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 3.1 Ａ、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： 4.1  Ａ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。 4.2  Ｂ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。 4.3  Ｃ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。 4.4  Ｄ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。 4.5  Ｅ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。 4.6  Ｆ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。 4.7  Ｇ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。 4.8  Ｈ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               │Ａ   Ｂ   Ｃ   Ｄ   Ｅ   Ｆ   Ｇ   Ｈ    Ｊ[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)