To inject CO2 in geological formations, deep wells that penetrate the formations need to be constructed. The seal integrity of deep wells for CO2 leakage are enhanced by annulus cements. By injecting CO2, brine in formations can be carbonated and the potential degradation of annulus cement in the carbonated brine has been brought up. In this paper, Type G oil well cement (OWC) pastes are hydrated for 28 days. Conditions of geosequestration in a sandstone formation at a depth of roughly 1 km, was simulated by bubbling CO2 into a heated vessel containing brine. The hydrated OWC cylindrical specimens were exposed to this environment. Slices of the cement specimen were taken periodically, during and after exposure to quantify degradation progression. The elastic modulus of the specimens was examined prior to and after exposure. After 28 days of exposure, the degraded depth of specimen was measured as 4.137 mm. The elastic modulus of the specimens was measured as 2.2 GPa and 3.2 GPa prior to and after exposure respectively. Considering a composite action in the partially degraded specimen, the elastic modulus of degraded part can be extracted. The results indicated that the difference of elastic modulus in the partially degraded annulus cements could occur a composite action of deep wells subject to axial load and shear cracks would be generated due to the composite action.

지구온난화로 인한 재앙을 방지하기 위하여 온실가스 배출을 감축하려는 노력은 지속적으로 추진되어 왔다. 최근에는 이미 배출된 이산화탄소를 포집하고 격리하여 온실가스를 감축하려는 방안도 활발히 연구 되고 있는 실정이다. 이산화탄소의 격리 방법 중 이산화탄소를 지반 내에 영구히 저장하는 방안이 제안되어 연구되고 있다. 이산화탄소의 차폐성능이 확인된 지반에 이산화탄소를 주입하기 위하여 주입공을 건설하여야 한다. 일반적으로 이산화탄소 주입공은 대심도공내에 강재 케이싱을 삽입 하고 그 주위를 환체 시멘트를 이용하여 차폐하지만, 주입공 주위의 환체 시멘트는 저장된 이산화탄소의 누출 경로가 될 가능성이 매우 높다고 알려져 있다. 본 연구에서는 이산화탄소의 지반 내 격리를 위한 주입공의 내구성과 차폐성능 향상을 위한 환체 시멘트의 개질개선을 위한 기초적인 연구로 고온고압 하에서 양생된 환체 시멘트의 미세구조 특성을 분석하고자 한다. 유정용으로도 사용되는 Type G 시멘트를 대심도 지반상태인 고온고압 (80 °C, 10 MPa) 상태에서 28일간 양생하였다. 이를 위하여 고온고압의 양생환경을 구현하기 위한 실험장치가 개발되었다. 고압의 질소가스를 투입하여 압력을 높였으며, 히팅 자켓을 이용하여 양생 온도를 유지하였다. 다양한 미세구조 분석 장치를 사용하여 고온고압에서 양생된 시멘트의 미세구조의 구성성분과 기계적 성질을 파악하였다.