油井水泥(摘要)

1主题内容与适用范围本标准规定了九个级别油井水泥的技术要求及试验方法。本标准适用于油、气井注水泥作业用水泥。 2引用标准(略) 3定义 3.1Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ与Ｆ级油井水泥：由水硬性硅酸鲈为主要成分的水泥熟料，加入适量石膏和助磨剂[1)]，磨细制成的产品。在粉磨与混合Ｇ、Ｈ级水泥的过程中，不允许掺加任何其他外加物。 3.3 J级油井水泥：符合本规定的J级水泥物理性能要求的产品。 4产品分类本标准包括九个级别的油井水泥，可分为普通型、中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型三类，各级别油井水泥使用范围如下： 4.1Ａ级油井水泥无特殊性能要求时，适用于自地面至1830m井深的注水泥。仅有普通型。 4.2Ｂ级油井水泥适用于自地面至1830m井深的注水泥。分为中抗硫酸盐型和离抗硫酸盐型。 4.3Ｃ级油井水泥要求具有高早强度时，适用于自地面至1830m井深的注水泥。分为普通型、中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型。 4.4Ｄ级油井水泥适用于中温中压条件下的1830￣ 3050m井深的注水泥。分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型。 4.5Ｅ级油井水泥适用于高温高压条件下的3050￣4270m井深的注水泥。分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型。 4.6Ｆ级油井水泥适用于超高温高压条件下的3050￣4880m井深的注水泥。分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型。 4.7Ｇ级油井水泥是一种基本油井水泥。适用于自地面至2440m井深的注水泥。分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型。与促凝剂或缓凝剂一起使用，能适应于较大的井深和温度范围。 4.8Ｈ级油井水泥是一种基本油井水泥。适用于自地面至2440m井深的注水泥。分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型。与促凝剂或缓凝剂一起使用，能适应于较大的井深和温度范围。 4.9 J级油井水泥适用于超高温高压条件下的3660￣4880m井深的注水泥。与促凝剂或缓凝剂一起歙使用，能适应于较大的井深和温度范围。注：各级水泥深度限是基于为套管注水泥标准试验利用的条件(本标准附录Ｄ表Ｄ8中模拟试验方案1、4、5、6、8、9)，同时应作为近似值加以考虑。 5技术要求 5.1化学要求规定级别和类型的油井水泥，必须符合表1规定的化学要求 5.2物理要求不同级别和类型的油井水泥必须符合表2规定的物理要求。表１化学要求─────────────────────┬───────────────────水泥级别│技术指标│ A B C D、E、F G H化学成分│─────────────────────┼───────────────────普通型(O)│氧化镁(MgO)最大值│6.0 6.0三氧化硫(SO3)最大值[1)]│3.5 4.5烧失量最大值│3.0 3.0不溶物最大值│0.75 0.75铝酸三钙(C3A)最大值[2)]│ 15─────────────────────┼───────────────────中抗硫酸盐型(MSR)│氧化镁(MgO)最大值│ 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0三氧化硫(SO3)最大值│ 3.0 3.5 3.0 3.0 3.0烧失量最大值│ 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0不溶物最大值│ 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75硅酸三钙(C3S)[2)]│ 48￣58 48￣58铝酸三钙(C3A)最大值[2)]│ 8 8 8 8 8总碱量以氧化钠(Na2O)当量表示最大值[3)]│ 0.75 0.75─────────────────────┼───────────────────高抗硫酸盐型(HSR)│氧化镁(MgO)最大值│ 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0三氧化硫(SO3)最大值│ 3.0 3.5 3.0 3.0 3.0烧失量最大值│ 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0不溶物最大值│ 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75硅酸三钙(C3S)[2)]│ 48￣65 48￣65铝酸三钙(C3A)最大值[2)]│ 3 3 3 3 3铁铝酸四钙(C4AF)+2倍铝酸三钙(C3A)最大值│ 24 24 24 24 24总碱量以氧化钠(Na2O)当量表示最大值[3)]│ 0.75 0.75─────────────────────┴───────────────────注:1)当Ａ级水泥中铝酸三钙(C3A)的含量为8％或小于8％时，水泥中的SO3含量为3％。 2)由理论计算方法得出的极限化学成分，并不一定代表其实际或全部氧化物。当Al2O3/Fe2O3≤0.64时，C3A含量为零。当Al2O3/Fe2O3＞0.64时，化合物含量按下式计算： C3A＝2.65×Al2O3％－1.69×Fe2O3％ C4AF=3.04×Fe2O3％ C3S＝4.07×CaO％－7.60×SiO2％－6.72×Al2O3％－1.43×Fe2O3％－2.85SO3％当Al2O3/Fe2O3＜0.64时，形成氧化铁－氧化铝－氧化钙固熔体(表达为C4AF＋C2F)化合物含量按下式计算： C4AF＋C2F=2.10×Al2O3％＋1.70×Fe2O3％ C3S＝4.07×CaO％－7.60×SiO2％－4.48×Al2O3％－2.86×Fe2O3％－2.85×SO3％ 3)总碱量以氧化钠(Na2O)当量表示，按下式计算： Na2O当量＝(0.658×K2O％)＋Na2O％表２物理要求───────────────────┬────────────────────────水泥级别│技术指标│ＡＢＣＤＥＦＧＨＪ[1)]物理性能│───────────────────┼────────────────────────用水量(按油井水泥重量的百分比),％│46 46 56 38 38 38 44 38───────────────────┼────────────────────────安定性(压蒸膨胀)，％最大值│0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80－───────────────────┼────────────────────────细度(比面积)，m[2]/kg最小值│270 290 400－－－－－－───────────────────┼────────────────────────游离水含量，mL最大值│－－－－－－3.5[2)] 3.5[2)]－──────┬────────────┼────────────────────────│升温养护温度养护压力│抗压强度(最小值)，MPa│方案℃ MPa│├────────────┼────────────────────────│－ 38常压│1.7 1.4 2.1－－－ 2.1 2.1－ 8h抗压强度│－ 60常压│－－－－－－ 10.3 10.3－│ 6s 110 20.7│－－－ 3.5－－－－－│ 8s 143 20.7│－－－－ 3.5－－－－│ 9s 160 20.7│－－－－－ 3.5－－－──────┼────────────┼──────────────────────── 12h抗压强度│ 8s 143 20.7│－－－－－－－－ 3.5──────┼────────────┼────────────────────────│升温养护温度养护压力│抗压强度(最小值)，MPa│方案℃ MPa│├────────────┼────────────────────────│－ 38常压│12.4 10.3 13.8－－－－－－ 24h抗压强度│ 4s 77 20.7│－－－ 6.9 6.9－－－－│ 6s 110 20.7│－－－ 13.8－ 6.9－－－│ 8s 143 20.7│－－－－ 13.8－－－－│ 9s 160 20.7│－－－－－ 6.9－－－│10s 177 20.7│－－－－－－－－ 6.9[3)]──────┼────┬───────┼────────────────────────│模拟方案│15￣30min稠度│稠化时间(最小值)，min[5)]││(最大值)Bc[4)]│──────┼────┼───────┼────────────────────────│ 1│ 30│90 90－－－－－│ 4│ 30│90 90 90 90－－│ 5│ 30│－－－－－－ 90稠化时间│ 5│ 30│－－－－－－ 120[6)] 120[6)]│ 6│ 30│－－－ 100 100 100－－ 180│ 8│ 30│－－－－ 154－－－－│ 9│ 30│－－－－－ 190－－ 180──────┴────┴───────┴────────────────────────注：1)J级油井水泥用水量，由生产厂推荐。 2)以250mL量筒为基准，3.5mL相应的百分数为1.4％。 3)升温方案10S,J级油井水泥7d后的抗压强度应不低于24h的抗压强度。 4)水泥浆稠度单位伯登(Bc) Bc表示用高温高压稠化仪测得的稠度单位伯登。 ABc表示用常压稠化仪测得的稠度单位伯登。当稠度单位小于30Bc时，Bc与ABc的关系为 Bc×0.69＝ABc 5)稠化时间的要求是基于在套管注水泥测得的总的注水泥时间为75％，加上25％安全系数。 6)模拟方案5的最大稠化时间要求为120min。 6试验方法 7检验规则 8验收与拒收 9标志、包装、运输、贮存(略)