油井的水泥漿性能實(shí)驗(yàn)

1、中國(guó)石油大學(xué) 鉆井工程 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期： 成績(jī)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 教師： 同組者： 油井水泥漿性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握油井水泥漿密度、流變性能的測(cè)定方法，掌握有關(guān)儀器的使用方法，對(duì)油井水泥漿基本性能的指標(biāo)范圍有一定的認(rèn)識(shí)。2通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握水泥漿稠化時(shí)間的測(cè)量方法及常壓稠化儀的操作方法，了解常用油井水泥的稠化性能與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，充分認(rèn)識(shí)水泥漿稠化時(shí)間對(duì)固井作業(yè)的重要性。二、實(shí)驗(yàn)原理1、水泥漿密度水泥漿密度是由配制水泥漿的水泥、配漿水、外加劑和外摻料等材料的密度和摻量決定的。實(shí)驗(yàn)中使用YM型鉆井液密度計(jì)測(cè)量水泥漿的密度，該儀器是不等臂杠杠測(cè)試儀器，杠杠左端為盛液杯，右端連接平衡筒。當(dāng)

2、盛液杯盛滿被測(cè)試液體時(shí)，移動(dòng)砝碼使杠杠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)的刻度線就是所測(cè)試液體的密度。2、水泥漿流變性能大多數(shù)水泥漿表現(xiàn)出復(fù)雜的非牛頓流體特征。一般來(lái)說(shuō)，水泥漿屬于剪切稀釋型流體，描述水泥漿流變性質(zhì)最常用的流變模式為賓漢塑性模式和冪律模式。（1）賓漢塑性模式 （2）冪律模式 實(shí)驗(yàn)中使用六轉(zhuǎn)速粘度計(jì)測(cè)量水泥漿的流變性能，該儀器是以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)型儀器。被測(cè)試液體處于兩個(gè)同心圓筒間的環(huán)形空間內(nèi)。通過(guò)變速傳動(dòng)外轉(zhuǎn)筒以恒速旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)筒通過(guò)被測(cè)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，該轉(zhuǎn)角的大小與液體的粘度成正比，于是液體粘度的測(cè)量

3、轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)筒轉(zhuǎn)角的測(cè)量。記錄表盤參數(shù)，通過(guò)以下方法計(jì)算水泥漿的流變參數(shù)。冪律模式流變參數(shù)賓漢塑性模式流變參數(shù)首先，判別流變模式 ：賓漢塑性模式 冪律模式 然后，計(jì)算流變參數(shù)：3、水泥漿稠化時(shí)間稠化時(shí)間是指從水泥漿配漿開始到水泥漿注入稠化儀中，在實(shí)際井溫和壓力條件下，水泥漿稠度達(dá)到100 Bc所經(jīng)歷的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)中使用常壓稠化儀測(cè)量水泥漿的稠化時(shí)間。配制好水泥漿后，隨著水泥水化，水泥漿不斷變稠，稠化儀漿葉旋轉(zhuǎn)剪切水泥漿的阻力增大，使安裝在電位計(jì)上的彈簧扭矩及其指針旋轉(zhuǎn)角度也相應(yīng)增大，電位計(jì)的阻值及電壓也隨之增大。因此，電位計(jì)所反映出來(lái)的電壓值，不僅表示了彈簧扭矩的大小，也反映了測(cè)量水泥漿稠度值的大小

4、。三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備1電子天平2恒速攪拌器3鉆井液密度計(jì)4六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)5油井水泥常壓稠化儀四、數(shù)據(jù)處理1.水泥漿配方水泥漿的流變性能: 水泥400g+水灰比0.56 水泥漿的稠化時(shí)間：水泥500g+氯化鈣3%（15g）+水灰比0.56 2.水泥漿密度為：1.72g/cm3（常溫常壓下進(jìn)行）。3.流變參數(shù)計(jì)算(1)水泥漿的流變性能：實(shí)驗(yàn)溫度及壓力條件：室溫、常壓。實(shí)驗(yàn)所測(cè)粘度計(jì)讀數(shù)如表2所示：表2 粘度計(jì)度數(shù)轉(zhuǎn)速（r/min）36100200300粘度計(jì)讀數(shù)1016385265粘度計(jì)讀數(shù)1015375063平均1015.537.55164所以選用賓漢模式，有：塑性粘度： 動(dòng)切應(yīng)力：4.水泥漿的

5、稠化時(shí)間實(shí)驗(yàn)溫度及壓力條件：75C、常壓。實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示：表3 不同時(shí)刻的水泥漿稠度時(shí)間（min）05101520253033353637稠度（Bc）12.413.413.26.514.212.016.223.625.528.030.6由上表作水泥漿稠化曲線如下圖：圖1 水泥漿稠化曲線由上圖可知：大約前22分鐘稠度基本不變，25分鐘以后，曲線近似為直線上升。五、思考題1、實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的各項(xiàng)水泥漿性能與現(xiàn)場(chǎng)施工中有無(wú)差別，試分析； 答：與現(xiàn)場(chǎng)是有一定差別的，因?yàn)槌艘陨蠝y(cè)定的水泥漿密度、流變參數(shù)和稠化時(shí)間外，現(xiàn)場(chǎng)還需要水泥漿的失水、水泥漿的凝結(jié)時(shí)間、水泥石的強(qiáng)度和水泥石的炕蝕性等數(shù)據(jù)，而且

6、實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的環(huán)境是有很大差別的，實(shí)驗(yàn)條件不同，獲得的結(jié)果是有較大差異的。2、常壓稠化儀和高溫高壓稠化儀的不同作用是什么？答：常溫稠化儀能測(cè)定地面常溫常壓條件下流體的稠化時(shí)間，而高溫高壓稠化儀主要是模擬地下條件（高溫高壓）來(lái)測(cè)定流體的稠化時(shí)間。 3、測(cè)試水泥漿的性能對(duì)固井施工有什么意義？答：水泥漿性能的好壞直接關(guān)系到固井施工能否順利進(jìn)行以及固井質(zhì)量的好壞，對(duì)其性能的設(shè)計(jì)是固井施工前的一個(gè)重要工作，通過(guò)水泥漿性能測(cè)試，了解水泥漿的性能，如水泥漿的粘度、切應(yīng)力、稠化時(shí)間、初始稠度、過(guò)渡時(shí)間等，以保證固井高質(zhì)量的順利完成。4、為什么要經(jīng)常標(biāo)定常壓稠化儀電位計(jì)？答：經(jīng)常標(biāo)定指示計(jì)是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，使實(shí)驗(yàn)安全準(zhǔn)確的進(jìn)行6、 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 通過(guò)油井水泥漿性能實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使我掌握了油井水泥漿密度、流變性能的測(cè)定方法以及有關(guān)儀器的使用方法，對(duì)油井水泥漿基本性能的指標(biāo)范圍有一定認(rèn)識(shí)。同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握了水泥漿稠化時(shí)間的測(cè)量方法及常壓稠化儀的操作方法，了解了常用