Evaluating Uniaxial Compressive Strength of Cement by Applying Ultrasonic Measurement Technique

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Die Bohrlochintegrität ist eines der wichtigsten Konzepte in der vorgelagerten Öl- und Gasindustrie. Unabhängig davon, ob sich ein Bohrloch in der Bohrphase befindet oder bereits fertiggestellt wurde, sollte die Bohrlochintegrität aufrechterhalten werden. Dies ist ein multidisziplinärer Ansatz und war schon immer eine ernsthafte Herausforderung für große Ölgesellschaften, unabhängig vom Betreiber oder Auftragnehmer. Daher müssen alle verschiedenen Abteilungen eines Ölunternehmens, einschließlich Bohrung, Fertigstellung, Produktion und Plug and Abandonment, zusammenarbeiten und verschiedene Methoden, Software und Hardware anwenden, um die Bohrlochintegrität für jeden Betrieb jedes Abschnitts jedes Bohrlochs zu erhalten. Diese Forschungsarbeit zielt darauf ab, Ultraschallmessungen als zerstörungsfreie Bewertungsmethode (NDE) durchzuführen, um die Druckfestigkeit von Beton mit unterschiedlichen Dichten und Rezepturen in verschiedenen Altersstufen abzuschätzen. Daher ist das Hauptziel des Projekts, eine Korrelation zwischen diesen beiden mechanischen Eigenschaften des Betons, der einachsigen Druckfestigkeit und der Ultraschallwellengeschwindigkeit zu finden, indem Ultraschallwellen in den spezifischen Beton mit einzigartiger Zusammensetzung bei bekanntem Alter eingeleitet werden. Die Verwendung der Korrelation ermöglicht die Abschätzung der Druckfestigkeit des Betons in verschiedenen Dichten und Rezepturen, die nicht in diesem Projekt verwendet wurden. Was die Methodik betrifft, so wurden sechs Zementzusammensetzungen mit unterschiedlichen Rezepturen für die linearen Messversuche ausgewählt, bei denen die Ultraschallwellengeschwindigkeit mit der Druckfestigkeit des Betons korreliert wird. Um einen breiten Dichtebereich von 11,0 bis 16,0 ppg vorzubereiten, wurden Zusatzstoffe wie Schwerspat, Bentonit und 3M-Glasblase verwendet. Es wurden verschiedene Regressionsmethoden getestet, wobei das höchste R2 von 0,96 für die Schätzung der Festigkeit für 2D-Modelle gewählt wurde. Zu den Faktoren, die in dem Modell als Eingabe berücksichtigt wurden, gehören das Wasser-Zement-Verhältnis, die Dichte, die Ultraschallwellengeschwindigkeit und das Alter. Das Ergebnis zeigt, dass die aus Schwerspat hergestellte Zusammensetzung mit höherer Dichte widerstandsfähiger ist und eine Ultraschallwelle schneller übertragen kann, während der aus Bentonit und Glasblasen hergestellte Leichtzementbeton eine geringere Druckfestigkeit und eine langsamere Ultraschallwellengeschwindigkeit aufweist. Außerdem wird ein Funktionsmodell erstellt, das auf den Korrelationen zwischen Druckfestigkeit, Ultraschallwellengeschwindigkeit, Altersperioden und Dichte basiert. Die Eingaben des Modells sind Ultraschallwellengeschwindigkeit, Alter und Betondichte, während die Druckfestigkeit die Ausgabe des Modells ist. Darüber hinaus wurden unter Verwendung der erfassten Daten verschiedene Korrelationen zwischen (UCS, Dichte, Alter) und (UCS, UWV) und (UCS, Alter) und (UWV, Alter) gezeigt, die alle eine Genauigkeit von über 0,96 R2 aufweisen. Unter den 2D-Korrelationen zeigte UWV die beste Leistungsanpassung für alle Zementproben. Schließlich wurde durch die Verwendung der 2D-Korrelationen und ihrer generierten Koeffizienten ein strenger analytischer Ansatz gegeben, um ein generisches 3D-Modell der UCS als transzendente Funktion mehrerer Variablen, einschließlich der Dichte, des Alters und der UWV, zu definieren. Die Funktion erhält eine Genauigkeit von R2=0,77. Die Modellierung war ein strenger analytischer Ansatz. Falls in zukünftigen Arbeiten mehr Daten generiert werden, kann die Genauigkeit des Modells verbessert werden. Ein weiterer Ansatz zur Verbesserung der inhärenten Genauigkeit könnte die Verwendung von Techniken des maschinellen Lernens sein, um die beste Anpassung in transzendenten Funktionen anstelle von algebraischen Funktionen zu erhalten.

Details

Titel in ÜbersetzungBeurteilung der einachsigen Druckbelastbarkeit von Zement durch Anwendung der Ultraschallmesstechnik
OriginalspracheEnglisch
QualifikationMSc
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung25 Juni 2021
StatusVeröffentlicht - 2021