• Computers and Concrete
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• 제14권1호
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• pp.91-107
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• 2014

Using the principle of damage mechanics, zero-thickness pore pressure cohesive elements (PPCE) are used to simulate the casing-cement interface (CCI) and cement-rock interface (CRI). The traction-separation law describes the emergence and propagation of the PPCE. Mohr-coulomb criteria determines the elastic and plastic condition of cement sheath and rock. The finite element model (FEM) of delamination fractures emergence and propagation along the casing-cement-rock (CCR) interfaces during hydraulic fracturing is established, and the emergence and propagation of fractures along the wellbore axial and circumferential direction are simulated. Regadless of the perforation angle (the angle between the perforation and the max. horizontal principle stress), mirco-annulus will be produced alonge the wellbore circumferential direction when the cementation strength of the CCI and the CRI is less than the rock tensile strength; the delamination fractures are hard to propagate along the horizontal wellbore axial direction; emergence and propagation of delamination fractures are most likely produced on the shallow formation when the in-situ stresses are lower; the failure mode of cement sheath in the deep well is mainly interfaces seperation and body damange caused by cement expansion and contraction, or pressure testing and well shut-in operations.

• 지질공학
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• 제26권1호
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• pp.101-115
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• 2016

관정의 시멘팅 재료로 사용될 수 있는 두 시멘트 물질(KS-1 보통 포틀랜드, Class G)의 물/고체(고체=시멘트) 중량비와 첨가제인 비산재의 부피함량 변화에 따른 이들 물질들의 물리역학적 물성 변화를 파악하기 위해 실내물리역학실험을 실시하였다. KS-1 보통 포틀랜드 시멘트의 경우 물/고체(고체=시멘트) 중량비를 변화시키며, Class G 시멘트의 경우 물/고체(고체=비산재+시멘트)을 고정한 채 비산재:시멘트의 부피비를 변화시키며 시료를 제작하였다. KS-1 보통 포틀랜드 시멘트의 경우 물/고체 중량비가 증가할수록, Class G 시멘트의 경우 비산재의 함량이 증가할수록, 공극률 증가, 밀도감소, 음파속도(P, S파) 감소. 탄성상수(영율, 포아송비) 감소, 압축 및 인장강도 저하, 열전도도 감소, 비열 증가의 경향을 보였다. 또한 구속압(σ₃)의 증가와 비산재 함량의 증가는 재료의 소성파괴거동을 초래하였다. 이 실내실험결과를 이용하여, 여러 주입공 페라미터(케이싱, 시멘트층의 두께, 주입압, 주입공 경사방향 및 경사각, 주입공 심도)등을 변화 시키면서, 시멘트층의 안정성 분석을 실시하였다. 분석결과 낮은 주입압과 경사정 혹은 수평정에서는 시멘트층이 안정하였으나, 다른 조건에서는 시멘트층에서 주로 인장파괴가 관찰 되었다.