中国石油大学华东-油井水泥浆性能实验报告

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油井水泥浆性能实验

一、实验目的

1．通过实验掌握油井水泥浆密度、流变性能的测定方法，掌握有关仪器的使用方法，对油井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时间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要性。

二、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

三、实验原理

1．YM 型钻井液密度计是不等臂杠杠测试仪器。杠杠左端为盛液杯，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。

2．六转速粘度计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筒转角的测量。反应在刻度盘的表针读数，通过计算即为液体粘度、切应力。

3．水泥浆常压稠化仪中有一带固定浆叶的可旋转的水泥容器。浆杯由电机带动以150 转/分的转速逆时针转动，浆杯中的水泥浆给予浆叶一定的阻力。这

个阻力与水泥浆的稠度变化成比例关系。该阻力矩与指示计的弹簧的扭矩相平衡，通过指针在刻度盘上指示出稠度值。

四、实验数据处理

1.水泥浆配方

（1）水泥550克+水330g

（2）水泥550克+氯化钙20g+水300g

2.水泥浆密度为：1.71g/cm3（常温常压下进行）。 3.流变参数计算

(1)水泥浆的流变性能：

实验温度及压力条件：常温、常压。（20℃，0.101MPa） 实验所测粘度计读数如表2所示：

表1 粘度计度数 转速（r/min） 粘度计读数

3 10 6 14 100 26 200 35 300 45 600 64 F200-10035-260.47360.50.03

300-10045-26

所以选用幂律模式，有：

n2.092lg300452.092lg0.498 10026K0.511451.03

5110.498

4.水泥浆的稠化时间

实验温度及压力条件：950C、常压。（95℃，0.101MPa） 实验所测数据如表2所示：

表2 不同时刻的水泥浆稠度 时间（min） 5 10 0.1 15 0.7 20 2.1 25 13 26 17.8 27 22.3 28 30 40 30 稠度（Bc） 0.1 由上表作水泥浆稠化曲线如下图：

图1 水泥浆稠化曲线

由上图可知：20分钟以后，曲线近似为直线，作趋势线得到水泥浆稠度达到100Bc时的时间为45min，故该实验所用的水泥浆稠化时间为45min。

五、思考题

1.实验室测定的各项水泥浆性能与现场施工中有无差别，试分析。

答：实验室中测定的各项指标是在常压、恒温下进行的,测定条件相对稳定,而现场施工中经常处于变动的高温高压状态,对水泥浆的性能有一定影响,与实验室所测参数有一定差异。

2.常压稠化仪与高温高压稠化仪的不同作用是什么?

答：常压稠化仪只能提供常压、高温环境,高温高压稠化仪可提供高温高压测试环境,更加符合井底实际施工状况,所测参数对现场更具指导意义。

3.测试水泥浆的性能对固并施工有什么意义?

答:(1)足够长的稠化时间可以使水泥浆到达指定位置后凝固,过短的稠化时间可能导致水泥浆闪凝、留水泥塞过多，造成固井失败。 (2)流变性能好,所需注入压力小,施工过程较为安全。 (3)水泥浆密度对对固井质量有很大的影响。

4.为什么要经常标定常压稠化仪电位计?

答：提高测量精度，减少实验误差。 附：