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油井水泥浆性能试验

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.掌握油井水泥浆的制备方法;

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。

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

（2）幂律模式

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。

幂律模式流变参数宾汉塑性模式流变参数

幂律模式流变参数

宾汉塑性模式流变参数

首先，判别流变模式：

宾汉塑性模式

幂律模式

然后，计算流变参数：

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，在实际井温和压力条件下，水泥浆稠度达到100Bc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、YM液体密度计；2、六转速粘度计；3、稠化仪；4、其它仪器；

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。

由上图知5至15分钟泥浆稠度基本未变，15分钟后，泥浆的稠度开始线性变化，因此，取15分钟后的相关数据作稠化时间曲线：

所以，当稠度为100Bc时，求得稠化时间为：t=79.0min。

六实验总结

通过本次试验我掌握了油井水泥浆的制备方法，并掌握了测定水泥浆密度、流变性能和稠化时间的原理、实验流程及步骤。小组同学之间相互合作共同完成了多组实验。通过实验加深了对油井水泥浆的认识，促进了对理论课知识的理解。

最后，谢谢老师的悉心指导！