ISO 10426-5:2024

Oil and gas industries including lower carbon energy — Cements and materials for well cementing — Part 5: Determination of shrinkage and expansion of well cement formulations

This document provides the methods for the testing of well cement formulations to determine the dimension changes during the curing process (cement hydration) at atmospheric and elevated pressure and the stress generated by expansion in a confined environment under elevated temperature and pressure.

Industries du pétrole et du gaz, y compris les énergies à faible teneur en carbone — Ciments et matériaux pour la cimentation des puits — Partie 5: Détermination du retrait et de l'expansion des formulations de ciments pour puits

Le présent document fournit les méthodes d'essai des formulations de ciments pour puits afin de déterminer les variations de dimensions au cours du processus de vieillissement (hydratation du ciment), à pression atmosphérique et élevée, ainsi que l'expansion dans un environnement de confinement à température et pression élevées.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 19-Sep-2024
• ICS: 75.020 - Extraction and processing of petroleum and natural gas
• ICS: 91.100.10 - Cement. Gypsum. Lime. Mortar
• Technical Committee: ISO/TC 67/SC 3 - Drilling and completion fluids, well cements and treatment fluids
• Drafting Committee: ISO/TC 67/SC 3 - Drilling and completion fluids, well cements and treatment fluids
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 20-Sep-2024
• Due Date: 20-Jul-2025
• Completion Date: 20-Sep-2024

Relations

• Consolidates: ISO 5149-2:2014/Amd 1:2020 - Refrigerating systems and heat pumps — Safety and environmental requirements — Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation — Amendment 1
• Effective Date: 29-Jul-2023
• Revises: ISO 10426-5:2004 - Petroleum and natural gas industries — Cements and materials for well cementing — Part 5: Determination of shrinkage and expansion of well cement formulations at atmospheric pressure
• Effective Date: 22-Apr-2023

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 10426-5
Second edition
Oil and gas industries including
2024-09
lower carbon energy — Cements
and materials for well cementing —
Part 5:
Determination of shrinkage
and expansion of well cement
formulations
Industries du pétrole et du gaz, y compris les énergies à faible
teneur en carbone — Ciments et matériaux pour la cimentation
des puits —
Partie 5: Détermination du retrait et de l'expansion des
formulations de ciments pour puits
Reference number
© ISO 2024
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Determination of shrinkage or expansion under conditions of free access to water at
atmospheric pressure — Annular ring test . 2
4.1 General .2
4.2 Apparatus .2
4.2.1 Mould .2
4.2.2 Water curing bath .4
4.2.3 Temperature-measuring system .4
4.2.4 Atmospheric-pressure consistometer .5
4.2.5 Micrometer .5
4.3 Procedure .5
4.3.1 Preparation of the mould .5
4.3.2 Preparation of slurry .6
4.3.3 Filling of the mould .6
4.3.4 Test period .6
4.4 Measurement and calculations .7
5 Determination of shrinkage or expansion under impermeable condition at atmospheric
pressure — Annular ring test in a re-sealable bag. 9
5.1 General .9
5.2 Apparatus .9
5.2.1 General .9
5.2.2 Re-sealable bag .10
5.3 Procedure .10
5.4 Measurement and calculations .10
6 Determination of bulk shrinkage or expansion under impermeable condition and
atmospheric pressure — Membrane test . 10
6.1 General .10
6.2 Apparatus .11
6.2.1 Membrane .11
6.2.2 Water curing bath .11
6.2.3 Temperature-measuring system .11
6.2.4 Electronic scales .11
6.3 Procedure .11
6.3.1 Preparation of the membrane .11
6.3.2 Preparation of slurry .11
6.3.3 Filling of the membrane .11
6.3.4 Curing .11
6.4 Measurement and calculations . 12
Annex A (informative) Determination of stress generated by expansion at elevated pressure
and temperature . 14
Annex B (informative) Determination of shrinkage or expansion under conditions of free
access to water at elevated pressure — Annular ring test . .20
Bibliography .22

iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Oil and gas industries including lower
carbon energy, Subcommittee SC 3, Drilling and completion fluids, well cements and treatment fluids, in
collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 12, Oil
and gas industries including lower carbon energy, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10426-5:2004), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— addition of the Introduction, with background information on expansion and shrinkage;
— addition of annular ring test under impermeable conditions at atmospheric pressure;
— inclusion of an informative annex describing a method to determine the stress generated by expansion
under confined conditions at elevated temperature and pressure;
— inclusion of an informative annex describing the annular ring test at elevated pressure.
A list of all parts in the ISO 10426 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.

iv
Introduction
When Portland cement reacts with water, there is an overall reduction in the absolute volume of components:
V + V > V (1)
c w ch
where
V is the volume of cement;
c
V is the volume of water;
w
V is the volume of cement hydrates.
ch
In this document the absolute volume decrease [(V + V ) − V ] is referred to as hydration shrinkage,
c w ch
although in other documents it can also be referred to as chemical shrinkage, total chemical contraction, or
hydration volume reduction.
Depending on the exposure conditions, presence of external stresses during setting and, most importantly,
access to external water, the hydration shrinkage may lead to bulk shrinkage of the set cement.
The change in the sample dimensions is referred to as bulk shrinkage or expansion. Bulk shrinkage and
expansion of the cement refer to the result of the measurement of a linear dimensional change or volum
...

Norme
internationale
ISO 10426-5
Deuxième édition
Industries du pétrole et du gaz, y
2024-09
compris les énergies à faible teneur
en carbone — Ciments et matériaux
pour la cimentation des puits —
Partie 5:
Détermination du retrait et de
l'expansion des formulations de
ciments pour puits
Oil and gas industries including lower carbon energy — Cements
and materials for well cementing —
Part 5: Determination of shrinkage and expansion of well cement
formulations
Numéro de référence
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© ISO 2024
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Détermination du retrait ou de l'expansion à la pression atmosphérique sous conditions
d'accès libre d'eau — Essai en anneau annulaire . 2
4.1 Généralités .2
4.2 Appareillage .2
4.2.1 Moule .2
4.2.2 Bain-marie de vieillissement .5
4.2.3 Système de mesurage de la température .5
4.2.4 Consistomètre atmosphérique .5
4.2.5 Micromètre .5
4.3 Mode opératoire .5
4.3.1 Préparation du moule .5
4.3.2 Préparation du coulis .6
4.3.3 Remplissage des moules .6
4.3.4 Durée de l'essai .7
4.4 Mesurage et calculs .7
5 Détermination du retrait ou de l'expansion en conditions imperméables et à la pression
atmosphérique — Essai en anneau annulaire dans un sac refermable .10
5.1 Généralités .10
5.2 Appareillage .10
5.2.1 Généralités .10
5.2.2 Sac refermable hermétiquement .10
5.3 Mode opératoire .10
5.4 Mesurage et calculs .11
6 Détermination du retrait apparent ou de l'expansion apparente en conditions
imperméables et à la pression atmosphérique — Essai avec membrane .11
6.1 Généralités .11
6.2 Appareillage .11
6.2.1 Membrane .11
6.2.2 Bain-marie de vieillissement .11
6.2.3 Système de mesurage de la température .11
6.2.4 Balances électroniques .11
6.3 Mode opératoire .11
6.3.1 Préparation de la membrane .11
6.3.2 Préparation du coulis .11
6.3.3 Remplissage de la membrane . 12
6.3.4 Vieillissement . 12
6.4 Mesurage et calculs . 13
Annexe A (informative) Determination of stress generated by expansion at elevated pressure
and temperature .15
Annexe B (informative) Determination of shrinkage or expansion under conditions of free
access to water at elevated pressure — Annular ring test . .21
Bibliographie .23

iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 67, Industries du pétrole et du gaz, y compris
les énergies à faible teneur en carbone, sous-comité SC 3, Fluides de forage et de complétion, ciments à puits et
fluides de traitement en collaboration avec le Comité Européen de Normalisation (CEN), Comité Technique
CEN/TC 12, Industries du pétrole et du gaz, y compris les énergies à faible teneur en carbone, conformément à
l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10426-5:2004), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes :
— ajout d'une Introduction, avec des informations de contexte concernant l'expansion et le retrait ;
— ajout d'un essai en anneau annulaire en conditions imperméables à la pression atmosphérique ;
— inclusion d'une annexe informative décrivant une méthode de détermination de la contrainte générée
par l'expansion dans des conditions de confinement à température et pression élevées. ;
— inclusion d'une annexe informative décrivant l’essai en anneau annulaire à pression élevée.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 10426 se trouve sur le site web de l'ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.

iv
Introduction
Lorsque le ciment Portland réagit avec l'eau, on observe une réduction globale du volume absolu des
composants :
V + V > V (1)
c w ch
où
V est le volume de ciment ;
c
V est le volume d’eau ;
w
V est le volume des produits d’hydratation de ciment.
ch
Dans le présent document, la diminution absolue du volume [(V + V ) – V ] est appelée retrait d'hydratation,
c w ch
bien que dans d'autres documents, elle peut également être désignée sous le nom de retrait chimique, de
contract
...