油井水泥漿性能實(shí)驗(yàn)

油井水泥漿性能實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)原理1?YM型鉆井液密度計(jì)是不等臂杠桿測驗(yàn)儀器。杠桿左端連接平衡筒。當(dāng)盛液杯盛滿被測試液體時(shí)，移動(dòng)砝碼使杠桿主尺保持水平的平衡位置，此時(shí)砝碼左側(cè)邊所對(duì)應(yīng)的刻度就是所測試液體的密度。六轉(zhuǎn)速粘度計(jì)是以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)型儀器。被測試液體處于兩個(gè)同心圓筒間的環(huán)形空間內(nèi)。通過變速傳動(dòng)外筒以恒速旋轉(zhuǎn)，外傳筒通過被測試液體作用于內(nèi)筒產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使同扭簧連接的內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)了一個(gè)相應(yīng)角度。依據(jù)牛頓定律，旋轉(zhuǎn)角的大小于液體的粘度成正比，于是液體粘度的測量轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)筒轉(zhuǎn)角的測量。反應(yīng)在刻度盤的表針讀數(shù)，通過計(jì)算即為液體粘度、切應(yīng)力。水泥漿常壓稠化儀中有一帶固定漿葉的可旋轉(zhuǎn)的水泥容器。漿杯由電機(jī)帶動(dòng)以150轉(zhuǎn)/分得轉(zhuǎn)速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，漿杯中的水泥給予槳葉一定的阻力。這個(gè)阻力與水泥漿的稠化變化成比例關(guān)系。該阻力矩與指示計(jì)的彈簧的扭矩相平衡，通過指針在刻度盤上指示出稠度值。二、 實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備電子天平恒速攪拌器鉆井液密度計(jì)六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)油井水泥常壓稠化儀三、實(shí)驗(yàn)步驟1.標(biāo)定常壓稠化儀指示計(jì)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)當(dāng)在標(biāo)定裝置上對(duì)指示計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，指示計(jì)機(jī)構(gòu)示意圖見圖1。如圖1所示，將銅套圈裝在指示計(jì)上方；缺口對(duì)準(zhǔn)指示計(jì)銷軸，尼龍線一端系在指示的銷軸上，另一端沿筒套圈繞一周，然后再沿滑輪的溝槽引下與吊鉤連接。標(biāo)定時(shí)，在吊鉤上裝上砝碼，讀出指示計(jì)數(shù)值。然后將吊鉤、祛碼用手托起，是指示計(jì)指針回到零。接著松手讓吊鉤、砝碼慢慢落下，讀數(shù)如此反復(fù)幾次，取平均值。2.配置水泥漿配置水泥漿之前必須確定水灰比。 合理的水灰比是保證水泥環(huán)具有足夠的抗壓強(qiáng)度和水泥漿良好的可泵性的前提。 當(dāng)水灰比過大時(shí)，水泥漿難以攪拌和泵送，在環(huán)空流動(dòng)將產(chǎn)生很高的摩擦阻力。如遇滲透性好的低壓井段， 則產(chǎn)生壓差濾失，使水滲入地層，造成憋泵事故。水灰比過小，水泥環(huán)將達(dá)不到要求的抗壓強(qiáng)度。API標(biāo)準(zhǔn)推薦的水灰比見表2API的水灰比（W/C）標(biāo)準(zhǔn)表2API的水灰比（W/C）標(biāo)準(zhǔn)

水灰0.46 0.4610.560.380.380.380.440.38比W/C1） 按實(shí)驗(yàn)時(shí)要求的水灰比計(jì)算水泥和水的重量（如水灰比0.5）。2） 在天平上稱取1400克水泥，用量筒取相應(yīng)的水量700克。3） 若使用外加劑，則將稱好的外加劑放入水中攪拌（如加入2%的促凝劑氯化鈣）。4） 將量出的水倒入攪拌器的杯內(nèi)，啟動(dòng)攪拌機(jī)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/分。將稱出的干水泥在15秒內(nèi)加入水中。然后調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)為12000轉(zhuǎn)/分，繼續(xù)攪拌35秒。3.測定水泥漿的密度1）將水泥漿倒入樣品杯，邊倒邊攪拌；倒?jié)M后再攪拌 25次除2） 蓋好蓋子并洗凈從蓋中間小孔溢出的水泥漿。3） 用濾紙或面巾紙將密度計(jì)上的水擦干凈。4） 然后將密度計(jì)放在支架上，移動(dòng)祛碼，使游梁處于平衡狀態(tài)。5） 讀出游碼左側(cè)所示的水泥漿密度值。6） 測定完畢，將樣品杯中的水泥漿倒掉，用水徹底清洗各部件并將其作用下所產(chǎn)生的流動(dòng)和變形特性。也即作用于流體的層間剪切應(yīng)力與液體變形（流動(dòng)）特性。擦干凈。4.擦干凈。4.測定水泥漿的流變參數(shù)液體的流變性是指液體在外力1） 檢查儀器各轉(zhuǎn)動(dòng)部件、電器及電源插頭是否安全可靠。2） 向左旋轉(zhuǎn)外傳筒，取下外傳同。將內(nèi)轉(zhuǎn)同逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并向上推與內(nèi)轉(zhuǎn)筒軸錐端配合。向右旋轉(zhuǎn)外傳筒，轉(zhuǎn)上外傳筒。3） 接通電源220V/50Hz。4）拉動(dòng)三位開關(guān)，調(diào)節(jié)高速或低速檔。5） 儀器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輕輕拉動(dòng)變速杠桿的紅色手柄，根據(jù)標(biāo)示變換所需要的轉(zhuǎn)速。6） 將儀器以300r/min和600r/min轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察外筒不得有擺動(dòng)。如有擺動(dòng)應(yīng)停機(jī)重新安裝外傳筒。7） 以300r/min，檢查刻度盤指針零位是否擺動(dòng)。如指針不在零位，應(yīng)參照儀器校驗(yàn)的“空載零位校驗(yàn)”。8） 將剛攪拌過的鉆井液倒入樣品杯內(nèi)至刻度線處（ 350ml），立即置于托盤上，上升托盤使杯內(nèi)液面達(dá)到外筒刻度線處。9） 迅速從高速跳到低速進(jìn)行測量，待刻度盤的讀數(shù)穩(wěn)定后，分別記錄各速度梯度下的讀數(shù)。 對(duì)其他觸變性流體應(yīng)在固定速度梯度下，剪切一定時(shí)間，取最小的讀數(shù)為準(zhǔn)；也可以采用在快速攪拌后，迅速轉(zhuǎn)為低速進(jìn)行讀數(shù)的方法。10） 樣品的粘度、切應(yīng)力等測試和計(jì)算參照“數(shù)據(jù)測試及計(jì)算”進(jìn)行。11） 測試完畢后，關(guān)閉電源，松開板板手輪，移開樣品杯。12） 輕輕卸下外傳筒，并將內(nèi)筒逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)垂直向下用力，取下內(nèi)筒。13）清洗外傳筒，并擦干，將外傳筒安裝在儀器上，清洗內(nèi)筒時(shí)應(yīng)用手指堵住錐孔，以免贓物和液體進(jìn)入腔內(nèi)，內(nèi)筒單獨(dú)放置在固定位置。表3粘度計(jì)讀數(shù)轉(zhuǎn)速（r/min）36100200300600粘度計(jì)讀數(shù)5.測定水泥漿的稠化時(shí)間油井水泥在規(guī)定壓力和溫度條件下， 從攪拌開始至水泥稠化達(dá)到100個(gè)稠化度單位（Be伯登）時(shí)所需要的時(shí)間，稱為水泥的稠化時(shí)間。它是模擬現(xiàn)場注水泥過程所得到的室內(nèi)試驗(yàn)值。即從攪拌水泥漿開始計(jì)起，直到水泥沿套管到達(dá)井底、而后由環(huán)空返至預(yù)定的高度為止的全部時(shí)間。1） 將獎(jiǎng)杯輕輕放入杯套內(nèi)，使?jié){杯、杯套的缺口對(duì)齊。2） 打開總電源開關(guān)。按照實(shí)驗(yàn)中升溫方案的初始值，設(shè)置溫度拔碼式調(diào)節(jié)器的下一排數(shù)字。然后接通加熱器電源。在溫度完全穩(wěn)定后，再進(jìn)行下列步驟。3） 將調(diào)整好的指示計(jì)倒置，裝上槳葉。4）將配好的水泥漿小心的倒入漿杯，直到水泥漿與杯內(nèi)壁上的刻度線相平。5） 接通電機(jī)電源，電機(jī)帶動(dòng)漿杯轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)記住開機(jī)時(shí)間。6） 每隔一定時(shí)間記錄時(shí)間和稠度值。當(dāng)指示計(jì)指針指到預(yù)定數(shù)值的時(shí)候，關(guān)閉電機(jī)電源。7） 關(guān)閉加熱器電源。取出指示計(jì)和漿杯，注意漿杯溫度較高，切勿燙傷。8） 將水泥漿倒入桶內(nèi)。用水沖洗漿杯和漿葉。擦干并涂上油脂，旋轉(zhuǎn)儀器右側(cè)。四、流變參數(shù)計(jì)算流變模式判別F二(9200-9100)/(9300-9100)式中，F(xiàn)-流變模式判別參數(shù)，無量綱；9詼-轉(zhuǎn)速為300r/min的儀器讀數(shù)；92oo-轉(zhuǎn)速為200r/min時(shí)的儀器讀數(shù)；9頗-轉(zhuǎn)速為300r/min時(shí)的儀器讀數(shù)。當(dāng)F二0.5土0.03時(shí)選用賓漢模式，否則選用幕律模式。賓漢模式nr=0.0015(9300-9100)T=0.5119頒-511nr式中，n"塑性粘度，Pa.s；T-動(dòng)切應(yīng)力，Pa；幕律模式n=2.0921g(9300/9皿) k=0.511930c/511n式中，n-流性指數(shù)，無量綱；k-稠度系數(shù)，Pa.s。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理水泥漿配方稠化實(shí)驗(yàn)：水泥600g+水300g+CaCb18g（2）水泥漿的密度實(shí)驗(yàn)溫度及壓力條件： 20°C/atm水泥漿密度：1.83g/cm3（3）水泥漿的流變性能實(shí)驗(yàn)的溫度及壓力條件： 20°C/atm表1粘度計(jì)讀數(shù)轉(zhuǎn)速（r/min）36100200300600粘度計(jì)讀數(shù)283745（4）水泥漿的稠化時(shí)間實(shí)驗(yàn)的溫度及壓力條件：75°C/atm表2不同時(shí)刻的水泥漿稠度時(shí)間（min）5101520252831

稠度1.11.11.72.12.93.66.7(5)流變參數(shù)計(jì)算F=(Q頗-9ioo)/(93oo-9i0o)=(37-28)/(45-28)=0.53選用賓漢模式nr=0.0015(93oo-9詼)=0.0015*(45-28)=0.0255(mPa.s)T=0.5119300-511n「0.511*45-511*0.0255二9.964(Pa)水泥漿稠化時(shí)間曲線由圖可見，38分鐘開始線性變化，取38分鐘后數(shù)據(jù)做曲線水泥漿稠化時(shí)間曲線40 41 42 43 44 45 4€時(shí)間/min當(dāng)稠度為100BC時(shí)，稠化時(shí)間為54.78min六、思考為什么要經(jīng)常標(biāo)定指示針？答：經(jīng)常標(biāo)定是為了校準(zhǔn)，進(jìn)而減小實(shí)驗(yàn)誤差，保證實(shí)驗(yàn)安全準(zhǔn)確進(jìn)行。常溫稠化儀與高溫稠化儀的不同作用是什么？答：常溫稠化儀能測定地面常溫常壓下流體稠化時(shí)間，而高溫高壓稠化儀主要是模擬地下條件（高溫高壓）測定流體稠化時(shí)間。附稠化實(shí)驗(yàn)溫度條件J標(biāo)準(zhǔn)）深度（M）井底靜溫（°C）套管注水泥（°C）擠水泥作業(yè)（°C）尾管注水泥