水泥漿性能試驗14

中國石油大學(xué)（課程名稱）實驗報告實驗日期：11.10成績：班級：學(xué)號：姓名：教師：郭辛陽同組者：油井水泥漿性能實驗一、實驗?zāi)康?.掌握油井水泥漿的制備方法;2.掌握測定水泥漿密度、流變性能和稠化時間的原理、實驗流程及步驟。二、實驗原理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。實驗中使用YM型鉆井液密度計測量水泥漿的密度，該儀器是不等臂杠杠測試儀器，杠杠左端為盛液杯，右端連接平衡筒。當(dāng)盛液杯盛滿被測試液體時，移動砝碼使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此時砝碼左側(cè)邊所對應(yīng)的刻度線就是所測試液體的密度。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。一般來說，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）冪律模式實驗中使用六轉(zhuǎn)速粘度計測量水泥漿的流變性能，該儀器是以電動機為動力的旋轉(zhuǎn)型儀器。被測試液體處于兩個同心圓筒間的環(huán)形空間內(nèi)。通過變速傳動外轉(zhuǎn)筒以恒速旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)筒通過被測試液體作用于內(nèi)筒產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩，使同扭簧連接的內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)了一個相應(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，于是液體粘度的測量轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)筒轉(zhuǎn)角的測量。記錄表盤參數(shù)，通過以下方法計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)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，計算流變參數(shù)：3、水泥漿稠化時間稠化時間是指從水泥漿配漿開始到水泥漿注入稠化儀中，在實際井溫和壓力條件下，水泥漿稠度達(dá)到100Bc所經(jīng)歷的時間。實驗中使用常壓稠化儀測量水泥漿的稠化時間。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，使安裝在電位計上的彈簧扭矩及其指針旋轉(zhuǎn)角度也相應(yīng)增大，電位計的阻值及電壓也隨之增大。因此，電位計所反映出來的電壓值，不僅表示了彈簧扭矩的大小，也反映了測量水泥漿稠度值的大小三、實驗設(shè)備1、YM液體密度計；2、六轉(zhuǎn)速粘度計；3、稠化儀；4、其它儀器；四、實驗步驟1、確定水灰比步驟配制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)具有足夠的抗壓強度和水泥漿良好的可泵性的前提。表1API的水灰比（W/C）標(biāo)準(zhǔn)水泥級別ABCDEFGH漿體密度，g/cm31.871.871.781.971.961.941.8951.974水灰比,W/C0.460.460.560.380.380.380.440.382、水泥漿制備步驟在電子天平上稱一定質(zhì)量的水（300g）、G級油井水泥（600g）和氯化鈣（將300g水倒入攪拌杯中，攪拌器以低速（4000轉(zhuǎn)/分）轉(zhuǎn)動，并在15秒內(nèi)加完600蓋上攪拌杯蓋子，在高速（12000轉(zhuǎn)/分）下繼續(xù)攪拌35秒即制備得到水泥漿（即儀器“標(biāo)準(zhǔn)1”3、水泥漿密度測試步驟移開泥漿杯上的蓋子，將配好的水泥漿注入密度計漿杯內(nèi);將杯蓋慢慢向下旋轉(zhuǎn)讓多余的水泥漿從流孔溢出，保證水泥漿充滿整個漿杯；再用拇指堵住流孔，用清水沖洗漿杯外部并擦干；然后將密度計放置在支架上，使刀口邊緣位于支架上；移動游碼使支架內(nèi)氣泡居中；讀數(shù)，游碼所標(biāo)示數(shù)值即為水泥漿密度；記錄水泥漿密度數(shù)據(jù)及實驗溫度條件；測試完畢，將盛液杯中的水泥漿倒掉，清洗實驗儀器。4、水泥漿流變性能測試步驟將制備好的水泥漿倒入常壓稠度儀樣品筒中，于所測試溫度下先稠化20分鐘；然后將水泥漿倒入粘度計樣品筒中，水泥漿液面達(dá)到外筒刻度線標(biāo)記高度；先在600轉(zhuǎn)/分下旋轉(zhuǎn)60秒后讀數(shù)，然后按20秒間隔依次由高速到低速：300、200、100、6、3轉(zhuǎn)/分連續(xù)測量，依次測其讀數(shù)并記錄在表2中。測試完畢，將水泥漿倒掉，清洗實驗儀器。5、水泥漿稠化時間測試步驟標(biāo)定常壓稠化儀指示計：安裝好電位計及稠化漿葉，將制備好的水泥漿倒入稠化儀樣品筒中，安裝電位計，然后放入稠化儀水浴中，啟動電機進(jìn)行稠化；設(shè)定稠化溫度：參照稠化儀說明書；記錄不同時刻時水泥漿的稠度值于表4中，記錄水泥漿稠度達(dá)到100Bc時所需要的時間（也即水泥漿稠化時間）。清洗實驗儀器，實驗結(jié)束。五、數(shù)據(jù)處理（1）水泥漿配方水泥級別425#水灰比300:600外加劑名稱氯化鈣外加劑加量：18g（2）水泥漿密度水泥漿密度：1.74（3）水泥漿的流變性能水泥漿的流變參數(shù)：表2粘度計讀數(shù)轉(zhuǎn)速(r/min)36100200300600粘度計讀數(shù)1117486681

131水泥漿的流變模式：=(66-48)/(81-48)=0.55所以，該水泥漿為冪律模式n=2.092lg(?300/?100)=0.48k=0.511?300/511n=2.07γ=ρ*g=1.740*9.8=17.052τ=k*γn=2.07*17.0520.48=8.08Pa（4）測定水泥漿的稠化時間表3不同時間的水泥漿稠度時間（min）05101520253035404550稠度（Bc）9.010.610.59.99.87.910.211.312.915.016.7稠度誤差為0.4求得真實的泥漿稠度為：時間（min）05101520253035404550真實稠度（Bc）8.610.210.19.59.47.59.810.912.514.616.3做時間-稠度圖：由上圖知前25分鐘泥漿稠度基本未變，25分鐘后，泥漿的稠度開始線性變化，因此，取25分鐘后的相關(guān)數(shù)據(jù)作稠化時間曲線：所以，當(dāng)稠度為100Bc時，求得稠化時間為：t=294min。六思考題1、除了以上測定的水泥漿密度、流變參數(shù)和稠化時間外，還有其它哪些參數(shù)來表征水泥漿的性能？答：水泥漿的失水、水泥漿的凝結(jié)時間、水泥石的強度和水泥石的炕蝕性也能表征水泥漿的性能。2、為什么要經(jīng)常標(biāo)定指示計？答：經(jīng)常標(biāo)定指示計是為了減小實驗誤差，使實驗安全準(zhǔn)確的進(jìn)行。3、以下不同的水泥漿稠化曲線，哪種所代表的水泥漿性能好，為什么？答：水泥漿的調(diào)成之后，隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥漿變稠，流動性變差。在注水泥時用泵注入及