ICS 91.100.10 Q 11 团 体 标 准 T/CSTM 00204 -2020 油井水泥浆超声波静胶凝强度试验方法 Test method for ultrasonic static g el strength of o il well cement slurry 2020-12-01发布 2021-03-01 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00204— 2020 I 前 言 本标准参照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国材料与试验团体标准委员会建筑材料领域委员会 （CSTM/FC03 ）提出。 本标准由中国材料与试验团体标准委员会建材领域委员会水泥技术委员会 （CSTM/FC03/TC01 ）归 口。 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00204— 2020 1 油井水泥 浆超声波静胶凝强度试验方法 1 范围 本标准规定了油井水泥浆超声波静胶凝强度试验方法。 本标准适用于油井水泥浆静胶凝强度测定。 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。 凡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（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 10238 油井水泥 GB/T 19139 油井水泥试验方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 油井水泥浆 oil well c ement slurry 由油井水泥、水泥混合料、固体和液体外加剂、拌合水混合制得的浆体。 3.2 井底压力 bottom -hole pressure 由井的垂深、井筒中的流体密度计算而得的井底液柱压力。 3.3 井底循环温度 bottom -hole circulating temperature 注水泥过程中，井筒内水泥浆所能达到的最高温度。 3.4 超声波静胶凝强度 ultrasonic static gel strength 将胶凝流体从已知长度和形状的圆管柱或环空中驱动所需的剪切强度（应力）。 注1：静胶凝强度单位为 Pa或N/m2。 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00204— 2020 2 3.5 超声波临界静胶凝强度 ultrasonic critical static gel strength 水泥浆静液柱压力损失导致环空静液柱压力与地层孔隙压力达到平衡时的水泥浆静胶凝强度。 注2：临界静胶凝强度单位为 Pa或N/m2。 3.6 临界静胶凝强度时间 critical static gel strength time 水泥浆从临界静胶凝强度发展到静胶凝强度为 250 Pa时所需的时间。 4 取样 4.1 总则 本标准进行水泥浆试验可能需要水泥或水泥混合料、外加剂、拌合水。 注3：应采用现有的最佳取样技术，以确保实验室试验条件、材料与现场尽可能相近。 4.2 方法 水泥、水泥混合料、外加剂和拌合水的取样按 GB/T 19139 的规定进行 。水泥、水泥混合料、外加剂 和拌合水的温度 应使用精度为 ± 2° C的热电偶或温度计测量。温度测量系统的 校准不少于每季度 1次。 5 样品制备 按GB/T 19139 的规定准备试验样品。 水泥样品与 拌合水的试验温度应与现场温度相差不超过± 2° C 。 如现场条件未知， 水泥样品与 拌合水应在 23° C ± 2° C 混合。 6 试验方法 6.1 超声波静胶凝强度 仪 超声波静胶凝强度仪应包含一个可控温控压的压力釜，该压力釜可测量水泥浆的声学特性。 仪器还 应包含两个传感器，一个传感器产生可穿过样品的声波信号，另一个传感器测量并记录穿过样品的声波 信号振幅的大小，根据声波信号振幅大小与静凝胶强度的关系确定样品的超声波静凝胶强度。 压力釜应 配备温度测量系统以测定水泥浆温度，温度测量系统应校准至± 2° C ，校准不少于每季度 1次。超声波静 胶凝强度仪的测试原理见图 1。 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00204— 2020 3 图1 超声波静胶凝强度仪测试原理 6.2 增压养护样品的试验步骤 6.2.1 使用 GB/T 10238 或GB/T 19139 规定的稠化仪进行养护。 6.2.2 将水泥浆置于增压稠化仪浆杯中，按照 GB/T 19139 的规定进行稠化 时间试验。 6.2.3 如果现场采用混 料作业，测试时间应包括混 料时间。 6.2.4 计算水泥浆到达井底所需时间以及水泥浆顶替至目 标层所需时间。 在水泥浆到达井底所需时间内， 将水泥浆温度和压力逐步升至井底循环温度和井底压力。 然后调整水泥浆的温度和压力至目标层循环温 度和压力。在模拟顶替过程中，温度应 保持在目标温度 ± 3 ° C，压力应保持 在目标压力 ± 2 MPa。在升温 升压过程的最后 10 min，温度应 为目标温度 ± 1 ° C，压力应 为目标压力 ± 0.7 MPa 。达到目标层循环温度 后，继续保持 5min± 30 s 。搅拌速度为 150 r/min ± 15 r/min 。水泥浆达到目标层循环温度和压力所需时 间为水泥浆顶替时间减去到达井底时间。 6.2.5 缓慢释放压力（大约 1400 kPa/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。 取出浆叶，用刮刀迅速搅拌水泥浆以确保水泥浆均匀。 从增压稠度仪内取出的水泥浆 应在5 min之内倒 入静胶凝强度仪 浆杯中。 注4：如果水泥浆污染严重，则废弃该样品并重新进行试验。 6.2.6 将水泥浆置于超声波静凝胶强度仪的测试釜内，测试釜需预热至目标层循环温度。将试样加压至 目标层压力或仪器的极限压力。静凝胶强度测试过程中，温度应保持在目标 温度 ± 1 ° C，压力应保持在 目标压力 ± 0.7 MPa 。 6.2.7 当达到目标层循环温度时， 记录静凝胶强度值和运行时间。 同时记录超声波静胶凝强度 达到 50 Pa、 100 Pa、150 Pa、200 Pa和250 Pa的时间。 6.3 常压养护样品的试验步骤 6.3.1 制备水泥浆， 并在 1 min之内将水泥浆倒入常压稠化仪浆杯中。 6.3.2 如果现场采用混料作业，测试时间应包括混料时间。 6.3.3 计算水泥浆到达井底所需时间以及水泥浆顶替至目标层所需时间。 在水泥浆到达井底所需时间内， 将水泥浆温度逐步升至井底循环温度，然后调整水泥浆的温度至目标层循环温度。在模拟顶替过程中， 计算机运用振幅和 SCS关系检测并确定 信号峰值超声波探测 带通过滤器 信号振幅和 时间关系计算脉冲调制电 信号 水泥浆 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00204— 2020 4 温度应保持在目标温度 ±3 ℃。在升温过程的最后 10 min，温度应 为目标温度 ± 1 ° C，达到目标层循环温 度后，继续保持 5 min± 30 s 。搅拌速度为 150 r/min ± 15 r/min 。水泥浆达到目标层循环温度所需时间为 顶替时间减去到达井底时间。 6.3.4温度达到目标层循环温度时， 从常压稠化仪中取出浆杯，保持浆杯垂直，以避免油混入水泥浆。 取出浆叶，用刮刀迅速搅拌水泥浆以确保水泥浆均匀。 从常压稠度仪内取出的水泥浆应在 5 min之内倒 入静胶凝强度仪中。 6.3.5 将水泥浆置于超声波静凝胶强度仪的测试釜内，测试釜需预热至目标层温度。将样品加压至目标 层压力或仪器的极限压力。测试过程中， 温度应为 目标温度 ±1 °C，压力应 为目标压力 ± 0.7 MPa 。 6.3.6 达到目标层温度时， 记录 超声波静凝胶强度值和运行时间。 同时记录超声波静胶凝强度 达到 50 Pa、 100 Pa、150 Pa、200 Pa和250 Pa的时间。 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00204— 2020 5 附录 A (资料性附录 ) 起草单位和主要起草人 本标准负责起草单位：中国建筑材料科学研究总院有限公司 本标准参加起草单位：尧柏特种 水泥集团有限公司、西南石油大学、中国石油 天然气股份有限公司 西南油气田分公司工程技术研究院、 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、川庆钻探工程有限公 司长庆固井公司、嘉华特种水泥股份有限公司 本标准主要起草人：高显束、文寨军、王晶、许毅刚、白明科、李新宇、郑友志、程小伟、钟文、 辜涛、魏周胜、王海平、王敏、王显斌、张坤悦、刘云、马忠诚、黄文。 _____________