GB/T 39421-2020 水泥浆静胶凝强度测定方法.pdf

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  • 7.2.1使用GB/T19139中规定的稠化仪进行养护。 7.2.2将水泥浆置于增压稠化仪浆杯中,按照GB/T19139的方法进行稠化试验。 7.2.3如果现场采用批混作业,测试时间应包括批混时间。在批混时间内,水泥浆应置于设计温度下, 压力应为常压。搅拌速度通常为150r/min士15r/min。如果没有批混作业,忽略此步。 7.2.4在水泥浆从井口到达井底的时间内,将水泥浆温度和压力逐步升至井底循环温度(BHCT)和井 底静液柱压力(BHP),搅拌速度150r/min士15r/min。在水泥浆由井底到达目标层的时间内,将水泥 浆温度和压力逐步调整至目标层循环温度和压力,维持温度和压力5min士30s,搅拌速度150r/min 土15r/min。在调整过程中,温度应维持在士3℃的范围内,压力应维持在士2MPa的范围内。在调整 过程的最后10min,温度应维持在士1℃的范围内,压力应维持在士0.7MPa的范围内。 为安全起见,如果养护温度大于88℃,水泥浆从增压稠化仪取出之前,关闭加热器,并尽快将水泥 浆冷却至88℃左右。假设100℃为水的沸点温度,88℃为安全温度。如果试验现场,水的沸点温度小 于100℃,则相应地调低安全温度。 7.2.5缓慢释放压力(大约1.4MPa/s)。从稠度仪中取出浆杯,保持浆杯垂直,以避免油混入水泥浆。 下浆杯顶部紧锁环,从浆叶轴上取下驱动块、垫圈和橡胶隔膜盖。抽走、吸干橡胶隔膜上面的油。取 下橡胶隔膜和支撑环。抽走、吸干水泥浆上面所有残留的油。如果污染严重,则废弃该水泥浆并重新开 始。取出浆叶,用刮刀迅速搅拌水泥浆以确保水泥浆均匀。增压稠度仪内取出的水泥浆,在5min之内 倒人静胶凝强度仪浆杯中。 7.2.6将水泥浆置于超声波静胶凝强度测试仪的测试釜内,该测试签釜需预热至目标层循环温度或88℃ 中较低值。将试样加压至目标层压力或仪器的极限压力。如果目标层循环温度大于88℃,以2℃/mir 的速度将温度逐步升至目标层循环温度。静胶凝强度测试过程中,试验温度应保持在目标值士1℃的 范围内,试验压力应保持在目标值士0.7MPa的范围内。 7.2.7在达到目标层循环温度时,记录静胶凝强度值和运行时间。记录达到48Pa、240Pa静胶凝强度 的时间。计算临界静胶凝强度时间(CSGSP)。记录静胶凝强度测试所用仪器的制造商、型号、养护 类型。

    7.3常压养护样品的试验步骤

    7.3.1配浆后1min之内,将水泥浆倒入常压稠化仪养护浆杯中。

    7.3.1配浆后1min之内,将水泥浆倒入常压稠化仪养护浆杯中。 7.3.2如果现场采用批混作业,测试时间应包括批混时间。在批混时间内,水泥浆应置于设计温度下, 压力应为常压。搅拌速度通常为150r/min士15r/min。如果没有批混作业,忽略此步。 7.3.3在水泥浆从井口到达井底的时间内,将水泥浆温度逐步升至井底循环温度(BHCT)或88℃中的 较低值,搅拌速度150t/min士15r/min。在水泥浆由井底到达目标层的时间内,将水泥浆温度逐步调

    3.1配浆后1min之内,将水泥浆倒入常压稠化仪养护浆杯中。 3.2如果现场采用批混作业,测试时间应包括批混时间。在批混时间内,水泥浆应置于设计温度 力应为常压。搅拌速度通常为150r/min士15r/min。如果没有批混作业,忽略此步。 3.3在水泥浆从井口到达井底的时间内,将水泥浆温度逐步升至井底循环温度(BHCT)或88℃ 低值,搅拌速度150r/min士15r/min。在水泥浆由井底到达且标层的时间内水利标准规范范本,将水泥浆温度逐

    整至目标层循环温度,维持温度5min士30S,搅拌速度150r/min士15r/min。在调整过程中,温度应 维持在士3℃的范围内。在调整过程的最后10min,温度应维持在士1℃的范围内。温度达到目标层 循环温度或88℃时,取出搅拌叶,用刮刀迅速搅拌水泥浆以确保水泥浆均匀。常压稠度仪内取出的水 泥浆,在5min之内倒人静胶凝强度仪浆杯中。 7.3.4将水泥浆置于超声波静胶凝强度测试仪的测试釜内,该测试釜签需预热至目标层循环温度或88℃ 中较低值。将试样加压至自标层压力或仪器的极限压力。如果目标层循环温度大于88℃,以2℃/min 的速度将温度逐步升至目标层循环温度。静胶凝强度测试过程中,试验温度应保持在目标值土1℃的 范围内,试验压力应保持在目标值士0.7MPa的范围内。 7.3.5在达到目标层循环温度时,记录静胶凝强度值和运行时间。记录达到48Pa、240Pa静胶凝强度 的时间。计算临界静胶凝强度时间(CSGSP)。记录静胶凝强度测试所用仪器的制造商、型号、养护 类型。

    8间歌旅转型静胶凝强度测试仪的试验方法

    将水泥浆置于一个可控温、控压的压力釜内,在静态条件下进行测试。静胶凝强度(SGS)由已知几 何形状的浆叶在低速下间歇旋转所需的扭矩计算而得。在静胶凝强度测试过程中,该仪器以 0.01r/min士0.003r/min的速度转动6s。间款时间在1min与10min之间可调节,通常情况下每 3min转动一次。间款旋转型静胶凝强度测试仪应按照制造商的说明进行校准。养护期间,水泥浆升温 升压应按试验方案进行(见8.2.4或8.3.3)。利用置于测试釜中央的热电偶测试水泥浆温度。温度测量 系统的准确度应校准至±2℃,校准次数应不少于每3个月1次。

    安全阀标准8.2增压养护样品的试验步骤

    8.2.1使用GB/T19139中规定的稠化仪进行养护。 8.2.2将水泥浆置于增压稠化仪浆杯中,按照GB/T19139的方法进行稠化试验。 8.2.3如果现场采用批混作业,测试时间应包括批混时间。在批混时间内,水泥浆应置手设计温度下, 压力应为常压。搅拌速度通常为150r/min士15r/min。如果没有批混作业,忽略此步。 8.2.4在水泥浆从井口到达井底的时间内,将水泥浆温度和压力逐步升至井底循环温度(BHCT)和井 底静液柱压力(BHP),搅拌速度150r/min士15r/min。在水泥浆由井底到达目标层的时间内,将水泥 浆温度和压力逐步调整至目标层循环温度和压力,维持温度和压力5min士30s,搅拌速度150r/min 土15r/min。在调整过程中,温度应维持在士3℃的范围内,压力应维持在士2MPa的范围内。在调整 过程的最后10min,温度应维持在士1℃的范围内,压力应维持在士0.7MPa的范围内。 为安全起见,如果养护温度大于88℃,水泥浆从增压稠化仪取出之前,关闭加热器,并尽快将水泥 浆冷却至88℃左右。假设100℃为水的沸点温度,88℃为安全温度。如果试验现场,水的沸点温度小 于100℃,则相应地调低安全温度。 8.2.5缓慢释放压力(大药1400kPa/s)。从稠度仪中取出浆杯,保持浆杯垂直,以避免油混入水泥浆。 拧下浆杯顶部紧锁环,从浆叶轴上取下驱动片、垫圈和橡胶隔膜盖。抽走、吸干橡胶隔膜上面的油。取 下橡胶隔膜和支撑环。抽走、吸十水泥浆上面所有残留的油。如果油污染产重,则废弃该水泥浆并重新 开始试验。取出搅拌叶,用刮刀迅速搅拌水泥浆以确保水泥浆均匀。增压稠度仪内取出的水泥浆,在 5min之内倒人静胶凝强度仪浆杯中。 8.2.6将水泥浆置于间款旋转型静胶凝强度测试仪的测试釜内,该测试釜需预热至目标层循环温度或 88℃中较低值。将试样加压至目标层压力或仪器的极限压力。如果目标层循环温度大于88℃,以 2C/min的速度将温度逐步升至目标层循环温度。静胶凝强度测试过程中,试验温度应保持在目标值

    士1℃的范围内,试验压力应保持在目标值士0.7MPa的范围内。 8.2.7在达到目标层循环温度时,记录静胶凝强度值和运行时间。记录达到48Pa、240Pa静胶凝强度 的时间。计算临界静胶凝强度时间(CSGSP)。记录静胶凝强度测试所用仪器的制造商、型号、旋转 速度。

    8.3常压养护样品的试验步骤

    8.3.1配浆后1min之内,将水泥浆倒入常压稠化仪养护浆杯中。 8.3.2如果现场采用批混作业,测试时间应包括批混时间。在批混时间内,水泥浆应置于设计温度下, 压力应为常压。搅拌速度通常为150r/min士15r/min。如果没有批混作业,忽略此步。 8.3.3水泥浆从井口到达井底的时间内,将水泥浆温度逐步升至井底循环温度(BHCT)或88℃中的较 低值,搅拌速度150r/min士15r/min。在水泥浆由井底到达目标层的时间内,将水泥浆温度逐步调整 至目标层循环温度,维持温度5min士30s,搅拌速度150r/min士15r/min。在调整过程中,温度应维 持在士3℃的范围内。在调整过程的最后10min,温度应维持在士1℃的范围内。温度达到目标层循 环温度或88℃时,取出搅拌叶,用刮刀迅速搅拌水泥浆以确保水泥浆均匀。常压稠度仪内取出的水泥 浆,在5min之内倒人静胶凝强度仪浆杯中。 8.3.4将水泥浆置于间歇旋转型静胶凝强度测试仪的测试釜内,该测试釜需预热至目标层循环温度或 88℃中较低值。将试样加压至目标层压力或仪器的极限压力。如果目标层循环温度大于88℃,以 2℃/min的速度将温度逐步升至目标层循环温度。静胶凝强度测试过程中,试验温度应保持在目标值 1℃的范围内,试验压力应保持在目标值士0.7MPa的范围内。 8.3.5在达到目标层循环温度时,记录静胶凝强度值和运行时间。记录达到48Pa、240Pa静胶凝强度 的时间。计算临界静胶凝强度时间(CSGSP)。记录静胶凝强度测试所用仪器的制造商、型号、旋转 速度。

    附录A (资料性附录) 临界静胶凝强度

    减少油井由于水泥胶凝强度发展而造成压力降低(失重)这一危险期的方法之一,即是缩短水泥浆 达到能抵抗流体人侵的静胶凝强度的时间。 并下环空中的流体静液柱压力可以平衡地层流体的潜在流动(地层流动是地层孔隙压力的函数) 更用可固化流体时,例如混凝土标准规范范本,随着水泥浆由液态转变为凝胶态,最后转变为固态,环空中平衡地层孔隙压力 的有效静液柱压力会降低,并最终达到一个平衡点,即地层的孔隙压力等于由于水泥浆胶凝强度发展逐 渐降低的静液柱压力加上环空中存在的其他流体产生的静液柱压力。该平衡状态被称之为临界静胶凝 强度。一旦超过该强度,水泥的胶凝强度的进一步增加,井简压力处于欠平衡状态导致侵入。基于水泥 临界静胶凝强度的流体运移计算模型是井筒几何形状、活跃层上方水泥柱的长度、水泥浆上方的流体静 液压、水泥浆密度和活跃层地层孔隙压力的一个函数。该临界静胶凝强度在业内也被称为“临界壁面剪 应力”。临界静胶凝强度(CSGS)可使用公式(A.1)进行计算,式中临界静胶凝强度用XcsGs来表示,单 位为帕斯卡(Pa):

    式中: 0.0025转换因数; Pfo 流体过平衡压力,单位为帕斯卡(Pa); 一水泥柱长度,单位为米(m); Delf 一井筒有效直径,单位为厘米(cm)。 注:浅水层环空流体静液柱压力减去孔隙压力即为流体的过平衡压力。在没有隔水管的深水环境中,计算环空流 体静压力时也将泥线以上海水静压包括在内。井简有效直径等于裸眼直径减去套管直径。

    式中: 0.0025—转换因数; Pfo 流体过平衡压力,单位为帕斯卡(Pa); L 一水泥柱长度,单位为米(m); Delf 一井筒有效直径,单位为厘米(cm)。 注:浅水层环空流体静液柱压力减去孔隙压力即为流体的过平衡压力。在没有隔水管的深水环境中,计算环空流 体静压力时也将泥线以上海水静压包括在内。井简有效直径等于裸眼直径减去套管直径

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