GB_T43599-2023石油天然气钻采设备机械式固井胶塞的测试与评价.docx

ICS75.180.10CCSE92中华人民共和国国家标准GB/T435992023石油天然气钻采设备机械式固井胶塞的测试与评价PetroleumdrillingandproductionequipmentEvaluationandtestingofmechanicalcementplugs2024-07-01实施2023-12-28发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会目次前言I1范围12规范性引用文件13术语和定义14试验要求14.1 试样制备14.2 试验介质24.3 试验装置通用要求24.4 试验项目25测试与评价35.1 穿透压力试验35.2 密封压力试验55.3 翻转压力试验65.4 承受回压能力试验85.5 刮拭能力试验95.6 通过能力试验115.7 耐磨性能试验125.8 压缩变形试验145.9 防转能力试验145.10 可钻性能试验15附录A（资料性）试验记录表17附录B（资料性）试验参数推荐表22本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。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专利的责任。本文件由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SAC/TC96)提出并归口。本文件起草单位：石油工业井下工具质量监督检验中心、中国石油集团渤海钻探工程有限公司、中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司、德州大陆架石油工程技术有限公司、河北上善石油机械有限公司、丹诺(北京)石油技术服务有限公司、北京石油机械有限公司。本文件主要起草人：李亮亮、任路、罗玉财、王丁盛、谭天宇、王哈阳、明祥贵、杨忠祖、蒋本强、宋剑鸣、段风海、孙合平、张虎林、周家齐、刘晓晓、孔凡刚、李巍然、姜永奎、肖涛、马春晖、苏卿。石油天然气钻采设备机械式固井胶塞的测试与评价1范围本文件规定了石油天然气注水泥作业用机械式固井胶塞的试验要求、测试与评价。本文件适用于机械式固井胶塞的检测与评价。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于木文件；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/T9867硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定（旋转短筒式磨耗机法）GB/T13283工业过程测量和控制用检测仪表和显示仪表精确度等级GB/T19830石油天然气工业油气井套管或油管用钢管GB/T20971石油天然气工业固井设备注水泥浮动装置性能测试GB/T29166石油天然气工业钢制钻杆SY/T5083石油天然气钻采设备尾管悬挂器及尾管回接装置SY/T5150分级注水泥器SY/T5415钻头使用基本规则和磨损评定方法SY/T7084固井水泥头及常规固井用胶塞3术语和定义SY/T5083和SY/T5150界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1.1翻转压力invertpressure胶塞唇片翻转的液体压差。1.2水下释放胶塞sub-seareleaseplug用于浮式或半潜式海上钻井平台，隔离钻井液和水泥浆，并顶替管柱内水泥浆的胶塞。4试验要求4. 1试样制备5. 1.1试样采用随机抽取的胶塞成品。4.1.2胶塞橡胶材料耐磨性能的测定试样按照GB/T9867的规定进行制备。1.2 试验介质4. 2.1试验液体应采用清水（可添加防腐液）、合成油或用户指定的液体。5. 2.2加热液体采用合成油时，其闪点应高于工作温度20C以上。1.3 试验装置通用要求4 .3.1试验管柱试验管柱由钻杆及接头或套管及接箍组成。标准试验管柱应符合GB/T29166或GB/T19830的规定，特殊尺寸的试验管柱由制造厂商和用户约定。5 .3.2试验装置4.3.2.1磨耗试验用试验装置和材料应符合GB/T9867的规定。4.3.2.2对排量有要求的试验用试验泵排量应不低于151.s,泵送排量应能无级调节。4.3.2.3加热装置应满足加热液体各点处的温差不超过5C,保温期间温度变化不超过±2。4.3.3仪器设备精度4.3.3.1试压泵和试验泵压力、流量测量仪表的精度应不低于GB/T13283规定的0.5级。4.3,3.2加热装置温度测量系统应精确到IC以内。4.3.3.3收集试验液体的量筒或量杯精度应不低于0.11.o4.3.3.4胶塞尺寸测量仪器精度应不低于0.02mm,称重仪器精度应不低于0.1g。4.3.3.5防转能力试验装置扭矩测量仪表精度应不低于GB/T13283规定的2级。4.3.3.6可钻性能试验装置力值测量仪表和转矩转速测量装置精度应不低于GB/T13283规定的0.5级。4.4试验项目机械式固井胶塞包括常规固井胶塞、分级固井胶塞、尾管固井胶塞、水下释放胶塞。不同类型的胶塞试验项目和测试方法见表1。*1试验项目和测试方法试验项目测试方法胶塞类型常规固井胶塞分级固井胶塞尾管固井胶塞水下释放胶塞上胶塞卜.胶塞挠性塞顶替打开塞关闭塞钻杆胶塞尾管胶塞钻杆上胶塞钻杆下胶塞食管上胶塞套管下胶塞穿透压力5.1一.一,一,一密封压力5.2翻转压力5.3一承受回压能力5.40*刮拭能力5.5表1试驶项目和测试方法（续）试验项目测试方法胶塞类型常规固井胶塞分级固井胶塞尾管固井胶塞水下释放胶塞上胶塞下胶塞挠性塞顶替打开塞关闭塞钻杆胶塞尾管il<'钻杆上胶塞钻杆下胶塞套管上胶塞套管下胶塞通过能力5.6*,77*7,*耐磨性能5.7压缩变形5.8防转能力5.9一*可钻性能5.10注：“J”表示应做，“一”表示不适用。”具有自锁结构的胶塞进行此项试验。b具有变径结构的胶塞进行此项试验。具有防转结构的胶塞进行此项试验。5测试与评价5.1 穿透压力试验5.1.1 般穿透压力试验包括静压穿透压力试验和动压穿透压力试验。静压穿透压力试验主要测试胶塞静态条件下隔膜穿透压力和破裂情况。动压穿透压力试验主要测试胶塞在泵送过程中隔膜是否提前穿透及到位后隔膜的穿透压力和破裂情况。5.1.2 静压穿透压力试验5.1.2.1 测试方法5.1.2.1.1胶塞静压穿透压力试验示意图见图1。碰压座应有过流孔，过流孔直径不小于46mm,且不大于胶塞芯部孔径。a）常温试鞋标引序号说明：1 试压泵；2 储液罐；3 压力计；4 加压口；5上试压帽；6试验液体；7试验管柱：b）工作温度试验8胶塞；9碰压座；10下试压帽;11一一温度计；12 加热液体;13 加热装置:14 支撑柱。图1静压穿透压力试映示意图5.1.2.1.2连接试验工装，下试压帽装入与胶塞匹配的碰压座后，与试验管柱下端连接，胶塞装入试验管柱内，再与上试压帽连接。如胶塞有温度要求，应将试验工装放入加热装置中，加热至规定的工作温度和保温时间。5.1.2.1.3连接并开启试压泵，泵入试验液体，将胶塞缓慢泵送至碰压座，加压至液体穿透胶塞，最高压力为静压穿透压力。5.1.2.1.4如后续不需要进行其他试验，则拆卸试验管柱两端试压帽，检查胶塞与碰压座接触情况，确认胶塞已破裂。从试验管柱下端缓慢取出胶塞，胶塞取出过程应避免撞击且不应反向。5.1.2.1.5胶塞取出后检查胶塞隔膜破裂情况。5.1.2.2测试结果5.1.2.2.1记录测试参数和结果，穿透压力试验记录表见附录A中表A.1。5.1.2.2.2胶塞静压穿透压力应符合SY/T7084的规定或制造商设计要求。5.1.3动压穿透压力试验5.1.3.1测试方法5.1.3.1.1胶塞动压穿透压力试验示意图见图2。试验管柱至少由两根套管和一个接箍组成，其中至少一根套管长度不小于10m。碰压座应符合5.1.2.1.1的规定。标引序号说明：1试验泵；2流量计；3压力计；4加压口：5上试压帽:6试验液体;7胶塞；10套管；11碰压座；12下试压帽:13储液罐。图2动压穿透压力试映示意图5.1.3.1.2按照5.1.2.1.2要求连接试验工装后，连接并开启试验泵，从加压IJ泵入试验液体，调节泵排量逐步升至附录B中表B.1推荐的排量或用户与制造商约定的排量，泵送胶塞至液体穿透，最高压力为动压穿透压力»5.1.3.1.3拆卸试验管柱两端试压帽，检查胶塞是否与碰压座接触，确认胶塞已破裂。从套管下端缓慢取出胶塞，胶塞取出过程应避免撞击且不应反向。5.1.3.1.4胶塞取出后检查胶塞隔膜破裂情况。5.1.3.2测试结果5.1.3.2.1记录测试参数和结果，穿透压力试验记录表见表A.I。5.1.3.2.2胶塞动压穿透压力应符合制造商设计要求，且在泵送过程中隔膜不应提前穿透。5.2密封压力试验5.2.1 概述密封压力试验主要测试胶塞坐落到碰压座后承受上部液体压差的能力。5.2.2 测试方法5.2.3 .1胶塞密封压力试验示意图见图3。b）工作温度试验常温试验标引序号说明：1试压泵；2储液罐；3压力计；4加压口；5上试压帽:6试验液体;7试验管柱:8 一胶塞；9 碰压座；10下试压帽;H温度计；12加热液体;13加热装置;14支撑柱。图3密封压力试监示意图5.2.2.2按照5.1.2.1.2要求连接试验工装。胶塞可以装入5.1.2试验后未取出胶塞的试验管柱中，带有密封头的胶塞应使用机械加载或液体加压的方法使密封头完全进入碰压座。如胶塞有高温要求，应将试验工装放入加热装置中，加热至规定的工作温度和保温时间；如有低温要求，低温测试由制造商和用户约定。5.2.2.3 连接并开启试压泵，从加压口泵入试验液体，加压至规定压力，最高试验压力应不超过规定压力的3%,保压15min,）5.2.2.4 压力完全泄掉后，拆卸试验管柱两端试压帽，检查胶塞是否有翻边、剥离等情况。从试验管柱下端缓慢取出胶塞，胶塞取出过程应避免撞击且不应反向。5.2.2.5胶塞取出后检查胶塞外观形态。5. 2.3测试结果5.2. 3.1记录测试参数和结果，密封压力试验记录表见表A2.5.2.3.2测试结果应符合SY/T5083或SY/T7084的规定，或制造商设计要求。5.3翻转压力试验5.3.1 概述翻