(高清版)GBT 39533-2020 常壓下泡沫水泥漿的制備及試驗(yàn)方法

(ISO10426-4:2004,Petroleumandnaturalmaterialsforwellcementing—Part4:PreparationfoamedcementslurriesatatmosphericGB/T39533—2020 I 1 1 1 1 4.1含表面活性劑和不含表面活性劑的基漿配方計(jì)算 1 2 45.1帶密封蓋的攪拌漿杯 4 46基漿的制備 4 46.2基漿的制備方法 5 5 57.2泡沫水泥漿的制備方法 5 68.1總則 6 68.3不含表面活性劑的基漿密度計(jì)算 68.4已知?dú)怏w體積分?jǐn)?shù)計(jì)算泡沫水泥漿密度 78.5計(jì)算所需含表面活性劑的基漿質(zhì)量(克數(shù)) 78.6計(jì)算所需表面活性劑和基漿的質(zhì)量(克數(shù)) 78.7計(jì)算示例總結(jié) 7 7 7 7 89.4抗壓強(qiáng)度的測(cè)定 9.5滲透率的測(cè)定 10.4流變性的測(cè)定 本標(biāo)準(zhǔn)使用重新起草法修改采用ISO10426-4:2004《石油天然氣工業(yè)固井用水泥和材料第4位置的垂直單線(|)進(jìn)行了標(biāo)示。●用修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T19139代替了ISO10426-2:2003; 12000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌15s或4000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌水泥漿60s”,更能指導(dǎo) ——?jiǎng)h除了ISO10426-4:2004中相關(guān)參數(shù)US 請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這1下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引4水泥漿計(jì)算性劑在泡沫水泥漿中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于表面活性劑的質(zhì)量除以基漿和表面活性劑的總質(zhì)量。(這種計(jì)算方法假設(shè)外加劑材料w?=[m,/(me+ma+m,+mw)]×100…………(1)w,——表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;2V,——表面活性劑的絕對(duì)體積，單位為立方厘米(cm3)。含表面活性劑的基漿體積確定?；鶟{的總體積應(yīng)包括表面活性劑的體積，表面活性劑應(yīng)在配漿結(jié)φg——泡沫水泥漿中氣體的體積分?jǐn)?shù)，%;已知泡沫水泥漿的密度[或由公式(4)計(jì)算得到],可計(jì)算加入攪拌漿杯中制備泡沫水泥漿所漿和表面活性劑的質(zhì)量。含有表面活性劑的基漿質(zhì)量的計(jì)算見(jiàn)公式(5):3mufss=Vme×prs……(5)加入基漿中表面活性劑的質(zhì)量的計(jì)算見(jiàn)公式(6):不含表面活性劑的基漿質(zhì)量的計(jì)算見(jiàn)公式(7):φg——泡沫水泥漿中的氣體體積分?jǐn)?shù)，%;4用于實(shí)驗(yàn)室中常壓下制備泡沫水泥漿的攪拌漿杯見(jiàn)圖攪拌漿杯與制備常規(guī)水泥漿的漿杯相似，不同之處在于它的杯蓋帶有絲扣和O型密封中心位置有一個(gè)直徑為19mm的圓孔，配有帶排氣孔可拆卸的密封塞。傳統(tǒng)的攪拌漿杯沒(méi)有密封設(shè)本方法按4.1描述的方法制備泡沫水泥漿基漿，制備好的基漿加入帶密封蓋的攪拌漿杯中，并稱(chēng)重。由于水泥漿體積、密度以及泡沫水泥漿與氣體比率的計(jì)算是以攪拌漿杯5更換漿葉或漿杯有任何損壞而影響容積時(shí)，應(yīng)檢查漿杯的容積。漿杯容積應(yīng)每6個(gè)月校核1次。根據(jù)4.2的計(jì)算結(jié)果，量取基漿加入攪拌漿杯中，然后加入計(jì)算量的表面活性劑。應(yīng)對(duì)照4.2.1.3把漿杯蓋和旋塞裝到漿杯上，確保漿杯密封。用5.2.2或5.2.3所述的漿葉總成，在12000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌15s或4000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌水泥漿60s。泡沫水泥漿體積和黏度的增加，可能會(huì)使攪拌漿葉的每分鐘最大轉(zhuǎn)速小于12000r/min。攪拌器攪拌過(guò)程中，攪拌器聲音(音高)會(huì)有明顯變化。攪拌結(jié)束后，為防止泡沫水在密封攪拌器中制備泡沫水泥漿時(shí)，通常泡沫水泥漿的最終密度小于設(shè)計(jì)密度。由于攪拌能量和表面活性劑的作用使氣泡相對(duì)尺寸增大，形成的壓力導(dǎo)致產(chǎn)生膨脹。泡沫水泥漿由攪拌器中取出后體b)根據(jù)設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)室制備1318kg/m3的泡沫水泥漿；6h)測(cè)量泡沫水泥漿的密度，此時(shí)泡沫水泥漿的密度應(yīng)接近預(yù)期的1318kg/m3的密度；下面的計(jì)算演示了用4.1和4.2中公式確定基漿和表面活性劑的合適用量。已知單位體積泡沫水泥漿中所含氣體體積分體積/m3水水泥水不含表面活性劑的基漿密度(pbwos)按表3計(jì)算。7體積/m3水Pbwo=1590kg/0.9087m3=1749kg/m3=[(100—31)/100]×1737kg/m3=1198.53kg/m3(=1.198g/cm3)mus=1401.7g—18.22g在容積為1170cm3的漿杯中按示例制備泡沫水泥漿需要：基漿1383.5g;將泡沫水泥漿充滿(mǎn)一個(gè)固定容積的敞口測(cè)量容器中，測(cè)量其密度。稱(chēng)量測(cè)量容8不應(yīng)使用加壓密度計(jì)測(cè)量泡沫水泥漿密度，因?yàn)榧訅好芏扔?jì)可以壓9.3泡沫水泥漿的穩(wěn)定性測(cè)定把泡沫水泥漿倒入250mL量筒或其他相似尺寸的容器中，密封量筒口防止脫水。將量筒放在穩(wěn)2h后，可根據(jù)需要測(cè)量量筒中不同部位的泡沫水泥漿密度。測(cè)量量筒中不同位置的泡沫水泥漿9.3.2泡沫水泥石的穩(wěn)定性水泥養(yǎng)護(hù)24h或完全凝固。取出水泥試樣，測(cè)量其長(zhǎng)度。將試樣從上到下標(biāo)記成大致相等的三樣吸入過(guò)多的水。從水中取出試樣。按程序重復(fù)測(cè)量每一塊試樣。根據(jù)阿基米德9.3.3在溫度<90℃條件下評(píng)價(jià)泡沫水泥漿的穩(wěn)定性制作一個(gè)PVC養(yǎng)護(hù)模具，各部件用底漆/清潔劑和膠水組裝在一起(圖2)。時(shí)間足夠長(zhǎng)以便膠水凝固。用生料帶密封銅質(zhì)部件。如選用PVC或塑料材料，其優(yōu)點(diǎn)是泡沫水泥漿不會(huì)膠結(jié)在模具表面9圖2評(píng)價(jià)泡沫水泥漿穩(wěn)定性的養(yǎng)護(hù)模具示例把泡沫水泥漿倒入模具中，擰緊銅蓋(或其他防腐蝕材料所做)。水泥漿必須從銅蓋的中心小孔中溢出。然后把銅塞擰緊到銅蓋上。在設(shè)計(jì)溫度下養(yǎng)護(hù)至凝固。試樣可根據(jù)需要按垂直或一定角度養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，冷卻至室溫，打開(kāi)頂部的銅蓋和銅塞，確認(rèn)試樣正常。注意觀察試樣的上面有沒(méi)有問(wèn)題。把PVC模具切成至少3等份，標(biāo)記每一切塊的相對(duì)位置(例如，上、中、下)。試樣在切割過(guò)程中不能接觸水，因?yàn)樗鄷?huì)吸收水造成密度變化。沿縱向小心切割每段的PVC管，將PVC管移除。檢查水泥試樣段是否穩(wěn)定。試樣段的密度用如前所述的阿基米德原理測(cè)量。泡沫不穩(wěn)定現(xiàn)象包括：a)一條以上游離液通道；b)試樣上表面有大氣泡脫溢跡象；c)試樣表面存在大的凹陷(彎月面是正常);d)自上向下顏色由淺加深表明密度變化明顯；將泡沫水泥漿倒入可密封的養(yǎng)護(hù)試模中(密封蓋應(yīng)防止泡沫水泥漿受熱膨脹，膨脹會(huì)導(dǎo)致密度降低)。養(yǎng)護(hù)試模為50.8mm標(biāo)準(zhǔn)尺寸的立方模具(長(zhǎng)度50.8mm、高度50.8mm),帶有蓋子和密封襯9.5滲透率的測(cè)定對(duì)于泡沫水泥漿滲透率的測(cè)定，需將泡沫水泥漿倒入抗壓強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)試模中并常壓下發(fā)泡的水泥漿不應(yīng)在加壓條件下測(cè)試。在常壓下制備的對(duì)于下列試驗(yàn)，按照GB/T19139的規(guī)定制備不含表面活性劑的基漿。配制水泥漿后，停止攪拌表面活性劑可能會(huì)影響稠化時(shí)間，通常使用標(biāo)準(zhǔn)增壓稠化儀測(cè)定含表面活性劑的基漿稠化時(shí)間。用常壓下制備的泡沫水泥漿測(cè)試的濾失量結(jié)果不可靠。泡沫水泥漿的濾含有表面活性劑的基漿的靜態(tài)濾失量測(cè)試按照GB/T19139的規(guī)定