ICS 75.020 SY E13 备案号：57653—2017 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 64662016 代替SY/T 64662000 油井水泥石性能试验方法 Testing of set oilwell cement 2016-12—05发布 2017—05-01实施 国家能源局 发布 SY/T 64662016 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 水泥浆的制备 抗压强度试验 5.1 试块制备 5.2 试块养护 5.3 抗压强度测试 5.4 用于热采井注水泥作业的水泥浆抗压强度测试 6 抗拉强度试验. 2 6.1 测试参数 6.2 试块制备 6.3 主要仪器和设备 6.4 操作步骤 6.5 试验结果整理 单轴压缩变形试验（杨氏模量、泊松比测量方法）.. 7.1 测试参数 7.2 试块制备 7.3 主要仪器和设备 7.4 操作步骤 7.5 试验结果整理 三轴压缩试验 8 测试参数 8.1 6 试块制备 8.2 8.3 主要仪器和设备 8.4 操作步骤 8.5 试验结果整理 6 渗透率试验 6 10 线性膨胀率试验 附录A（规范性附录）油井水泥试验试块制备推荐作法 SY/T 6466—2016 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则 起草。 本标准代替SY/T 6466一2000《油井水泥石抗高温性能评价方法》，与SY/T6466一2000相比， 主要技术变化如下： 一标准名称修改为《油井水泥石性能试验方法》； 一增加了“术语和定义”（见第3章）； 一增加了“抗拉强度试验”（见第6章）； 一增加了“单轴压缩变形试验（杨氏模量、泊松比测量方法）”（见第7章）； 一增加了“三轴压缩试验”（见第8章）； 一增加了“渗透率试验”（见第9章）； 一增加了“线性膨胀率试验”（见第10章）。 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些专利的责任。 本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石油集团钻井工程技术研究院、西南石油大学、中国石化石油工程技术研 究院。 本标准主要起草人：齐奉忠、刘硕琼、沈吉云、李勇、于永金、纪宏飞、李明、丁士东。 II SY/T 6466—2016 油井水泥石性能试验方法 1范围 本标准规定了油并水泥石力学参数测试中的仪器设备、试块规格、试验步骤、参数计算及结果报告。 本标准适用于油气井、储气库井水泥石性能评价。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T19139油井水泥试验方法 SY/T 5504.8 油井水泥外加剂评价方法第8部分：膨胀剂 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 抗拉强度tensilestrength 水泥石在拉力作用下达到破坏前单位面积上所能承受的最大力。 3.2 杨氏模量Young'smodulus 在水泥石弹性变形范围内，应力与应变的比值。 3.3 泊松比Poisson ratio 水泥石在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值。 3.4 渗透率permeability 用来表征液体或气体通过渗透性介质流动能力的大小。 4水泥浆的制备 根据并底温度、压力等条件，合理调整水泥浆的组分，使水泥浆的稠化时间、初始稠度、抗压强 度、失水量、游离液和流变性能等符合固井设计要求，其制备方法按GB/T19139的相关规定进行。 5抗压强度试验 5.1试块制备 5.1.1 按照GB/T19139的相关规定养护初级试块。 SY/T 6466—2016 5.1.2相同配方试块数量应不少于3块。 5.2试块养护 5.2.1井底静止温度高于65℃时，在温度为井底静止温度、压力为20.7MPa的试验条件下养护水泥 浆；井底静止温度低于65℃时，在温度为井底静止温度、常压条件下养护。 5.2.2养护时间为48h和168h。 5.3抗压强度测试 分别测定规定养护时间的水泥石抗压强度，试验方法按GB/T19139的相关规定进行。 5.4用于热采井注水泥作业的水泥浆抗压强度测试 5.4.1按照5.2.1的要求进行养护，养护时间为48h，相同配方试块数量应不少于6块。 5.4.2将部分水泥试块（不少于3块）破型，测定其抗压强度。 5.4.3将剩余的水泥试块（脱模后）放入初始温度为27℃土3℃的高压养护釜内，用4h～6h的时间 将温度升至315℃或设定的温度，并在该温度下养护水泥试块。养护压力保持在大于或等于11MPa, 养护时间为168h。然后测定水泥试块（不少于3块）的抗压强度。 6抗拉强度试验 6.1测试参数 水泥石抗拉强度试验测试参数包括抗拉强度。 6.2试块制备 6.2.1按照GB/T19139的相关规定，采用A.1中的模具养护初级试块。 6.2.2采用磨石机对试块端面进行打磨，采用游标卡尺测量试块尺寸（直径：测量试块两端和中间 3个断面的直径，计算其直径平均值；高度：沿试块0°及90°方向测量试块高度，计算其高度平均 值），并进行记录。 6.2.3相同配方试块数量应不少于3块。 6.3主要仪器和设备 主要仪器和设备包括： a）游标卡尺、磨石机、水槽。 b）劈裂法试验夹具。 c）材料试验机。 6.4操作步骤 6.4.1根据要求的劈裂方向，通过试块直径的两端，沿轴线方向画两条互相平行的线作为加载基线。 应将两根垫条沿加载基线固定在试块两侧，如图1所示。 6.4.2将试块置于试验机承压板中心，调整球形座，使试块均匀受力，并使垫条与试块在同一加载轴线上。 6.4.3应以0.02MPa/s0.1MPa/s的速度加载直至破坏。破坏面应通过上、下两加荷线，如果只产生 局部破坏，应重新试验。 2 SY/T64662016 IP 1一承压板；2一试块；3一垫条 图1劈裂法示意图 6.4.4记录破坏载荷，并对破坏后的试块进行描述。 6.5试验结果整理 6.5.1按公式（1)计算试块抗拉强度。 2P (1) 元DL 式中： α，一一试块的抗拉强度，单位为兆帕(MPa); 试块破坏载荷，单位为牛(N); P. 一试块直径，单位为毫米(mm); D- L一一试块厚度，单位为毫米（mm）。 6.5.2抗拉强度值的确定应符合下列规定： a）试块数量为3块时，取3块试块测值的算术平均值作为该组试块的抗拉强度值（精确至 0.01MPa)；3个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时， 则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试块的抗拉强度值；如最大值、最小值与中 间值的差均超过中间值的15%，则该组试块的试验结果无效。 b）试块数量大于3块时，取其测值的算术平均值作为该组试块的抗拉强度值；如有测值与平均 值的差值超过平均值的15%时，则应去掉该试块测值，对剩余试块取算术平均值，作为该组 试块的抗拉强度值。 7单轴压缩变形试验（杨氏模量、泊松比测量方法） 7.1测试参数 水泥石单轴压缩变形试验测试参数包括：单轴抗压强度、杨氏模量、泊松比。 7.2试块制备 7.2.1 按照GB/T19139的相关规定，采用A.2中的模具养护初级试块， 7.2.2采用磨石机对试块端面进行打磨，试块的端面平整度对试验结果离散度影响大，试块端面应平 3 SY/T64662016 整、光滑，不得有缺陷。 7.2.3采用游标卡尺测量试块尺寸（直径：测量试块两端和中间3个断面的直径，计算其直径平均 值；高度：沿试块0°及90°方向测量试块高度，计算其高度平均值），并进行记录。 7.2.4相同配方试块数量应不少于3块。 7.3主要仪器和设备 主要仪器和设备包括： a）压力试验机。 b）游标卡尺、磨石机、水槽。 c）压头、垫块、轴向引伸计、径向引伸计。 7.4操作步骤 7.4.1应根据试验机要求安装试块和引伸计。 7.4.2根据试验机性能，采用应力控制或位移控制的方法加载。采用应力控制时，应以0.05MPa/s 0.2MPa/s的加载速度施加轴向载荷；采用位移控制时，应以0.05mm/min～0.2mm/min的加载速度施 加轴向载荷。逐级测读轴向载荷及轴向变形，直至试块破坏，并记录破坏载荷。 7.4.3记录加载过程及破坏时出现的现象，并对破坏后的试块进行描述。 7.5试验结果整理 7.5.1按公式(2）计算水泥石单轴抗压强度。 P 6 A 式中： 单轴抗压强度，单位为兆帕(MPa); 0- P—试块轴向破坏载荷，单位为牛(N); A一一试块截面积，单位为平方毫米(mm²) 7.5.2分别按公式(3）、公式（4)计算各级轴向应力对应的轴向应变值、与ε同应力的径向应变值。 AL 8, = L AD (4) D 式中： 各级应力的轴向应变值： 8。 一与ε同应力的径向应变值； △L一各级载荷下的轴向变形平均值，单位为毫米(mm); △D一与△L同载荷下径向变形平均值，单位为毫米(mm); L- 轴向测量标距或试块高度，单位为毫米(mm); D一一试块直径，单位为毫米（mm）。 7.5.3绘制轴向应力与轴向应变及径向应变关系曲线，如图2所示。 4