油井的水泥浆性能实验

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1、中国石油大学钻井工程_实验报告实验日期：成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：油井水泥浆性能实验一、实验目的1.通过实验掌握油•水泥浆密度、流变性能的测定方法，掌握有关仪器的使用方法，对油并水泥浆基本性能的指标范围有一定的认识。2.通过实验掌握水泥浆稠化吋1X1的测量方法及常压稠化仪的操作方法，了解常用油井水泥的稠化性能与有关标准，充分认识水泥浆稠化时间对固井作业的重耍性。二、实验原理1、水泥浆密度水泥浆密度是由配制水泥浆的水泥、配浆水、外加剂和外掺料等材料的密度和掺量决定的。实验屮使用YM型钻井液密度计测量水泥浆的密度，该仪器是不等臂杠杠测

2、试仪器，扛杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。2、水泥浆流变性能大多数水泥浆表现出复杂的非牛顿流体特征。一般来说，水泥浆属于剪切稀释型流体，描述水泥浆流变性质最常用的流变模式为宾汉塑性模式和幂律模式。(1)宾汉塑性模式v+AP*Z(2)幂律模式T=k.ynm-'幂餓系数，无量纲量；稠度系数，Pa.Sn。实验屮使用六转速粘度计测量水泥浆的流变性能，该仪器是以电动机为动力的旋转型仪器。被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。通过变速传动

3、外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内简转角的测量。记录表盘参数，通过以下方法计算水泥浆的流变参数。首先，判别流变模式=0.5±0.03F=(^200_沒100)《沒300_^100)-宾汉塑性模式矣0.5±0.03幂律模式式中：T7—流变模式判别系数，无量纲；＜9300—转逨300r/min读数^200一转速200r/min读数；沒

4、00—转述100r/mini卖数。然后，计算流变参数：宾汉塑性模式流变参数幂

5、律模式流变参数Tip=00015(^300-^100)^=0-5116»300-511/7,n=2.092lgv^ioo>卜0.51咚005ir3、水泥浆稠化吋间稠化吋间是指从水泥浆配浆开始到水泥浆注入稠化仪中，在实际井温和压力条件下，水泥浆稠度达到100Be所经历的时间。实验屮使用常压稠化仪测景水泥浆的稠化时间。配制好水泥浆后，随着水泥水化，水泥浆不断变稠，稠化仪浆叶旋转剪切水泥浆的附力增大，使安装在电位计上的弹簧扭矩及其指针旋转角度也相应增大，电位计的阻值及电压也随之增大。因此，电位计所反映出来的电压值，不仅表示了弹簧扭矩的大小，也反映了

6、测量水泥浆稠度值的大小。三、实验仪器、设备1.电子天平2.恒速搅拌器3.钻井液密度计4.六速旋转粘度计5.油井水泥常压稠化仪四、数据处理1.水泥浆配方水泥浆的流变性能：水泥400g+水灰比0.56水泥浆的稠化吋间：水泥500g+氯化钙3%(15g)+水灰比0.561.水泥浆密度为：1.72g/cm3(常温常压下进行)。2.流变参数计算(1)水泥浆的流变性能：实验温度及压力条件：室温、常压。实验所测粘度计读数如表2所示：表2粘度计度数较速(r/niin)36100200300粘度计读数1016385265粘度计选数1015375063平均101

7、5.537.55164F=汐200_沒100=51_37.5=051=0.5±0.03^3oo"^ioo64-37.5所以选用宾汉模式，宥：塑性粘度：77"=0.0015(^3(M)-^10())=0.0015x(64-37.5)=0.04动切权力：了()=0.5110通-511久，=0.511x64-511x0.04=12.2643.水泥浆的稠化时间实验温度及压力条件：75°C、常压。实验所测数据如表2所示：表3不同时刻的水泥浆稠度吋间(min)05101520253033353637稠度(Be)12.413.413.26.514.212.

8、016.223.625.528.030.6由上表作水泥浆稠化曲线如下图:水泥浆稠化曲线图1水泥浆稠化曲线由上图可知：大约前22分钟稠度基木不变，25分钟以后，曲线近似为直线上升。五、思考题1、实验室测定的各项水泥浆性能与现场施工中冇无差别，试分析；答：与现场是有一定差别的，冈为除了以上测定的水泥浆密度、流变参数和稠化时问外，现场还需要水泥浆的失水、水泥浆的凝结时问、水泥石的强度和水泥也的炕蚀性等数据，而且实验室的环境与现场实际的环境是冇很大差别的，实验条件不同，获得的结采是宥较大差异的。2、常压稠化仪和高温高压稠化仪的不同作用是什么？答：常温

9、稠化仪能测定地面常温常压条件下流体的稠化时间，而高温高K稠化仪主要是模拟地下条件（高温高压）来测定流体的稠化时间。3、测试水泥浆的性能对M井施工冇什么意义？答：水泥