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油井水泥浆性能实验
一、实验目的
1.
掌握油井水泥浆的制备方法
; < /p>
2.
掌握测定水泥浆密度、流变性能和稠化时间的原理、实验流程及步骤。
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。
实验中使用
YM
型 钻井液密度计
(
图
1)
测量水泥浆的密度，该仪器 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。
图
1
钻井液密度计
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
?
?
?
y
?
?
p
?
?
（
2
）幂律模式
?
?
k
?
?
n
n
—幂律系数，无 量纲量；
k
稠度系数，
Pa·
s
< br>n
实验中使用六转速粘度 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。
记录表盘参数，
通过以下方法
计算水泥浆的流变参数。
判别流变模式：
F
?
(
?
200
?
< br>?
100
)
/
(
?
300
?
?
100
)
式中：
?
300
?
转速
300
r
/
< p>min时的读数
?
200
< br>?
转速
200
r
/
min< /p>
时的读数
?
100
?
转速
100
r
/
min
时的读数
F
?
0.5
?
0 .03
时选用宾汉模式，否则选用幂律模式
?
?
?
p
=0.
0015
?
?
300
< br>?
?
100
?
< br>宾汉模式：
?
?
=0.511
?
?
511
?
?
300
p< /p>
?
0
式中：
< p>
?
p
?
塑性粘度，
Pa
?
s
；
?
0
?
动切力，
Pa
；
?
?
?
3
00
?
n
?
2.092
?
lg
?
?
?
< p>?
?
?
100
?
幂律模式：
?
0.511
?
300
?
K
?
?
511
n
?
式中：
n
?
流性指数，无量纲；
K
?
稠度系数，
Pa
?
s
.
3
、水泥浆稠化时间
稠化时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< /p>
条件下，水泥浆稠度达到
100 Bc
所经历的时间。
实验中使用常压稠化仪测量水泥浆
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阻力增大，
使安装在电位< /p>
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
测量水泥浆稠度值的大小
三、实验设备
1
、电子天平
2
、恒速搅拌器
5
、常压稠化仪
3
、钻井液密度计
4
、六速旋转粘度计
四、实验步骤
1
、确定水灰比步骤
配制水泥浆之前必须确定水灰比。
合理的水灰比是保证水泥环具有足够的抗
压强度和水泥浆良好的可泵性的前提
。
表
1 API
的水灰比（
W/C
）标准
水泥级别
浆体密度，
g/cm3
A
1.87
B
1.87
C
1.78
D
1.97
E
1.96
F
1.94
G
1.895
H
1.974