(高清版)GBT 39533-2020 常压下泡沫水泥浆的制备及试验方法

(ISO10426-4:2004,Petroleumandnaturalmaterialsforwellcementing—Part4:PreparationfoamedcementslurriesatatmosphericGB/T39533—2020 I 1 1 1 1 4.1含表面活性剂和不含表面活性剂的基浆配方计算 1 2 45.1带密封盖的搅拌浆杯 4 46基浆的制备 4 46.2基浆的制备方法 5 5 57.2泡沫水泥浆的制备方法 5 68.1总则 6 68.3不含表面活性剂的基浆密度计算 68.4已知气体体积分数计算泡沫水泥浆密度 78.5计算所需含表面活性剂的基浆质量(克数) 78.6计算所需表面活性剂和基浆的质量(克数) 78.7计算示例总结 7 7 7 7 89.4抗压强度的测定 9.5渗透率的测定 10.4流变性的测定 本标准使用重新起草法修改采用ISO10426-4:2004《石油天然气工业固井用水泥和材料第4位置的垂直单线(|)进行了标示。●用修改采用国际标准的GB/T19139代替了ISO10426-2:2003; 12000r/min转速下搅拌15s或4000r/min转速下搅拌水泥浆60s”,更能指导 ——删除了ISO10426-4:2004中相关参数US 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这1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4水泥浆计算性剂在泡沫水泥浆中的质量分数。表面活性剂的质量分数等于表面活性剂的质量除以基浆和表面活性剂的总质量。(这种计算方法假设外加剂材料w₃=[m,/(me+ma+m,+mw)]×100…………(1)w,——表面活性剂的质量分数，%;2V,——表面活性剂的绝对体积，单位为立方厘米(cm³)。含表面活性剂的基浆体积确定。基浆的总体积应包括表面活性剂的体积，表面活性剂应在配浆结φg——泡沫水泥浆中气体的体积分数，%;已知泡沫水泥浆的密度[或由公式(4)计算得到],可计算加入搅拌浆杯中制备泡沫水泥浆所浆和表面活性剂的质量。含有表面活性剂的基浆质量的计算见公式(5):3mufss=Vme×prs……(5)加入基浆中表面活性剂的质量的计算见公式(6):不含表面活性剂的基浆质量的计算见公式(7):φg——泡沫水泥浆中的气体体积分数，%;4用于实验室中常压下制备泡沫水泥浆的搅拌浆杯见图搅拌浆杯与制备常规水泥浆的浆杯相似，不同之处在于它的杯盖带有丝扣和O型密封中心位置有一个直径为19mm的圆孔，配有带排气孔可拆卸的密封塞。传统的搅拌浆杯没有密封设本方法按4.1描述的方法制备泡沫水泥浆基浆，制备好的基浆加入带密封盖的搅拌浆杯中，并称重。由于水泥浆体积、密度以及泡沫水泥浆与气体比率的计算是以搅拌浆杯5更换浆叶或浆杯有任何损坏而影响容积时，应检查浆杯的容积。浆杯容积应每6个月校核1次。根据4.2的计算结果，量取基浆加入搅拌浆杯中，然后加入计算量的表面活性剂。应对照4.2.1.3把浆杯盖和旋塞装到浆杯上，确保浆杯密封。用5.2.2或5.2.3所述的浆叶总成，在12000r/min转速下搅拌15s或4000r/min转速下搅拌水泥浆60s。泡沫水泥浆体积和黏度的增加，可能会使搅拌浆叶的每分钟最大转速小于12000r/min。搅拌器搅拌过程中，搅拌器声音(音高)会有明显变化。搅拌结束后，为防止泡沫水在密封搅拌器中制备泡沫水泥浆时，通常泡沫水泥浆的最终密度小于设计密度。由于搅拌能量和表面活性剂的作用使气泡相对尺寸增大，形成的压力导致产生膨胀。泡沫水泥浆由搅拌器中取出后体b)根据设计在实验室制备1318kg/m³的泡沫水泥浆；6h)测量泡沫水泥浆的密度，此时泡沫水泥浆的密度应接近预期的1318kg/m³的密度；下面的计算演示了用4.1和4.2中公式确定基浆和表面活性剂的合适用量。已知单位体积泡沫水泥浆中所含气体体积分体积/m³水水泥水不含表面活性剂的基浆密度(pbwos)按表3计算。7体积/m³水Pbwo=1590kg/0.9087m³=1749kg/m³=[(100—31)/100]×1737kg/m³=1198.53kg/m³(=1.198g/cm³)mus=1401.7g—18.22g在容积为1170cm³的浆杯中按示例制备泡沫水泥浆需要：基浆1383.5g;将泡沫水泥浆充满一个固定容积的敞口测量容器中，测量其密度。称量测量容8不应使用加压密度计测量泡沫水泥浆密度，因为加压密度计可以压9.3泡沫水泥浆的稳定性测定把泡沫水泥浆倒入250mL量筒或其他相似尺寸的容器中，密封量筒口防止脱水。将量筒放在稳2h后，可根据需要测量量筒中不同部位的泡沫水泥浆密度。测量量筒中不同位置的泡沫水泥浆9.3.2泡沫水泥石的稳定性水泥养护24h或完全凝固。取出水泥试样，测量其长度。将试样从上到下标记成大致相等的三样吸入过多的水。从水中取出试样。按程序重复测量每一块试样。根据阿基米德9.3.3在温度<90℃条件下评价泡沫水泥浆的稳定性制作一个PVC养护模具，各部件用底漆/清洁剂和胶水组装在一起(图2)。时间足够长以便胶水凝固。用生料带密封铜质部件。如选用PVC或塑料材料，其优点是泡沫水泥浆不会胶结在模具表面9图2评价泡沫水泥浆稳定性的养护模具示例把泡沫水泥浆倒入模具中，拧紧铜盖(或其他防腐蚀材料所做)。水泥浆必须从铜盖的中心小孔中溢出。然后把铜塞拧紧到铜盖上。在设计温度下养护至凝固。试样可根据需要按垂直或一定角度养护。养护结束后，冷却至室温，打开顶部的铜盖和铜塞，确认试样正常。注意观察试样的上面有没有问题。把PVC模具切成至少3等份，标记每一切块的相对位置(例如，上、中、下)。试样在切割过程中不能接触水，因为水泥会吸收水造成密度变化。沿纵向小心切割每段的PVC管，将PVC管移除。检查水泥试样段是否稳定。试样段的密度用如前所述的阿基米德原理测量。泡沫不稳定现象包括：a)一条以上游离液通道；b)试样上表面有大气泡脱溢迹象；c)试样表面存在大的凹陷(弯月面是正常);d)自上向下颜色由浅加深表明密度变化明显；将泡沫水泥浆倒入可密封的养护试模中(密封盖应防止泡沫水泥浆受热膨胀，膨胀会导致密度降低)。养护试模为50.8mm标准尺寸的立方模具(长度50.8mm、高度50.8mm),带有盖子和密封衬9.5渗透率的测定对于泡沫水泥浆渗透率的测定，需将泡沫水泥浆倒入抗压强度养护试模中并常压下发泡的水泥浆不应在加压条件下测试。在常压下制备的对于下列试验，按照GB/T19139的规定制备不含表面活性剂的基浆。配制水泥浆后，停止搅拌表面活性剂可能会影响稠化时间，通常使用标准增压稠化仪测定含表面活性剂的基浆稠化时间。用常压下制备的泡沫水泥浆测试的滤失量结果不可靠。泡沫水泥浆的滤含有表面活性剂的基浆的静态滤失量测试按照GB/T19139的规定