【石油天然气行业标准(SY)】 海洋石油固井设计规范 第1部分：水泥浆设计和试验

iCS75.020
备案号：7580-2000
中华人民共和国海洋石油天然气行业标准SY/T 10022.1—2001
海洋石油固井设计规范
第1部分：水泥浆设计和试验
Specification for Cementing Design of Offshore Oil wellUnit 1 : Cement slurry design and test2000-09-21发布
国家有汕和化学工业局
2001 - 02 - 01 实施
SY/T 10022.1-2001
政策性出明
1范制
引用标雅
4水泥浆性能试验条件的确定bZxz.net
5水泥浆性能试验方法
6固井作业对水泥浆性能的要求，？挤注残堵澜水凝浆性能
8注侧钻水泥塞·
弱录A（标准的附录）大批量水泥浆的制备目
附录 B(标准的附录)
热电偶、温度测量系统和控制系统的校正方法谢录标准的附录）
附录加标准的附录）
API失水试验报告格式).*
水泥浆游离液试验报告(格式)
除录E(标准的附录)
济水泥模拟试验
SY/T 10022.1—2001
为适应我国海洋石油钻井的特点，提高海洋石润固井质量，规范固并水泥浆设计和试验，特制定本标谁：
本标准部分引用了GB/T16783-1997《水基钻井液现场试验测试程序》SY/T5480-92《注水泥流变性设计》，SY/T5546-92《油井水泥应用性能试验方法》中的一些条文，并结合多年来海洋石[并作业的经验以及国内的最新研究成果，综合编而成：本标准2000年09月21口发布，白2001年02月01日起实施：本标准的附录A、附录B、附录 C、附录I)、附录七都是标准的附录：本标准山中国海洋石油总公可提出并归管理。本标准起草单位：中海洋石油技术服务公司：本标准主要起草人：李邦和。
本标准主审人：谭树人。
SY/T 10022.1—2001
政策性声明
海洋石油大然气行业标准出版物仅针对一股性质问题，涉及特定情况时，应查阅国家及地方的法律法规
海洋石油天然气行业标准出版物不承担对用户、制造商或供应商为他们雇员和其他现场作业者提供关」健康、安全及危害预防的预先通知和培训，也不承担他们在国家及地厅法规下的任何责任：任何海洋石冲天然气行业标准出版物的内容不能被以含蓄的或其他的方式解释为授子任何权利去制造、销售或使用涉及专利权的任何方法、设备或产品，也不为任何使犯专利权的人承担资任！通常，海洋石汕天然气行业标准至少每五年进行一次复审、修订，或重新认定或撤销。有时，这个复审周期可延长一年，最多不超过两年。因此，出版物从出版之口起，其有效期不超过五年，除非被授权延长有效期。出版物的情况可从海洋石油天然气行业标准化技术委员会秘书处（电话010-84522236.通信地址为北京235信箱中海石油研究中心开发设计院标准化室，邮编101149)或海洋石油天然气行业标准化技术委员会（电话010－84522673，通信地址为北京三儿桥东京信人厦25层海洋石汕总公司科技办公室，邮编1027)查明
发布海洋石油天然气行业标准是为了推广已经被验证的、良好的工程技术和操作作法，它无意排除应正确判断在何时何处应用这些技术和作法的必要性。海洋石池天然气行业标准的制订和出版无意以任何方式限制任何人采用任何其他技术和作法。本标准可供任何愿意采用的人使用。海洋石油天然气行业标准化技术委员会及其标准的授权发布单位已做了不懈的努力，以保证其中所含数据的准确性和可靠性。但是，海洋石油天然气行业标准化技术委员会及其标准的授权发布单位对其所启版的标准不作代理、担保或保证，并待此明确表示，对因使用这些标准而造成的损失或损坏，对于使用可能与任何国家与地方的法规有矛后的标准，以及由于使用这些标准而浸犯任何专利权所引起的后果，海洋石油天然气行业标准化技术委员会及其标准的授权发布单位均不担任何义务和责任。
中华人民共和国海洋石油天然气行业标准海洋石油固井设计规范
第1部分：水泥浆设计和试验
Specification forCementingDesign of Offshore oilwellUnit l:Cement slurry design and test1范围
本标准规定了海洋石油固井作业对水混浆性能设计的要求、水泥本标准适用于海洋石油及天然气固井、修井及注水泥作业2引用标准
SY/T10022.1—2001
验条件确定的依据以及试验方
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订使用本标准的备方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T16783-1997水基钻并液现场试验测试程序SY/T5480-92注水泥流变性设
SY/T5546-92油井
中水泥应用性能试验方法
3符号
本标准采用下列符号（见表1)
井底循环温度
并底静止
符号说明
挤水泥作业
深度位置的循环温度
挤水泥作业
深度的最大挤
注压力
地温梯度
并位所在海域泥面年平均温度（水深小于24米用海平面年平均温度）钻井液循环返出井口的最高温度并底静液柱压，
并眼垂直深度
国家石油和化学工业局2000-09-21批准单位
℃/100m
2001-02-01实施
SY/T10022.1—2001
表1（完）符号说明
水泥浆从并口到并底的升温速率水泥浆地面混合温度
混合水泥浆前导部分从并口到并底的时间混合水泥浆前导部分从井口被顶替到升底的平均泵送排量套管柱内容积
预计水泥浆前导部分注人井口时的地表压力水泥浆从并口到井底时的增压速率水泥浆从井底返至环空预定设计深度的温度变化率环空水泥浆柱顶部位置的循环温度顶替环空水泥浆的平均泵送排量环空水泥浆封固段总容积
前导部分水泥浆从套管底部返至坏空预定设计深度的时间环空水泥浆顶部压力
前导部分水泥浆从套管底部返至坏空水泥浆杜顶部的压力变化率水泥浆届服值
钻井液届服值
渗透率
套管偏心度
水泥浆核隙比
水泥浆流性指数
冲洗液流性指数
钻井液流性指数
冲洗液的屈服值
水泥浆屌服值
钻井液屁服值
水泥浆塑性粘度
钻井液塑性粘度
冲洗液塑性粘度
kPa/min
kPa/min
10-μamn
（无因次）
(无因次）
（无因次）
(无因次）
(无因次）
4水泥浆性能试验条件的确定
4.1井下循环温度
4.1:1并下循环温度的测尉与让算4.1.1.1并下循环温度的测量
SY/T 10022.1—2001
探井电测后下套管前，通并到底循环钻井液，当循环温度基本趋丁稳定时，测得不同并深位置的循坏温度值
4.1.1.2下循环温度的计算
若无上述实测温度资料，可根据已知条件按下述方法计算：a）已知地温梯度：
BHCT =( × TVD
(BHST - T)× 100
b）已知井底静止温度：
BHCT = BHST × F,
式中：
F。一计算经验系数，一般取0.70-0.80,各海区应根据统计资料和T,、BIST资料录取精度具体确定。c）已知钻并液返出井口的最高溢度：ZVD
BHCT= To ×
d）并服乘直深度超过3050m：
BHCT = T.
[0.01989 × TV)×(T ×0.54864 +0.32)] - 10.09151.0 - 0.00004938 × TVD
当采用上述一种以上方法计算时,应取最高值，4.1.2环空水泥浆柱顶部位置的循环温度(4)
32..6.... (5)
应根据该地区实测或计算的随开深变化的循环温度曲线确定环空水泥浆柱顶部位置的循环温度。4.1.3挤水泥位置的温度
挤水泥位置的温度可按下列公式计算：al
式中：
F,一计算经验系数,一般取 0. 90 ~ 0. 95。h)
PSQT = T.
T ×7VD
+T)×F
[[0.0251×TVD×(T,×0.54864+0.32)]-8.20211.D - 0.00002647 × TVD
双上述公式计算的结果应取高值。4.2水泥浆试验压力
4.2.1 井下液柱压力
并下液柱压力可通过公式（8)计算：RHP =9.80 × p × 7VD
式中：
α一注水泥时环空被体的密度,可通过下列公式计算：×0.56 ...
式中：
9m一环空钻井液密虚
Q.一环空隔离液密
9—环空冲洗液密度；
.一环空加重液密度
h一环空钻井液垂直高度
h一环空隔离液垂直高度；
hr一坏空冲洗液垂直高度；
h，一环空加重液垂直高度；
P,一地层孔隙压力；
7VD=hm+h,+h,+hu
4.2.2环空水泥柱顶部压力
SY/T10022.1—2001
p=P-ha+phtphytph
0× TVD>P
环空水泥柱顶部压力应通过公式（8）和（9）计算，此时TVD为水泥柱顶部的垂直深度。4.2.3挤水泥作业水泥浆试验最大挤注压力应根据地层破裂压力确定最大挤注试验压力PSQP。4.2.4堵漏作业水泥浆
家试验压力
根据地层漏失压力和满足下一步钻井工程作业所要求地层能承受的钻井液密度，确定堵漏作业水泥浆试验压力PSQP。
4.3升温速率和增压速率
4.3.1升温速率
升温速率按下列公式算：
式中：
4.3.2增压速率
增压速率按下列公式计算：
BHP-SP
4.4水泥浆从井底返至环李水泥浆柱顶部的温度和压力变化率4.4.1温度变化率
温度变化率按下列公式计算：
式中：
At>0表示升温，At<0表示降温。4.4.2压力变化率
4tTOCT-BHCT
压力变化率按下列公式计算：
5水泥浆性能试验方法
5.1取样
5.1.1取水泥样品
SY/T10022.1—2001
ADP=BIP-TOCP
（13）
应从油田现场散装水泥罐、袋装容器或运输流水线取水泥样品，水泥样品必须是干燥的、混拌均匀的水泥。应根据取样地点的不同采用合格的取样器（见图1）分67批提取样品。所取样品应具有代表性，并混合均匀，包装并贴上标签（见5.17)，平均每次取样数量应为7.57升至18.93升。5.1.2取干混水泥样品
取混有固相水泥外加剂的干混水泥样品，在符合5.1.1规定的地点取样。但是所取样品必须是水泥和固相水泥外加剂称重批量混合后，经过从一个容器（计量分批混合容器）混输到男一容器（可用风力输送）反复输送4~6次，混拌均匀。根据取样地点不同，应采用合格的取样器多次取样。所取样品应混合均匀，包装并贴上标签。样品数量应满足完成设计试验的需要
5.1.3取固相水泥外加剂样品
固相水泥外加剂可从批量罐或袋装容器中取样所取样品必须是干燥的并且是混合均匀的。要根据固相水泥外加剂的包装容器选择合格的取样器，从容器中心部位取样。然后将同一批量所取得的样品混合均匀，包装并贴上标签。样品数量应满足设计试验的需要。5.1.4取液体水泥外加剂样品
所取液体水泥外加剂必须搅拌均匀具有代表性，并用干燥，清然后将同一批次所取的样品混合均匀，包装并贴上标签。的需要。
5.1.5取固井用水样品
的取样器从包装容器中心部位取样。种液体水泥外加剂取样数量应满足设计试验从固井用水的水源抽取样品。若平名工业用水是从不同水源供给，应取平台工业用水作样品。水舱容量应满足固井用水需要，并在固井前保持水质，否则应重新取样做试验。取样数量应满足试验需要。5.1.6取混合水样品
要从混合水源抽取混合水，所取混合水必须经过充分搅拌混合均匀，没有沉淀分层、漂浮等现象。为了避免污染，取样时应采用同一方式，所取样品应包装、贴上标签。取样数量要满足设计试验的需要。5.1.7样品运输和贮存
试验样品必须立即装人清洁、干燥、密封、防潮的容器，便于运输和长期保存。容器内应附有金属、塑
料或其它厚壁柔性或刚性材料作为衬里，最大限度地保护样品原有性能。在运输前将装有样品的相对密
封的塑料袋放人结实的包装容器内，防止运输过程中穿孔或泄漏。运输时不宜使用玻璃容器。每种样品和需要运输包装的容器都要清楚地标明材料名称批号、取样地点和日期。应将全部取样记录及其它文件装在容器内或贴在容器本体上。危险样品应按国家有关管理规定严格包装并贴有明显标志。
5.1.8试验前的样品准备
样品抵达实验室，应严格检查样品是否密封、未污染。在制备水泥浆时，样品应充分混合均匀，并检查每一个样品质量，为便于贮存，每一个样品应装人合乎要求的容器内，贴上标签、注明日期，放置在干燥、室温相对恒定（恒温）的地方。所有样品必须检查供应商或制造商所提供的最住有效期，不应使用超过有效期或贮存超过一年以上的任何水泥外加剂。
流动样分配器顶视图
SY/T 10022.12001
排气孔
20(520.7mm)
28*：(730.3mm)
硬木于柄
黄铜管容积大约=320ml
袋装水泥取样器
水泥混合麟取样器
图1常用样器具
样品延仲管
产品出料管
水泥自动取样器
改进型流动样品分配器
0流动方向
1°蝶阀
侧向取样器项视图
5.1.9水泥浆试验样品的处理
SY/T 10022.1—2001
处理永泥浆试验样品应符合国家有关法规要求。5.2水泥浆的制备
本节规定的足在实验室内制备600ml以下水泥浆的程序。超过600rl的大批量的水泥浆制备程序见附录A
5.2.1仪器
5.2.1.1电子天平
电子天平的称量精度应在其标定称量范围的±0.1%以内。为了保证称量精度，应经营校止电子天平。
5.2.1.2机械天平
机械大平使用的称重磁码或滑动码精度应在其标定称量范围的±0.1%以内。5.2.1.3搅拌装置
制备水泥浆应选用容积为946.35ml一夸脱）底部带驱动装置的桨叶型搅拌器（如图2、图3）。搅拌杯和搅拌叶轮是用耐腐蚀材料制成，搅拌叶轮应能和驱动机构分离。在使用前应称重搅拌叶轮，当重量损失为新叶轮重量的10%时应予以更换。每次使用之前，应用肉眼检查桨叶有无伤，否则了以更换。在搅拌水泥浆时，无论何时发生泄漏应立即废弃，进行修理并重新做试验。图2搅拌器样品
SY/T 10022.1—2001
尖锥向下装配
部件清单
部件号
螺母经过淬火的浆叶
正推垫圈
轴插头
承载座
六角螺母
图3浆叶组装图
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