← 論文一覧に戻る

CO2回収・有効利用・貯留-石油増進回収法(CCUS-EOR)における改質/非ポルトランドセメントの炭酸化抵抗性に関する研究

Research on Carbonation Resistance of Modified/Non-Portland Cements in Carbon Capture, Utilization, and Storage-Enhanced Oil Recovery (原題)

Yaqiong Cao, Rengguang Liu, Zhou Shiming, Qian Tao, Luo Liu

Materials📚 査読済 / ジャーナル2026-05-28#CCUSOrigin: CN
DOI: 10.3390/ma19112279
原典: https://doi.org/10.3390/ma19112279

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、CCUS-EOR環境下でのセメントの炭酸化劣化問題に対し、改質戦略（P@T）と代替戦略（CAP）を比較評価。CAPは90日後の圧縮強度が62.5 MPaに向上し、自己緻密化効果を示した。P@Tは高炭酸化度と微構造安定性の分離が可能。従来のセメント（PT）は60日で完全劣化。

English

This study compares modified cement (P@T) and alternative cement (CAP) for CCUS-EOR conditions. CAP shows a 'corrosion-induced densification' effect with compressive strength increasing to 62.5 MPa after 90 days. P@T decouples high carbonation from structural stability. Conventional cement fails after 60 days, providing two reliable solutions for wellbore integrity.

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

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本でもCCUSはGX実現の重要技術として位置づけられており、特に北海道・東北でのCO2貯留実証が進む中、坑井セメントの長期的な健全性評価は共通の課題。本研究の比較分析は、国内CCUSプロジェクトにおけるセメント選定の科学的根拠を提供する。

In the global GX context

As CCUS scales globally, wellbore integrity remains a critical engineering challenge. This study provides a rigorous comparative evaluation of cement solutions, offering direct guidance for international CCUS-EOR operators. The multi-scale characterization methodology sets a benchmark for future material selection in carbon storage projects.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides a systematic comparative evaluation of two cement strategies for CCUS, with multi-scale characterization revealing distinct carbonation mechanisms.

🏢実務担当者:Offers two proven cement solutions (modified and alternative) for CCUS-EOR well construction, with quantitative performance data for material selection.

🏛政策担当者:Highlights the need for standardized well integrity protocols in CCUS regulations to ensure long-term CO2 containment reliability.

📄 抄録（日本語訳）

地球規模のカーボンニュートラル目標の下、炭素回収・利用・貯留-石油増進回収（CCUS-EOR）技術は、過酷な坑井環境における油井セメントの炭酸化による劣化という深刻な課題に直面している。従来のセメントは、高温・高圧のCO2条件下で深刻な構造破壊を受ける一方、単一ナノ粒子またはポリマーによる改質では長期的な安全性要件を満たすことができない。また、実際のCCUS-EOR条件下における「マトリックス改質戦略」と「セメントシステム置換戦略」の比較研究は依然として不十分である。本研究では、巨視的性能試験、相分析、多スケール微細構造特性評価を含む実験的調査を実施した。本研究は、ポリアニリン@二酸化チタン改質セメント（P@T）とカルシウムアルミネートリン酸塩セメント（CAP）の耐炭酸化性を体系的に評価する。結果は、耐炭酸化性がCAP > P@T > シリカフューム含有クラスG油井セメント（PT）の順に低下することを示している。CAPは潜在的な「腐食誘起緻密化」効果を示すようである。90日間の腐食後、その圧縮強度は62.5 MPaに増加し、浸透率は初期値の13.3%に減少し、継続的な性能向上を示している。P@Tは、「物理的充填–炭酸化生成物の均一分布」という構造調節機構を通じて、高い炭酸化度（CaCO3含有量25.26%）と微細構造安定性の可能な分離を示している。対照的に、PTは60日後に完全な構造破壊を受ける。本研究は、改質と置換の各スキーム間の比較評価におけるギャップを埋め、P@Tの多スケール構造調節効果とCAPの本質的安定性を明らかにし、CCUS-EOR環境に対して「改質強化」と「システム置換」という2つの信頼性の高いセメントソリューションを提供する。科学的妥当性は多スケール特性評価を通じて実証され、長期的な坑井完全性を確保するための重要な理論的・技術的支援を提供する。

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。

📄 Abstract（原文）

Under the global carbon-neutrality target, the technology of carbon capture, utilization, and storage-enhanced oil recovery (CCUS-EOR) faces a severe challenge of carbonation-induced degradation of oil-well cement in harsh downhole environments. Traditional cement suffers serious structural failure under high-temperature and high-pressure CO2 conditions, whereas single-nanoparticle or polymer modification cannot meet long-term safety requirements. Meanwhile, the comparative study between the “matrix modification strategy” and the “cement system replacement strategy” is still insufficient under real CCUS-EOR conditions. In this study, experimental investigations including macroscopic performance testing, phase analysis, and multi-scale microstructural characterization were conducted. This study systematically evaluates the carbonation resistance of polyaniline@titanium dioxide-modified cement (P@T) and calcium aluminate phosphate cement (CAP). The results show that the carbonation resistance follows the descending order: CAP > P@T > silica-fume-containing Class G oil-well cement (PT). CAP seems to demonstrate a potential “corrosion-induced densification” effect. After 90 days of corrosion, its compressive strength increases to 62.5 MPa, and its permeability decreases to 13.3% of the initial value, indicating continuously improved performance. P@T indicates the possible decoupling of high carbonation degree (CaCO3 content of 25.26%) and microstructural stability through a structural regulation mechanism of “physical filling–homogeneous distribution of carbonation products”. In contrast, PT undergoes complete structural failure after 60 days. This study fills a gap in comparative evaluation between modification and replacement schemes, reveals the multi-scale structural regulatory effects of P@T and the intrinsic stability of CAP, and provides two reliable cement solutions—“modification enhancement” and “system replacement”—for CCUS-EOR environments. The scientific validity is demonstrated through multi-scale characterization, offering key theoretical and technical support for ensuring long-term wellbore integrity.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

🔔 こうした論文の新着を逃したくない方は キーワードアラート に登録（無料・3キーワードまで）。

gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。