour réaliser les expériences de laboratoire pour simuler les conditions de terrain comme, l&#39;applicabilité potentielle de cette technologie pour SCP l&#39;assainissement dans le golfe du Mexique. <ol><li> La préparation des échantillons REMARQUE: L&#39;échantillon de 61 cm de long se compose de deux classe B électriquement résisté tubes soudés (REG) en acier au carbone (Figure 1). Le tube intérieur est de 61 cm de long et a un diamètre de 6 cm à l&#39;extérieur (OD) avec une épaisseur de paroi de 2,8 mm. Le tube extérieur est de 59,7 cm de long, a 10 cm OD et une épaisseur de paroi de 5,7 mm. Limite d&#39;élasticité et résistance à la traction des tuyaux sont de 241 MPa et 414 MPa, respectivement. <ol><li> Percer des trous 12 de 2,4 mm sur le tube extérieur pour fournir le soulagement de la pression au cours de l&#39;expansion et de la porosité des roches synoptique dans des conditions de terrain. Percez huit 8,6 mm trous suivants sur ee tube extérieur, de 90 ° avec quatre trous de 13 cm de haut et quatre trous 53 cm de haut. </li><li> Enfilez ces trous avec 3,2 mm NPT (National Pipe Thread) de pointe de filetage pour permettre le raccordement avec des raccords de tuyaux et de tubes en nylon ensemble collecteur sur le fond (entrée) et haut (sortie) côté de l&#39;échantillon. Assurez-vous que les orifices d&#39;entrée et de sortie sont de 40,64 cm et sont utilisés pour l&#39;exécution de pré- et post-dilatation expériences accréditives de gaz multi-taux. </li><li> Manteau tube extérieur avec anti-corrosion pulvérisation pour empêcher la corrosion pendant la période de durcissement qui pourrait interférer avec les expériences dues à la formation d&#39;hydroxyde et des produits de corrosion du fer pourrait provoquer des microfractures de ciment. NOTE: Ce scénario sera testé dans les expériences futures corrosion du métal est souvent présente dans les systèmes de puits de forage. </li><li> Machine à savoir le cordon de soudure sur la paroi interne de la conduite interne. </li><li> Couper couplage en acier sur mesure pour une longueur de 4,5 cm, à partir de tuyaux de diamètre extérieur de 6,35 cm. THLit la pièce sur le mur intérieur et souder à l&#39;anneau de la plaque d&#39;acier d&#39;une épaisseur de 0,63 cm (Figure 2). Enfiler la partie inférieure du tube intérieur sur la paroi extérieure d&#39;une longueur de 4,5 cm pour permettre le raccordement avec le raccord soudé, comme représenté sur la Figure 2. </li><li> Souder le tube extérieur à l&#39;anneau de la plaque d&#39;acier. </li><li> Graisser mur extérieur du tube intérieur avec de la vaseline et spray de cuisson sur toute sa longueur. Visser le tube intérieur dans le raccord pour terminer l&#39;ensemble de l&#39;échantillon composite. </li><li> Ciment le volume compris entre les tuyaux intérieur et extérieur avec 1,57 g / cm 3 de bouillie de ciment, 0,87 rapport E / C. </li><li> échantillons de guérison dans un bain d&#39;eau dans les conditions ambiantes pendant une période minimale de 28 jours. Maintenir le pH du bain d&#39;eau entre 12 et 13 par l&#39;addition de Ca (OH) 2 à l&#39;eau pour maintenir un environnement de pH élevé. </li></ol></li><li> Préparation de 13,1 lb / gal coulis de ciment (pour un volume de 2,2 L) <ol><li> Verser 1350 g d&#39;eau dans la4 L, 3,75 cheval-vapeur mixeur de laboratoire et pré-hydrate de 30 g (2% en poids de ciment) de bentonite pendant 5 minutes à faible vitesse (30 000 xg). </li><li> Après 5 min, verser 5 ml d&#39;agent antimousse et 1 500 g de poudre de ciment dans le mélangeur et le cisaillement de 40 s à vitesse élevée de 51 755 x g. Verser le coulis de ciment dans l&#39;espace annulaire de l&#39;ensemble de tuyau et couvrir avec un linge humide et une pellicule plastique pour éviter l&#39;exposition à l&#39;air et éviter la carbonatation du ciment. </li><li> Six heures après le coulis de ciment est coulé entre les tuyaux, faire tourner le tube intérieur d&#39;un quart de tour dans les deux sens toutes les 15 min pendant les 20 heures suivantes de l&#39;hydratation du ciment pour empêcher la liaison du ciment avec le tube intérieur et la création d&#39;un micro-canal (nécessaire pour microannular débit de gaz). </li><li> Placer l&#39;échantillon composite cimenté à l&#39;horizontale dans le bain d&#39;eau pendant une période minimum de 28 jours. Assurez-vous que le bain d&#39;eau a une valeur de pH d&#39;environ 13, qui est obtenue en ajoutant 100 g de Ca (OH) 2 dans 20 L d&#39;eau. </li></ol></li></ol> 2. Pré-extension expériences accréditives <ol><li> Visser 3,2 mm raccords en quatre orifices d&#39;entrée et de sortie sur le tube extérieur de l&#39;échantillon. Raccorder les collecteurs d&#39;entrée et de sortie avec des capteurs de pression aux raccords (figure 5). </li><li> Pressuriser la bouteille de gaz à la pression d&#39;entrée initiale de 50 kPa. Allumez logiciels pour enregistrer les pressions. </li><li> Ouvrez le débitmètre et commencer le test d&#39;écoulement. Surveiller les pressions d&#39;entrée et de sortie sur l&#39;écran pendant 1 min, comme le montre la figure 6. </li><li> Pressuriser la bouteille de gaz à la pression d&#39;entrée de 172 kPa et de contrôler la pression pendant 2 min. </li><li> Accréditives Fin expérience et enregistrement de la pression. Fermer la bouteille de gaz et évacuer le gaz restant dans l&#39;atmosphère. Démonter les collecteurs et couvrir le dessus de l&#39;échantillon avec un chiffon humide tout en allumant l&#39;unité d&#39;extension, afin d&#39;éviter la carbonatation et le séchage du ciment. </li><li> Manteau de la paroi intérieure du tube intérieur avec lubricant pour le bon fonctionnement du cône d&#39;expansion et l&#39;échantillon est prêt pour l&#39;expansion. </li></ol> 3. Installation d&#39;expansion et de la procédure d&#39;extension <ol><li> Conserver entièrement le mandrin d&#39;expansion à partir du boîtier inférieur par le vérin hydraulique, comme représenté sur la figure 4a. Placer l&#39;échantillon composite de ciment hydraté dans le logement de l&#39;échantillon inférieure de l&#39;appareil à travers l&#39;ouverture dans la partie supérieure (figure 4b). </li><li> Allonger complètement le mandrin d&#39;expansion à travers l&#39;échantillon, après quoi le cône d&#39;expansion avec un rapport d&#39;extension souhaité (Figure 3) est glissé sur celui-ci, comme le montre la figure 4c. Visser le mandrin de retenue sur le mandrin d&#39;expansion, puis visser le guide de mandrin de retenue sur l&#39;embout inférieur du boîtier inférieur. L&#39;échantillon est prêt pour l&#39;expansion. </li><li> Alimenter la centrale hydraulique à une pression optimale de 10,3 MPa, et d&#39;activer le logiciel de l&#39;ordinateur pour l&#39;enregistrement de la force axiale. </li><li> Activer le control passer pour rétracter le mandrin d&#39;écartement et retirer la dilatation à travers le tube intérieur de l&#39;échantillon, augmentant ainsi la canalisation et la compression de la gaine de ciment. Développer les échantillons à la longueur de 40,64 cm (Figure 4d), ​​puis le mandrin allongé d&#39;extension dans la position d&#39;origine. Arrêter l&#39;enregistrement des forces axiales. </li><li> Dévissez le guide de mandrin de retenue et retirer le mandrin de retenue. Enlever le cône d&#39;expansion du mandrin d&#39;expansion et de rétracter complètement le mandrin afin d&#39;enlever l&#39;échantillon former le boîtier inférieur. </li><li> Après l&#39;échantillon est retiré, le préparer pour la post-dilatation multi-taux expériences accréditives de gaz. </li></ol> 4. post-expansion multi-taux expériences accréditives <ol><li> Des orifices d&#39;entrée et de sortie propres de tout excès de pâte de ciment pressé. </li><li> Visser les raccords de tuyauterie en quatre orifices d&#39;entrée et de sortie sur le tube extérieur de l&#39;échantillon. Raccorder les collecteurs d&#39;entrée et de sortie pour les raccords, comme le montre la <strong&gt; La figure 5. </li><li> Pression sur la bouteille de gaz à la pression d&#39;entrée initiale de 172 kPa. Allumez logiciels pour enregistrer les pressions. </li><li> Ouvrez le débitmètre et commencer le test d&#39;écoulement. Surveiller entrée et de sortie des pressions sur l&#39;écran (Figure 6). </li><li> Après 5 min, pressuriser la bouteille de gaz à la pression d&#39;entrée de 345 kPa et à surveiller la pression pendant encore 5 minutes. </li><li> Après 5 min, augmenter la pression d&#39;entrée de 517 kPa. </li><li> Après 5 min, augmenter la pression d&#39;entrée à pression d&#39;entrée final de 690 kPa pendant 5 min. </li><li> Mettre fin à l&#39;expérience d&#39;écoulement et enregistrement de la pression. Fermer la bouteille de gaz et évacuer le gaz restant dans l&#39;atmosphère. Démonter les collecteurs de l&#39;échantillon. </li></ol> 5. Calculs de la perméabilité effective des microanneau REMARQUE: L&#39;objectif principal de cette étude était de fournir des informations qualitatives concernant l&#39;existence de flux de gaz avant et après eXpansion. Le dispositif expérimental ne possède pas de composants sophistiqués pour être en mesure de mesurer la largeur du canal et le débit précision de taux. Au cours de ces expériences préliminaires d&#39;étanchéité du débit de gaz était l&#39;objectif principal. Par conséquent, l&#39;un des calculs de perméabilité présentées ici sont plus semi-quantitative et non objectif principal de l&#39;étude. <ol><li> Pour le calcul de la perméabilité effective, utiliser le débit constant d&#39;azote d&#39;environ q = 1,42 cm 3 / s sur la stabilisation de la pression. Le facteur de déviation de gaz de l&#39;azote dans les conditions ambiantes est Z = 1 et la viscosité μ = 0,018 cP. Réaliser tous les tests accréditives dans les conditions ambiantes de T = 535 ºR. </li><li> Calculer la superficie de l&#39;espace annulaire cimenté en prenant rayon intérieur du tube extérieur, r Oinn = 4,6 cm, et le rayon extérieur du tube intérieur, r = 3,05 cm Iout. La distance entre les ports d&#39;entrée et de sortie (AL) est de 40,64 cm. La différence de pression (P de sortie entrée -P), recorded par entrée et sortie des transducteurs de pression, est la seule variable utilisée dans le calcul de la perméabilité effective de la microanneau pré-fabriqué (K ef) 19: <img alt="Equation 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52098/52098eq1.jpg" /> Eq. 1 débit de l&#39;azote [3 cm / s] K ef - - q perm efficace. de microanneau [MD] r Iout - ID de tube extérieur [cm] r Oinn - OD de conduite interne [cm] μ - viscosité du gaz [CP] Z - facteur de déviation de gaz T - tempérare [ºR] AL - distance entre les transducteurs de pression [cm] P entrée - pression d&#39;entrée [atm] P sortie - la pression de sortie [atm] </li><li> Remplacer toutes les valeurs ci-dessus dans l&#39;équation 1 et de calculer la perméabilité effective comme indiqué ci-dessous dans l&#39;exemple 1. La pression d&#39;entrée enregistrée au cours de l&#39;expérience d&#39;écoulement de pré-expansion est P entrée = 12 kPa (0,12 atm), tandis que le transducteur de pression de sortie était P sortie = 0,4 kPa (0,004 atm). Exemple 1: <img alt="Equation 2" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/52098/52098eq2.jpg" /></li></ol>

<ol>
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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...

La procédure expérimentale a rapporté deux principales composantes qui sont essentielles: les bouteilles composites qui simulent des puits de forage et le montage d&#39;expansion qui est utilisé pour effectuer la manipulation mécanique du ciment. Puits de forage sont la principale porte d&#39;entrée pour la production de fluides souterrains (eau, pétrole, gaz ou de la vapeur) ainsi que l&#39;injection de fluides divers. Quelle que soit sa fonction, le puits de forage est nécessaire pour fournir un flux contrôlé de fluides produits / injectés. Construction de puits de forage a deux opérations distinctes: forage et la complétion. Ciment puits de forage, une partie de la procédure de complétion, fournit principalement l&#39;isolation zonale, support mécanique du tuyau de métal (boîtier), et la protection des composants métalliques de fluides corrosifs. Ce sont des éléments essentiels de puits de forage sans compromis, pleinement opérationnels. L&#39;intégrité de la gaine de puits de forage ciment est une fonction des propriétés chimiques et physiques du ciment hydraté, la géométrie de la celon bien, et les propriétés de la formation / formation entourant Fluides 2,3. Une élimination incomplète du fluide de forage se traduira par une mauvaise isolation zonale, car il empêche la formation de liens solides au niveau des interfaces avec le rock et / ou en métal. gaines de ciment peuvent être soumis à de nombreux types de défaillance au cours de la vie d&#39;un bien. Les variations de pression et de température provoquées par des opérations de complétion et de production contribuent au développement de fractures au sein de la matrice cimentaire; le décollement est provoqué par la pression et / ou des changements de température et le retrait 4,5,6 hydratation du ciment. Le résultat est presque toujours la présence de l&#39;écoulement du fluide microannular, bien que sa présence peut être détectée tôt ou après des années de durée de vie. Heathman et Beck (2006) ont créé un modèle de cuvelage cimenté soumis à plus de 100 pression et de température des charges cycliques, qui ont montré un décollement visible, initiation des fissures de ciment qui peuvent poser chemins préférentiels pour la migration fluide &lt;sup&gt; 7. Sur le terrain, l&#39;expansion et la contraction de composants métalliques d&#39;un puits de forage ne sont pas coïncider avec celles du ciment et la roche, ce qui provoque un décollement interfacial et la formation d&#39;un microanneau, conduisant à une augmentation de la perméabilité de la gaine de ciment. Une enveloppe supplémentaire chargement peut provoquer la propagation de fissures radiales dans la matrice de ciment une fois que les contraintes de traction dépasse la résistance à la traction de la matière 8. Tous les échecs de ciment ci-dessus peut se traduire par des micro-acheminement, ce qui conduit à la migration de gaz, l&#39;apparition de SCP et de risques pour l&#39;environnement à long terme. Un nombre considérable de producteurs et abandonnés puits avec SCP constitue une nouvelle potentiellement source d&#39;émission de gaz naturel continue 9. L&#39;analyse effectuée par Watson et Bachu (2009) de 315 000 pétrole, du gaz, et des puits d&#39;injection de l&#39;Alberta, Canada a également montré que l&#39;écart de puits de forage, type bien, méthode d&#39;abandon, et la qualité du ciment sont des facteurs clés contributing à bien des fuites potentielles dans la partie profonde du puits 10. Les opérations d&#39;assainissement existants sont coûteux et infructueux; la cimentation de compression, l&#39;une des techniques de réparation les plus couramment utilisés, a un taux de seulement 50% de 11 succès. Dans cet article, nous présentons l&#39;évaluation de l&#39;enveloppe de la technologie extensible (ECT) comme une nouvelle technique d&#39;assainissement des puits de forage qui fuient 12,13. ECT peut être appliquée dans les puits 14 nouvelles ou existantes. La première installation commerciale de cette technologie a été réalisée par Chevron sur un bien dans les eaux peu profondes du golfe du Mexique en Novembre 1999 15. L&#39;enveloppe de fonctionnement actuel pour tubulaires extensibles encapsule une inclinaison de 100 ° à la verticale, de la température jusqu&#39;à 205 ° C, poids de la boue à 2,37 g / cm 3, une profondeur de 8763 m, la pression hydrostatique de 160,6 GPa et un tronçon tubulaire 16 2092 m. Un taux d&#39;expansion typique pour tubulaires extensibles solides est unnviron 2,4 m / min 17. Cette étude propose une approche unique de l&#39;adaptation de la technologie ECT comme une nouvelle opération d&#39;assainissement des SCP. L&#39;expansion du tube en acier comprime le ciment qui entraînerait la fermeture de l&#39;écoulement de gaz à l&#39;interface et à colmater la fuite de gaz. Il est important de mentionner que l&#39;objectif de cette étude est l&#39;étanchéité d&#39;un flux de gaz microannular existant, donc nous ne concentrons sur que comme une cause possible de puits de forage qui fuient. Afin de tester l&#39;efficacité de la nouvelle technologie adaptée à cet effet, nous avons conçu un modèle de puits de forage avec un débit de microannular existant. Ceci est obtenu en faisant tourner le tube intérieur au cours de l&#39;hydratation du ciment. Cela ne veut pas simuler des opérations sur le terrain, mais simplement pour faire avancer rapidement ce qui se passerait après des décennies de charge thermique et la pression dans un puits de forage.

<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.

Essais dynamiques de gaz pré-extension sur l&#39;échantillon composite a montré enregistrement de la pression sur le capteur de pression de sortie, confirmant flux de gaz à travers le microanneau pré-fabriqué (figures 7 et 8). Les conditions initiales sont restés les mêmes, où la pression d&#39;entrée initiale était de 103 kPa et le débit de gaz a été maintenu à 85 ml / min pour cette période. Le délai pour l&#39;enregistrement de pression entre l&#39;entrée et la pres...

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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.

Expansion mécanique de tubes en acier en tant que solution de puits de forage qui fuient

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 vues.  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.

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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.

Synthèse de la Phase-shift nanoémulsions à distributions de taille étroite de vaporisation des gouttelettes acoustique et bulles améliorée échographie médiée par ablation

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

Recherche

Ingénierie

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.

Une méthode rentable et fiable pour prévoir stress mécanique en usage unique et de pompes standard

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.

Caractérisation des anisotropes Leaky mode Modulateurs pour 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.

L&#39;évolution de la silice Nanoparticules polyester revêtements sur les surfaces exposées au soleil

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;).

Une plate-forme robotique pour étudier la Foreflipper de la mer Lion Californie

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.

Génération de glace et de la chaleur et de masse Transfert Phénomènes d&#39;eau Présentation à un bain froid de la saumure

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.

Comportement contre les adhérences préparation et haute température d’une Surface glissante sur acier inoxydable

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.

Stratégie de fabrication élaborée par solution évolutive pour électrodes à haute performance, flexibles et transparentes avec un maillage métallique intégré

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.

Préparation des fibres en acier alignés renforcés composites cimentaires et son comportement en flexion

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.

Impression de timbre évolutive et Fabrication de Surfaces Hemiwicking

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. ...