《GB2020石油和天然气工业 固井用水泥和材料第6部分：水泥浆静胶凝强度测试方法》编制说明

水泥浆静胶凝强度测试方法

编制说明

中石化石油工程技术研究院

2018年3月

《水泥浆静胶凝强度测试方法》（初稿）

编制说明

一、任务来源及工作简要过程

1、任务来源

根据国家标准化管理委员会〔2018〕41号文《国家标准委关于下达2018年第二批国家标准制修订计划》的通知，《水泥浆静胶凝强度测试方法》（计划编号：20180799-T-469）标准得到批准落实，由中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院承担并起草制订本标准。本标准是由全国石油天然气标准化技术委员会（SAC/TC 355）提出并归口。

2、工作过程

标准制定计划下达后，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院及时组建标准起草工作组，正式开始了标准起草工作。标准主要起草单位查阅了国内外同类标准及资料，进行了收集、整理、对比分析，并对国内的生产和使用状况进行调研，在此基础上，于2018年8月完成了初稿，起草工作的简要过程如下：

（1）组建标准起草工作组

根据标准制订任务书，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院组成了标准起草工作组，并明确了分工和任务。

（2）确定标准修订思路和调研

通过对ISO 10426-6《Methods for determining the static gel strength of cement formulations》进行系统的分析、文献查阅、专家走访等方式对该标准的使用情况和效果进行了调研。中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院固井所所长周仕明教授亲自组织标准专家会，分析调研资料，明确了标准的基本工作思路，确定了标准制订方案。

（3）标准制订阶段

根据标准的基本工作思路，开展了标准大纲的制定工作、以及初步试验验证、编制说明的起草工作。

3、主要参加单位

中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院是集钻井、固井、油田技术服务、油田助剂开发销售及科研于一体的综合性研究单位。在油气井固井方面，我院拥有全国一流的固井实验室，拥有国际上最先进的实验仪器，有长期从事现场服务及固井课题攻关研究的科

研人员40人，主要从事室内水泥浆配方实验、固井设计的编写、固井工具附件的研发、外加剂的开发、现场技术服务、固井监督等，涵盖了固井的各个方面；且与国内绝大多数油田均有技术合作关系，因此有丰富的现场经验，熟悉国内各地的固井情况。因此，我单位承担一个面向油田施工单位、油田公司、及油田施工监督机构的标准，有一定的优势，可搜索各方面的资料和各地的信息，进行综合归纳统一集成。形成较为完善的规程标准。我们以高度的责任感和认真的态度编制了《水泥浆静胶凝强度测试方法》标准文件。

4、工作组成员

本标准起草小组成员共8人，具体分工见表1。

表1 工作组成员

二、编制原则

1、编写原则

（1）严格按照GB/T1.1-2009的规定，使标准的编写符合有关标准的要求。

（2）在符合我国国情的前提下，修改采用ISO 10426-6：2008。

（3）以实用、可操作性强为主要修订原则。

2、主要内容

编写内容主要包括以下几个部分：

1）前言

2）引言

3）范围

4）术语与定义

5）取样

6）制备

7）使用旋转型静胶凝强度测试仪的试验方法

8）使用超声波静胶凝强度测试仪的试验方法

9）使用间歇式旋转型静胶凝强度测试仪的试验方法

10）附录A

三、采标情况

本标准是修改采用国际标准ISO 10426-6：2008《Methods for determining the static gel strength of cement formulations》。

四、主要试验验证情况和预期达到的效果

1、使用旋转型静胶凝强度测试仪的试验

如果测试中有分批混合，测试时间应包括批混的时间。在批混时间段内，水泥浆应置于设计温度下，压力应为大气压。搅拌速度通常为2.5 r/s ± 0.25 r/s (150 r/min ± 15 r/min)。如果没有批混时间，忽略此步。

计算水泥浆到达井底所需时间以及水泥浆顶替至目的层所需时间。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的层循环温度和压力。在模拟顶替过程中，温度应维持在目标温度± 3 °C (±6 °F)的范围内，压力应维持在目标压力± 2 MPa (± 300 psi)的范围内。在顶替过程中的最后10 min，温度应在目标温度值± 1 °C (±2 °F)的范围内，压力应在目标压力值± 0.7 MPa (± 100 psi)的范围内。达到目的层循环温度后，维持目标温度和压力5 min±30 s，以保持温度稳定。搅拌速度一般为2.5 r/s ± 0.25 r/s (150 r/min ± 15 r/min)。水泥浆达到目的层的循环温度和压力，所需时间为顶替时间减去到达井底时间。如果需要延长水泥浆试验时间，试验温度应在达到目的层循环温度之后的240 min内，升至井底循环温度。

注：在以ISO转速搅浆期间，试验可给出一个水泥浆的稠度概值。由于搅拌棒并不符合ISO 测定水泥浆稠化时间所需搅拌棒的尺寸，所以水泥浆稠度数据并不是一个准确的值。

静凝胶强度的测定中，在水泥浆模拟顶替结束时，浆叶的旋转转速从2.5 r/s ± 0.25 r/s (150 r/min ± 15 r/min)变化至0.0000092 r/s (0.2°/min)或其它允许的旋转速度。维持目的层的循环温度和压力。静凝胶强度的测定中，温度和压力应分别保持在温度目标值± 1 °C (± 2 °F) 和压力目标值± 0.7 MPa (± 100 psi)的范围内。

在模拟顶替水泥浆至水泥浆具有胶凝态的过程中，记录起始静凝胶强度值和运行时间。记录达到50 Pa (100 lbf/100 ft2)、100 Pa (200 lbf/100 ft2)、150 Pa (300 lbf/100 ft2)、200 Pa (400 lbf/100 ft2) 和250 Pa (500 lbf/100 ft2)静凝胶强度的时间。临界静凝胶强度时间（CSGSP）