【国家标准】 油井水泥试验方法

ICS 75. 020
中华人民共和国国家标准
GB/119139—2012
代臂GB/T19139—2003
油井水泥试验方法
Testing of well cements
(1SO 10426-2:2003,Petroleum and nalural gas industries-Cemenis and matcrials forwell cementingPart 2:Testing of well cemenls,MOD)2012-12-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2013-07-01实施
规范性引用文件
术谱、定义和符号
水泥浆的制备
水泥浆密度测定
水泥有抗压强度试验
水泥石非破坏性市波试验
水泥浆稠化时问试验·
水泥浆静态滤失试验
水泥石渗透率试验
用旋转黏度计测定水泥浆的流变性能和胶凝强度水泥浆在套管和环空内的压降和流态计筑14北极注水泥试验方法
15水泥浆稳定性试验
16井下流体的相容性
17火山灰质材料密度的測定与相关计算附录A（规范性附录）制备大体积水泥浆的方法附录13（规范性附录）用于稠化时问试验的补充仪器附录C（资料附录）与温度测景有关的附加信息附录卫（资料性附录）水泥浆稠化时问试验方案次
GB/T19139—2012
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则编写。GB/T19139—2012
本标推代替CB/T19139:2003≤油并水泥试验方法》，与G13/T19139—2003相比，主要变化如下：删除了本标准是油井水泥及外加剂系列标准之，除本标准外，该系列标准还包括：a）GB10238油井水泥，b）SY/T537油气井注水泥前置液使用方法，c）SY/T540G油升水泥减阻剂评价方法，d）SYT5504油并水泥缓凝剂评价方法，c）SY/T5960油井水泥降失水剂评价方法，f）$Y/T6466油并水泥石抗高温性能评价方法”（见2003年版的前言）：修改了规范性引用.文件的导语、被引用文件并不带年代号（见第2章，2003年版的第2章）删除了相关参数英制单位量值，全部使用国家法定计量单位；增加「以下38个术语：绝对体积（见3.1.1）、外加剂（见3.1.2）环空（见3.1.3）、堆积密度（见3.1.8）、套管注水泥（见3.1.9）、水泥（波特兰水泥）（见3.1.10）、水泥级别（见3.1.11）、水泥类型（见3.1.12）、熟料（见3.1.15）、抗压强度（见3.1.17）、凋化仪（见3.1.18)、连续泵送挤水泥作业（览3.1.19）、当量装（见3.1.20）、滤液（见3.1.21）、冻融循环（见3.1.24）、间东送挤水泥作业（见3.1.25）、升温速率R，（见3.1.26）尾管注水泥（见3.1.27）、钻井液（泥浆）（见3.1.28）、钻并液密度计（见3.1.29）、降压速率尺（见3.1.31）、渗透率（见3.1.32），注水混塞（见3.1.33）、压力签（见3.1.36）、加压养护签（见3.1.37）、升压速率R：（见3.1.38）、相对密度（见3.1.39）、沉降（见3.1.40)，浆杯（见3.1.41）、声波强度（见3.1.42）、初始压力P（见3.1.43)、隔离液（见3.1.44）、挤水泥（见3.1.45）、静态滤失试验（见3.1.46）、静态稳定性试验（见3.1.47），搅拌型滤失仪（见3.1.48）、翻化时间（见3.1.50）、水润湿能力（见3.1.53）；删除「以下4个术语：水泥浆地面温度（SST）（见2003年版的3.9）、拟温度梯度（PsTG)（见2003年版的3.11）、预计开底循环温度（PBHCT)（见2003年版的3.12）、预计挤水泥温度(PS.T)(见2003年版的3.13)；
修改了以下12个术语：假设地面温度TA5（见3.1.1，2003年版的3.10）伯登B。（见3.1.6，2003年版的3.7）、气穿（见3.1.7，2003年版的3.14）、水泥混料（见3.1.13，2003年版的3.1）、相容性（见3.1.16,2003年版的3.16）、粉煤灰（见3.1.22，2003年版的3.2℃）、游离液（见3.1.23,2003年版的3.15）、火山灰质材料（见3.1.34，2003年版的3.19）、前置液（见3.1.35，2003年版的3.17和3.18）、强度衰诚（现3.1.19，2003年版的3.5）、称重混合器、计量罐（见3.1.51,2003年版的3.2)、油井模拟试验（见3.1.52,2003年版的3.6）；-增加了符号和含义并将预计挤水泥温度等术语放到符号和含义（见3.2)；制除了图1常用的取样器中分流取样器顶视图（见2003年版的图1)；将水泥浆密度有0.05g/mL的偏差修改为水泥浆密度有0.00g/cml~0.04g/cm2的偏差（见5,3.1.1.2003年版的5.3.1)；将“水泥和固体外加剂的密度可使用GB/T208一1994所述的李氏（LeChatelier）瓶行测定。另外，也可使用密度瓶来测定这些材料的密遵，”修改为“水泥的密度按G13/F208所述的方法进行测定，固体外加剂（外掺料）的密度按GB1172所述的方法进行测定。\（见5.3.1.2，2003年版的5.3.1.1)，
将“拌合水和液体外加剂的密度应使用SY/T6395一1999所述的体密度计进行测定。另外.也可使用密度瓶米测定这些材料的密度。”修为“拌合水和液体外加剂的密度按CB4472所述的密度计法进行测定”（见5.3.1.3,2003年版的5.3.1.2）；E
GB/T19139—2012
增加了图4 密度计(见 5. 3. 1. 3):—增加了公式(4)、(5),(6)(见5. 3. 1. 4)—-将拌合水和水泥的温度应为22.8℃→］.1(73F=2 T)修改为拌合水和水泥的溢度应为23 ℃ =1 (见 5. 3. 2,2003 年版的 5. 3. 3);：-增加了取样(见 7. 2);
一一删除了水泥浆的揽拌（可选项）（见2003年版的7.4）：二一将“其温度能保持在试验温度+1.7\℃（十3F）范围内”修改为“其温度能保持在试验温度土2以内\（见7.4.3,2003年版的7.2.3)；一一将“常压水浴川用于在65.6℃（150F）或更低的温度下养护抗压强度试样”修收为“常压养护水浴可而于66℃或以下温度养护试样\（见7.4.3.1.2903年版的7.2.3.1)：将\热电偶准确度校准至±1.7\C（主3\F）\修改为准确度应校准至=2℃\（见7.4.5.2003 年版的 7.2.5. 1,7. 2. 5. 3);…-·将脱模剂一节变为可选项（见7.1.8,2003年版的7.2.8)；一将\温度测量系统的准确度应校准至十1.7（十3F）,校难次数罚月不应少十-次，校准可按GB10238一1998 中附录E所述的方法进行\修改为“温度测量系统的维确度应校准垒±2C。校准次数每月应不少于一钦：校准可按GB10238所述方法进行（见 8.2 a）、9.3.3，2003年版的8.2.1、9.3.2）；
将\加热系统要求能至少以2. 8 ℃/min(5\F/min)的速率升高油浴的湿度\修改为\能以最小升温速率3℃/min加热油浴”（见9.2.3,20c3年版的9.2)；删除校准电位计的补充方法是使用校准油（见2003年版的9.3.1.2）：增加了“热电偶的预端应处丁垂白位置，插入浆杯中的搅拌轴内,距离浆杯底座4.45 cm～8.89cIⅡ之问。由于凋化仪型号不问造成尺寸不同,应小心使用热电偶，确保所用的热电偶与稠化仪匹配热电偶顶端处于如上面所述的正确位置”的描述（见9.4.）；.增加「确定套管注水泥稠化时间方案的方法_见9.5.2a)~g)]；——增加了确定尾管注水泥稠化时间方案的方法见9.5.3a)-~g)；—做收式(19>,将“0。-20,-47收为“计算的滋失常-2V./，见式（19).2003年版的
我(16)：
将常压黏度计最高试验温度87℃（189下）修改为90℃（见12.4,2003年版的12.4)；一将“为提高测量结果的而靠性，可重复儿次整个试验步骤，每次重复都使用新制备的水泥浆样品。”修改为“为提高测量结果的可靠性，可重复2次或3次试验步骤，每次重复都使用新制备的水泥浆。\(见 12. 4 i),12. 5 f),2003 年版的 12. 4. 9、12. 5. 6);--—-对第13章进行了编辑性修收·包括公式与实例（见13)；删除表6\常数K值”，表7\符号解释\（见2003年版的13.1.4)：·修改\典型的沉降管”图（见图19,2003年版的图16）：—增加广水润湿能力试验（见16.8)一增加了计算松的堆积密度公式（105）、密实的堆积密度公式（106)（见17.2.2e)）；修改了图A.1(见刚录A.2.2003年版的附录A.2)；修收了图13.1、图13.2见附录13.2,2003年版的附录3.2)：删除了\与本标准相关公式刘应的来用英制单位的公式（见2003年版的附录D)；将“水泥浆稠化时间诚验方案”修改为资料性附录开作为本标雅的附录力，同时刷除了对应的英制单值（见附录L).2093年版的附录E）：删除\本标准章条编码与APIRP10B-1997章条编码对照\见2093年版的附录F)；GB/T19139—2012
测除了“本标准与 API RP10B-1997 技术性差异及其原因\(见 2003 年版的附录G)本标准使用重新起肯法修改来用ISO104262:2003%石油天然气工业固井用水泥及材料第2部分：油井水泥试验》.包括其1号修改单IsO 10126-2Amcndmcnt12005和技术勘误单1S0104262Technical c0rrigendum 1—2006，其1 号修改单IS0)10426-2—Arnendmentl—2005和技术勘误单ISO 10426-2--Trchnical corrigc:ndum 1-2006的内容已自接编人止文中并通过在其外侧旋边空户位置的垂直双线()进行标示。
本标准与IS010426-2:2003相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已编人正文中并通过在其外侧页边空白位置的垂首单线（I)进行标示。本标摊与1SO10426-2：2003的技术性差异及其原因如下：修改了“1范围”，因为IS010426-2：2003的“1范围\论述太笼统，不够具体；关工规范性引用文件本标谁做了是有技术性差异的谢整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反呋在第2章“规范性引用文件”中·其体调整如下：·删除了以下3个引用文件；
→ API RP 13J重盐水试验(第二版),1996 年 3 月;?ASTMCI09水碰性水泥砂浆抗压强度标准试验力法（使用2in或50 mm立方试模）：*ASTM C 188水硬性水泥密度标准试验方法，用GB/T16783.1代替1S010414-1，两项标准之问的一致性程度下：GB/T16783.1一2006石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液(1SO 10414-1:2001,IDT)。
增加了以下8个引用文件：
*（GB/208水泥密度测定方法：
GB/T 1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰：GB/T2847于水泥中的火11I灰质混合材料：*G34472化.J.产品密度、相对密度测定通则：GB/T6679固体化工产品采样通则；·GB/T6680液体化下.产品采样通则，+ GB 10238油井水泥(GB 102382005,ISO 10426-1:2001,M0D);→GB/T12573水泥取样力法。
-增了*3.1.【4配浆混合水”术语，因为增加了=4.7配浆混合水取样”的内容；修改了“3.1.50稠化时间”术语及“9.4.5稠化时间”，对稠化时间的稠度逃行了明确定义：将“水泥浆达到指定稠度所需要的时间”，改为“用增压秘度仪模拟儿下条件，从水泥浆刊温π压时起垒水泥浆稠度达到100 1Bc时的时问，”，更符合我国日前的实际情祝，可操作性更强，使于执行；
删除IS）10426-2:2003的附录B\热电偶温度测量系统和控制器的校准方法”；出丁ISO[0426-2:2003附录F\水泥浆稠化耐间试验方案”中表F.1\套管注水泥稠化时间试验方案”、E.2\昆管注水泥稠化时间试验方案”过于简单，不实用，所以本标准仍采用2003年版附录 E中表 E. 1 和 E. 2(见附录 L) 中表 L). 1,I), 2) ,本标准还做了下列编辑性修改：捌除IS010426-2:2003的前言和特别声明；删除了IS010426-2:2003中采用USC单位的公式，均采用S1单位制公式；修改了IS010426-2：2003中公式（112)（见公式103)，其公式有误：修收了图A。1（见图A.1、1SO10426-2:2003图A.1)：使图A.1更加清晰。本标雅由全国石油下然气标准化技术委员会(SAC/TC3)提归口。GB/T19139—2012
本标准起草单位：中国石油集团工程技术研究院。本标准主要起草人：屈建省.安耀彬、刘翠徽、下丽敏、周怡、宋有胜、吴达华，孙勤亮、邹建龙工建东、吕伟、康俊峰、黄晨。本标准于2003年首次发布。
油井水泥试验方法
GB/T 19139—2012
本标准规定了油并水泥应用性能的试验方法和有关参数的计算，对于水泥石抗压强度试验和水泥浆稠化时间试验，还给出了具有代表性的试验方案。木标准适用丁油，气井注水泥作业用油非水泥浆的设计和性能评价，油井水泥浆可基于（但不限于）CB10238规定的油井水泥级别和类型，2
规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修收单)适用于木件。GB/T208水泥密度测定方法
GB/T 1596用于水泥和混凝土巾的粉煤灰G3/T 2847F
用丁水泥中的火山灰质混合材料GB4472化工产品密度、相对密度测定通则GB/T6679固体化T.产品采样通则GB/T 6680
液体化工产品采样通则
GB10238油兆水泥（G1310238--2005，ISO10426-1.2001.MOD)GB/T12573水泥取样方法
GB/T16783.1石油天然气.工业钻井液现场测试第1部分：水基钻井液（GB/T15783.1+2006,IS0) 10414-1:2001,IDT)
3 术语,定义和符号
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件，3. t. 1
绝对体积 absolule volume
绝对密度的倒数。
注：用每单位质呈的体积表示。3. 1, 2
外加剂additive
加人到水泥浆中用来调节水泥浆性能的外加材料总称。注：-般改变的性能包括：凝结时间(使用缓剂或促剂),滤失显控制和黏度等。3.1. 3
环空annulus
在井眼中环绕套管的空问。
注：环空的外壁可以是地层或套管。GB/T 19139--2012
假设地面温度Tasassumed surface temperature算模拟温度梯度时假设的地面温度，3. 1.5
批混baichmixing
在向儿内注入水泥浆之前制备并保存一定体积水泥浆的作业程序，3. 1. 6
伯登B。Beurden units of consistency在稠化仪上测定的表示水泥浆稠度的单位。3. 1. 7
气穿blnwout
滤失试验时氮气穿过水泥浆样品的现象。3. 1.8
堆积密度bulkdensity
含有空气的干燥粉状材料每单位体积的质量。3.1.9
套管注水泥casiugcementing
向套管住的全部或部分环空注水泥的固川方法。3. 1. 10
水泥（波特兰水泥）cement，Portlandcement由含有水硬性硅酸钙和铝酸钙为主要成分的熟料，加人一种或多种形态的石旁起磨细制成的产品。
注1：水硬性硅酸钙和铅酸钙在水中硬化的产物。注2：研磨添加剂在研磨之前添，而不是在研磨之后淤加。3. 1. 11
I cement class,teent type
水泥级别
按其预期用途，表示油并水泥的不同分类，可分为A,B、C、D、E、F.G.H八个等级注：各等级水泥的性能指标参见GB10238（油井水泥)。3.1.12
水泥类型cement grade
表示油井水泥抗硫酸盐侵蚀性能的类别。分为普通型（O)、中抗硫酸盐型（MSR)和高抗硫酸盐型(HSR)。
注：各等级性能指标参见GB12238（油井水泥）。3.1.13
水泥混料 cement blend
干燥的水泥和其他干燥粉状材料的混合物。3. 1. 14
配浆混合水waterblendfurfieldpreparationofcementslurry为现场注水泥作业而配制的含有水泥外加剂的拌合水。3. 1. 15
熟料clinker
在水泥生产过程中，从案中取出的熔融材料。可与硫酸钙一起混磨制成水泥。2
相容性cmpatibility
形成不发生不必要的化学和/或物理反应的液体混合物的能力。3. 1. 17
抗压强度compressive strength水泥石在压力作用下达到被坏前单位面积上所能承受的最大力。3. 1. 18
稠化仪consistumeter
模拟并下条件测定水泥浆稠化时间的仪器。有常、增压和便携型等。3.1.19
连续泵送挤水泥作业continuous-pumpingsqucec-ccmentingoperation无泵送中断的挤水泥作业，
当量袋equivalentsack
GB/T 19139—2012
与50.00kg波特兰水泥具有相同绝对体积的被特兰水泥与粉煤灰或火山炭混料的质量，3. 1.21
滤液filtrate
在滤失试验期间从水泥浆中滤出的液体。3.1.22
粉煤灰fly ash
出碎煤或煤粉经过燃烧生成的残粉末，粉煤灰被称作人造的火山灰，是油井水泥中最常用的火山灰质材料，3.1.23
游离液freefluil
水泥浆静止过程中析出的液体
冻-融循环freeze-thawcycle
把水泥样品交替置下水的凝固点以上或以下温度的试验。3.1.25
间歇泵送挤水泥作业hesitation-pumping squeeze-cenmenting uperation有泵送中断的挤水泥作业。
注：先将部分水泥浆注人井中，停泵一段时问，然后再泵送·定益的水泥浆。重复这个过程直到达到预定的压力或者水泥浆泵送完毕为止，
升温速率 R,heat-up rute Rn
水泥浆从地面温度T升高到预定的井下循环温度TPrHc的速率3,1.27
尾管注水泥linercementing
用送人管柱将一段套管送至设计井段，通过悬挂装置悬挂在上层套管上，并将此段套管外的环形空间注人水泥浆的一种注水泥作业。3.1.28
钻井液（泥浆）drilingfluid
钻井过程中用以满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。其主要功能为携带和悬浮钻屑、稳定3
GB/T 19139—2012
并壁和平衡地层压力.冷却和润滑钻头与钻只、传递流体动力、保护储层等。3.1.29
钻井液密度计mud balance
符合GI3/T1.6783.1规定的测量钻并液密度的仪器。3.1.30
水泥净浆neatcementslurry
只含水泥和水的水泥浆。
降压速率Rpapressure-downrateRpl在稠化时间试验期间，压力从非底压力降到水泥柱顶部压力户的速率。3.1.32
渗透率permeability
用米表征液休或气体通过诊透性介质流动能力的大小。注：渗透率通常用瘾达西（mID)表示。3.1.33
注水泥塞plugcmcnting
在井内适当位置注人水泥浆形成水泥塞的作业，3.1.34
火山灰质材料：pounlans
含硅质或硅铝质的材料，材料本身具有很少或不具有胶凝性，们磨成细粉并有水存在的情说下，能与氮氧化钙在常温下发牛化学反应生成具有胶凝性的化合物。天然的火山灰质材料（如：火小灰、凝灰岩和浮石等）没有广泛用在油井水泥中。3.1.35
前置液preflush
注水泥前，在铝升液与水泥浆之注人的一段特殊配制的液体。通带由冲洗液和随离液两部分组成。
压力釜pressurevessel
在水泥浆稠化时间试验中，稠化仪中用于放置水泥浆杯的釜体。3.1.37
pressurized curing vessel
加压养护釜
抗压强度试验中，在温度和压力作用下，用以养护水泥样品的签釜体。3.1.38
升压速率 Krupressure-up rate在稠化时间试验期间，从初始压力增加到井底压力的速率。3.1.39
相对密度relative density
一种物质的质量与参考温度下等体积标准物质的质量之比。注：标准物质一般是水，参考温度一般是4七。3.1.40
沉降 sedimentation
水泥浆中的颗粒在重力作用下发生的分离与沉淀现象。1
浆杯slurrycontainer
增压稠化仪内用于装水泥浆逊行稠化时问试验的容器。3. 1. 42
声波强度sonic strengtt
通过测量穿过水泥样品的声速来计算水泥样品强度发展的程度。注：根据具体的数学关系试求出的计算值，而不是直接测量的强度值。3. 1. 43
初始压力p:startingpressureps在稠化时问试验开始时施加在测试样品上的压力。注：：也可用于确定升压遗率。3.1.44
隔离液spacer
用于分隔井下两种不能相混的流体的工作液。3.1.45
挤水泥squeese-cementing
将水泥浆挤人环空或地层的注水泥作证。3.1.46
静态滤失试验 static fluid loss test在 6. 9 MPa 乐差下,通过 15 1m(325目)筛网测定水泥浆滤失量的试验。3.1.47
静态稳定性试验static stahilty test测定水泥浆沉淀和游离液形成程度的试验。3.1. 48
搅拌型滤失仪stirredfluid-lnsscell在同一滤失仪内可逊行水泥浆搅拌并能完成静滤失试验的滤失仪。3.1.49
强度衰减 strength retrogressionGB/T 19139-2012
在温度超过110℃的条件下，所引起的水泥石抗压强度降低及渗透率增大的现象。3. 1.50
稠化时间thickeningtime
用增压稠度仪模拟非下条件，从水泥浆升温升压时起至水泥浆稠度达到100 Bc时的时间。注：化时间结果提供了在试验条件下水滤浆保持可累送的时间长度。3. 1. 51
称画混合器、计量罐weighbatchmixer，scaletank用干水泥与固体外加剂称重及混合的装置或系统。3.1.52
油井模拟试验wellsimulationtest按模拟并下条件的要求设计和修正参数的试验，3.1.53
水润湿能力water-welting capability流体改变被水润湿的特性或状态的能力。注：达到理想的水泥胶结认为是处于完全水润湿状态。GB/T 19139-2012
3.2符号
下列符号适用于本标准，表1列出了符号和含义。表 1符号和含义
hrucrvn
TMISRBIEbzxz.net
水泥托预部实际巫直并深
非底压力”
初始压力
水泥柱顶郝压力
假设面温度
并底循环温度h
并底静止温度
预计升底循环温度
记录的最高并底静止温度
记录的最低并底循环温度
预计挤水泥温度
搬设温度梯度
假设的静止温度
记录的挤水泥温度
水泥浆地面温度
水泥柱顶部循环温度
水泥柱项部静止温度
水泥柱顶部温度
静态地层温度
水泥浆前沿从套管底部到达环空水凝柱顶部的时闻水泥浆前沿到达并底或井内其他预定位置的时间1并底流体静压力根据实际垂直并深和井简内液体密度计算而得到。，工会随时间，循环的液体、黎送速率、管径大小等而变动。溢底模虚（C/100m）根据记录的最高升底静止温度（TMRHs）利T之间的不同而计算，4
4.1总则
对于水泥混料，应考虑取样口的。在许多情况下，按本标准进行水泥浆试验川能需要水泥、水泥混料、固体和液体外加剂及拌合水样品。为确保取样准确，应采用最佳取样技术。本章介绍几种常用取样技术。
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