ジオポリマーセメントフリー技術の実験室から現場へのスケールアップ：複数ケーススタディ

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Demonstrates scalable low-carbon cement alternative for well construction with field validation.

🏢実務担当者:Provides operational evidence that geopolymer can replace OPC in well cementing with existing equipment and lower emissions.

🏛政策担当者:Supports decarbonization of oil and gas sector with proven technology; consider for regulatory incentives.

油田セメント施工プロセスにおいて、カーボンフットプリントを最小限に抑えるための革新的なアプローチが必要とされている。普通ポルトランドセメント（OPC）は100年以上にわたり使用され、継続的に開発されてきたが、業界がネットゼロ目標を達成するための持続可能な解決策とはもはや言えない。ジオポリマーは、異なる坑井条件に合わせて調整できる技術であり、炭素排出量を最大85%削減することができる。本論文の目的は、坑井条件や用途に基づく多様なジョブ要件を満たしながら、この低炭素ジオポリマー技術のいくつかの事例を提示することである。設計段階の詳細（その課題を含む）、ならびにヤード試験の準備と実施について議論する。 11.0～15.8 lb/galUSの範囲のジオポリマースラリーは、坑井セメント試験に関する米国石油協会推奨手順（API RP 10B-2）に従って最適化された。レオロジー、遊離水、稠化時間、圧縮強度発現、ろ水量などのジオポリマースラリーの特性は、特定のジョブ要件を満たすために複数の実験室で評価された。坑底循環温度（BHCT）は77°Fから185°Fまで変化した。実験室で最適化された後、ジオポリマー技術のスケーラビリティは、7つの異なる国で従来のセメント施工設備を用いてこれらの新しい流体をバルク混合および圧送することにより評価された。連続（オンザフライ）混合とバッチ混合の両方が評価された。種々の設計のバルクプラントスケールアップブレンドの流動性と均質性は、分析および実験室調製ブレンドとの比較のために複数のサンプルを採取することにより検証された。 合計で、現地の原材料源を使用した7つの低炭素ジオポリマースラリーが、7か国の実験室で最適化された。これらのケーススタディは、低BHCT条件下での初期圧縮強度の開発、ライナージョブをシミュレートするための3時間の稠化時間停止（ゴー/ノーゴー）の達成、および50 mL未満のろ水量の維持を含む主要な課題に対処した。これらの設計を実践で検証するために、世界中で7回のヤード試験が実施された。試験により、ジオポリマースラリーは、従来のセメントジョブに使用されるものと同じ設備およびインフラストラクチャを用いて、広範囲の密度、温度、およびジョブタイプにわたって混合および圧送できることが確認された。これらの操業結果に加えて、本システムは重要な持続可能性上の利点を提供する：より低い体積炭素含有量を持つ材料に依存することにより、坑井建設のフットプリント削減に貢献する。全体として、これらの知見は、ジオポリマーが長期的な脱炭素目標を支援しながら、要求される現場性能を提供できることを実証している。 ケーススタディは、ジオポリマースラリーが従来のセメントスラリーと同様に、異なる坑井条件に容易に設計およびカスタマイズできることを実証した。OPCをジオポリマー技術に置き換えることは、流体の必要な高性能と現場での運用の容易さを維持しながら、坑井バリア材料の持続可能な未来を達成し、環境影響を軽減するために極めて重要である。ジオポリマー技術は、坑井建設業界の脱炭素化を支援する新規の解決策である。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

An innovative approach is required in the oilfield cementing process to minimize the carbon footprint. Although Ordinary Portland Cement (OPC) has been used and continuously developed for more than a hundred years, it is no longer a sustainable solution for the industry to achieve its net-zero goals. Geopolymer is a technology that can be tailored for different well conditions, reducing carbon emissions by up to 85%. The objective of this paper is to present several cases of this low-carbon geopolymer technology while meeting diverse job requirements based on well conditions and applications. Details from the design phase, including its challenges, as well as the preparation and execution of yard tests, are discussed. Geopolymer slurries ranging from 11.0 to 15.8 lb/galUS were optimized following the American Petroleum Institute Recommended Practice (API RP 10B-2) for testing well cements. Properties of geopolymer slurries, such as rheology, free fluid, thickening time, compressive strength development, and fluid loss, were evaluated across multiple laboratories to meet specific job requirements. Bottomhole circulating temperature (BHCT) varied from 77°F to 185°F. Once optimized in the laboratory, the scalability of the geopolymer technology was assessed by bulk mixing and pumping these new fluids using conventional cementing equipment in seven different countries. Both continuous (on-the-fly) mixing and batch mixing were evaluated. The flowability and homogeneity of bulk plant scale-up blends of varying designs were verified by collecting multiple samples for analysis and comparison with laboratory-prepared blends. In total, seven low-carbon geopolymer slurries using local raw material sources were optimized in laboratories across seven countries. These case studies addressed key challenges, including developing early compressive strength under low BHCT conditions, achieving a three-hour stop in thickening time to simulate liner jobs (go/no-go), and maintaining fluid loss below 50 mL. To validate these designs in practice, seven yard tests were performed across the world. The trials confirmed that geopolymer slurries can be mixed and pumped with the same equipment and infrastructure used for conventional cement jobs, across a wide range of densities, temperatures, and job types. Beyond these operational results, the system provides a significant sustainability benefit: by relying on materials with lower embodied carbon, it helps reduce the footprint of well construction. Overall, the findings demonstrate that geopolymer can deliver the required field performance while supporting long-term decarbonization goals. The case studies have demonstrated that geopolymer slurries can easily be designed and customized to different well conditions, similar to traditional cement slurries. Replacing OPC with geopolymer technology is instrumental in achieving a sustainable future for wellbore barrier materials and mitigating environmental impact, while maintaining the necessary high performance of the fluids and ease of operations in the field. Geopolymer technology is a novel solution supporting the decarbonization of the well construction industry.

• semanticscholar https://doi.org/10.2118/230757-msfirst seen 2026-06-29 07:20:32 · last seen 2026-09-22 05:12:53