中國(guó)石油大學(xué)（課程名稱）實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期：11.10成績(jī)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：教師：郭辛陽(yáng)同組者：油井水泥漿性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握油井水泥漿的制備方法;2.掌握測(cè)定水泥漿密度、流變性能和稠化時(shí)間的原理、實(shí)驗(yàn)流程及步驟。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)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)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100Bc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三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、YM液體密度計(jì)；2、六轉(zhuǎn)速粘度計(jì)；3、稠化儀；4、其它儀器；四、實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(jí)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(jí)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(dòng)，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(cè)試步驟移開泥漿杯上的蓋子，將配好的水泥漿注入密度計(jì)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(gè)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(jì)放置在支架上，使刀口邊緣位于支架上；移動(dòng)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(shí)驗(yàn)溫度條件；測(cè)試完畢，將盛液杯中的水泥漿倒掉，清洗實(shí)驗(yàn)儀器。4、水泥漿流變性能測(cè)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(cè)試溫度下先稠化20分鐘；然后將水泥漿倒入粘度計(jì)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(cè)量，依次測(cè)其讀數(shù)并記錄在表2中。測(cè)試完畢，將水泥漿倒掉，清洗實(shí)驗(yàn)儀器。5、水泥漿稠化時(shí)間測(cè)試步驟標(biāo)定常壓稠化儀指示計(jì)：安裝好電位計(jì)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(jì)，然后放入稠化儀水浴中，啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行稠化；設(shè)定稠化溫度：參照稠化儀說(shuō)明書；記錄不同時(shí)刻時(shí)水泥漿的稠度值于表4中，記錄水泥漿稠度達(dá)到100Bc時(shí)所需要的時(shí)間（也即水泥漿稠化時(shí)間）。清洗實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。五、數(shù)據(jù)處理（1）水泥漿配方水泥級(jí)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(jì)讀數(shù)轉(zhuǎn)速(r/min)36100200300600粘度計(jì)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(cè)定水泥漿的稠化時(shí)間表3不同時(shí)間的水泥漿稠度時(shí)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(shí)的泥漿稠度為：時(shí)間（min）05101520253035404550真實(shí)稠度（Bc）8.610.210.19.59.47.59.810.912.514.616.3做時(shí)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(shí)間曲線：所以，當(dāng)稠度為100Bc時(shí)，求得稠化時(shí)間為：t=294min。六思考題1、除了以上測(cè)定的水泥漿密度、流變參數(shù)和稠化時(shí)間外，還有其它哪些參數(shù)來(lái)表征水泥漿的性能？答：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也能表征水泥漿的性能。2、為什么要經(jīng)常標(biāo)定指示計(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。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(dòng)性變差。在注水泥時(shí)用泵注入及