油井水泥浆性能实验

中国石油大学（钻井工程）实验报告实验日期：2014.12.04 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．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。

三、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四、实验步骤1．标定常压稠化仪指示计实验前，应当在标定装置上对指示计进行标定，将铜套圈装在指示计上方；缺口对准指示计销轴，尼龙线一端系在指示的销轴上，另一端沿铜套圈沟槽绕一周，然后再沿滑轮的沟槽引下与吊钩连接。

标定时，在吊钩上装上砝码，读出指示计数值。

然后将吊钩、砝码用手托起，使指示计指针回到零。

接着松手让吊钩、砝码慢慢落下，读数。

如此反复几次，取平均值。

2水泥浆的性能及其提高固井质量措施水泥浆是固井工程中一种重要的材料，用于封隔油井或气井中的不稳定地层和防止油气泄漏。

水泥浆的性能直接影响固井质量，因此需要采取相应的措施来提高固井质量。

本文将介绍水泥浆的性能及其提高固井质量的措施。

1.水泥浆的性能：1.1流动性：水泥浆需具有良好的流动性以便于泵送，减少泵送阻力，保证浆液均匀输送，以达到完整充填井筒和充分密封的目的。

1.2成型性：水泥浆需具有良好的成型性能，能够在固井过程中保持稳定的形态，不发生分层和分离现象，以防止泥浆裂缝的产生。

1.3强度：水泥浆的强度是评价其固井质量的重要指标之一、水泥浆需具有足够的强度以保证井壁充分固化，防止油、气外溢和地层破坏。

1.4密封性：水泥浆需具有良好的密封性能，能够有效封隔井筒和地层之间的间隙，以阻止油、气向井口移动或外泄。

2.提高水泥浆固井质量的措施：2.1添加剂的选择：根据不同的需求，可向水泥浆中添加适量的防失水剂、增稠剂、降粘剂等，以改善浆液的流动性、成型性和抗裂性。

2.2水泥浆配合比的合理设计：通过控制水泥与水的比例、增加掺合料的使用量等措施，调整浆液的流变性能和强度，以达到最佳的固井效果。

2.3水泥浆的施工工艺控制：包括搅拌时间、搅拌速度、搅拌工艺等，合理控制工艺参数，防止泥浆分层、分离等问题的发生。

2.4浆液充填和固化过程的监测控制：通过实时监测浆液的流动性、密封性和强度等指标，及时调整固井操作参数，保证水泥浆的质量和固井效果。

2.5精确的固井设计和施工方案：根据具体的井况、地层条件和固井目标，制定合理的固井设计和施工方案，以确保水泥浆在封隔地层和保护井筒方面的有效性。

综上所述，水泥浆的性能对固井质量具有重要影响。

需要通过选择适当的添加剂、设计合理的配合比、控制施工工艺和监测固井过程等措施，来提高水泥浆的性能和固井质量，从而保证油井或气井的安全和可靠运营。

本科生实验报告学号：姓名：课程：钻井液工艺原理课程号：0201171 成绩：实验二泥浆性能的测试一、实验目的通过实验掌握泥浆基本性能指标及其测定方法；掌握常规泥浆性能测定仪器使用方法。

二、实验内容1、泥浆比重、粘度、失水量、切力、含砂量、pH值等主要性能的测定仪器结构原理及操作方法。

2、泥浆流变参数、失水性能、比重、含砂量及pH值等性能测定。

三、实验仪器、设备及药品（一）仪器、设备D90-1型电动搅拌机、GJ-1型高速搅拌机、NN-D6型电动六速旋转粘度计、SD型多联中压滤失仪、1002泥浆比重秤、天平、量具、不锈钢尺、秒表、1006型泥浆粘度计（漏斗粘度计）。

（二）药品粘土粉、广泛pH试纸、定性滤纸四、实验方法及步骤（一）泥浆比重的测定1、仪器：1002型泥浆比重秤2、测定步骤a)校正比重秤：先在泥浆杯中装满清水，盖好杯盖，将盖上及周围溢出的清水擦干后，再将比重秤横梁置于支架上，移动游码至比重为1.00的刻度处。

如水平泡位于中间，则仪器是准确的；否则应调整调重管内的重物，使水平泡处于正中位置。

b)泥浆比重的测定：将校准好的比重秤擦干，把待测泥浆注入泥浆杯中，加盖并将溢出的泥浆擦干，然后将其置于支架上。

移动游码，使水平泡处于中间位置，此时读出横梁上的刻度值（精确到0.01）便是所测泥浆的比重。

c)测定结果后，将泥浆杯中的泥浆倒出，洗净，擦干放置，不应把横梁长期置于支架上。

（二）泥浆粘度、切力的测定1、漏斗粘度的测定（1）仪器：马氏漏斗（2）测定步骤a)将漏斗垂直，用手握紧漏斗，并用手指堵住漏斗下部的流出口，将新取的钻井液样品经筛网注入干净并直立的漏斗中，直到钻井液样品液面达到筛网底部为止。

b)移开手指并同时启动秒表，测量钻井液流至量杯中的946毫升（一夸脱）刻度线所需要的时间。

c)以秒为单位记录马氏漏斗粘度。

2、旋转粘度计测泥浆流变性能（1）仪器：ZNN—D六速旋转粘度计（2）工作原理电机经传动装置带动外筒恒速旋转，借助于被测液体的粘滞性作用于内筒一定的矩，带动与扭力弹簧相连的内筒旋转一个角度。

实验4 水泥浆稠化时间实验油井水泥在一定温度与压力条件下，从混拌开始至水泥浆稠度达到100个稠度单位（Bc-伯登）时所需要的时间，称为水泥的稠化时间。

它是模拟现场注水泥过程所得到的室内实验值。

即从混拌水泥浆开始计时，直至水泥浆沿套管到达井底、而后由环空返至预定的高度为止的全部时间。

在固井时，为了保证有绝对安全的泵入时间，避免“灌香肠”等事故，必须对便用的水泥浆进行稠化时间实验。

在施工设计中，常常把正常施工所需要的时间加上一小时，作为要求的室内稠化试验时间，以保证施工安全。

一、实验目的通过实验使学生了解水泥浆高温高压稠化仪的实验原理及具体操作方法，了解常用的油井水泥稠化性能与有关标准，充分认识稠化时间对完成固井的重要性。

二、实验原理稠化仪中有一带固定浆叶的可旋转的水泥浆杯。

浆杯由电机带动以150r/min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。

该阻力矩与电位计弹簧的扭矩相平衡，通过电位计把稠度信号传入三笔记录仪，最后在记录纸上记录出水泥浆的稠度、温度、压力随时间的变化曲线。

三、实验仪器设备8040型油井水泥浆高温高压稠化仪1．仪器结构简介：8040型油井水泥高温高压稠化仪主要由压力缸、加热器、电机、增压泵、温度控制仪、压力控制仪、三笔记录仪、不锈钢箱体等组成。

该稠化仪的最大工作温度350℃，最大工作压力276Mpa。

压力缸设有外冷却盘管，当工作温度较高时，实验结束后可用外冷却盘管冷却，压力缸内部的温度用一个额定功率为4000瓦、电压为240伏的的加热器来获得。

压力缸外设有保温层。

温度控制仪和压力控制仪可分别控制压力缸的温度及压力。

精密压力表上配有安全装置，当压力下降到低设定值以下或升高到高设定值以上，仪器的电源会全部断开。

除此之外，高压管线上还装有带破裂膜片的安全总成，破裂膜片的额定压力为310Mpa，它可作为附加过压保护装置。

7015型三笔记录仪与仪器相连，可同时记录压力缸温度、压力和浆杯里的水泥浆稠度随时间的变化曲线。

油井水泥浆性能实验一、实验原理1.YM型钻井液密度计是不等臂杠杆测验仪器。

杠杆左端连接平衡筒。

当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杆主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度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。

通过变速传动外筒以恒速旋转，外传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，旋转角的大小于液体的粘度成正比，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/分得转速逆时针转动，浆杯中的水泥给予桨叶一定的阻力。

这个阻力与水泥浆的稠化变化成比例关系。

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。

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、实验步骤1.标定常压稠化仪指示计实验前，应当在标定装置上对指示计进行标定，指示计机构示意图见图1。

如图1所示，将铜套圈装在指示计上方；缺口对准指示计销轴，尼龙线一端系在指示的销轴上，另一端沿筒套圈绕一周，然后再沿滑轮的沟槽引下与吊钩连接。

标定时，在吊钩上装上砝码，读出指示计数值。

然后将吊钩、砝码用手托起，是指示计指针回到零。

接着松手让吊钩、砝码慢慢落下，读数。

如此反复几次，取平均值。

表1 标定数据表2.配置水泥浆配置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。

当水灰比过大时，水泥浆难以搅拌和泵送，在环空流动将产生很高的摩擦阻力。

如遇渗透性好的低压井段，则产生压差滤失，使水渗入地层，造成憋泵事故。

水灰比过小，水泥环将达不到要求的抗压强度。

API标准推荐的水灰比见表2 API的水灰比（W/C）标准表2 API的水灰比（W/C）标准1）按实验时要求的水灰比计算水泥和水的重量（如水灰比0.5）。

Petroleum and natural gas industries—Cements and materials for wellcementing—Part 6:Methods for determining the static gel strength of cement formulations石油和天然气工业固井用水泥和材料第6部分：水泥浆静胶凝强度测试方法译文目次前言................................................................ 错误！未定义书签。

引言 (I)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语与定义 (1)4 取样 (2)5 制备 (2)6 使用旋转型静胶凝强度测试仪的试验方法 (2)7 使用超声波静胶凝强度测试仪的试验方法 (3)8 使用间歇式旋转型静胶凝强度测试仪的试验方法 (5)附录 A （资料性附录）临界静胶凝强度——附加说明 (1)参考文献............................................................................................................................ 错误！未定义书签。

引言在特殊固井作业中，静胶凝强度SGS是一个非常重要的设计参数。

特殊固井作业包括：浅水层固井作业、打水泥塞作业以及某些特殊情况下作业。

作业者为了满足特殊的固井设计需要，确定了水泥浆的胶凝强度特性。

最早使用旋转粘度计测试水泥浆静胶凝强度SGS。

目前使用旋转型静胶凝强度测试仪、间歇式旋转型静胶凝强度测试仪以及超声波静胶凝强度测试仪等专门仪器进行测试。

ISO 10426的本部分提供了使用这三种类型的仪器进行静胶凝强度SGS测试的协议。

值得注意的是由于样品量、仪器结构、SGS测试方法的不同，造成ISO10426本部分提供的三种测试仪，所测试的试验结果存在相当大的差异。

2020年10月第36卷第10期石油工业技术监督TechnologySupervisioninPetroleumIndustry Oct.2020Vol.36No.102021年5月第37卷第5期Technology Supervision in Petroleum IndustryMay.2021Vol.37No.5作者简介：宋鹤（1987—），男，硕士，工程师，现从事固井油化剂检测工作。

高氯型促凝剂与低氯型促凝剂对G 级油井水泥浆性能影响的研究宋鹤1，刘洋2，杨威1，唐俊峰1，刘翠微1，安耀彬1，吕伟1，宋有胜31.中国石油集团工程技术研究有限公司（天津300451)2.中海油天津化工研究设计院有限公司（天津300131）3.中国石油集团钻井工程研究有限公司（天津300451）摘要依据SY/T 5504.4—2019《油井水泥外加剂评价方法第4部分：促凝剂》，探讨了目前国内油化剂生产企业所生产的高氯型促凝剂与低氯型促凝剂对G 级油井水泥浆性能的影响。

结果表明：高氯型促凝剂对于缩短水泥浆稠化时间和提高水泥石早期抗压强度的作用明显优于低氯型促凝剂，掺入高氯型促凝剂的水泥浆与水泥净浆的稠化时间之比最大值为0.54，最小值为0.36，平均范围在0.43；掺入低氯型促凝剂的水泥浆稠化时间之比最大值为0.77，最小值为0.41，平均范围在0.59；掺入高氯型促凝剂的水泥石6h 早期抗压强度增长率最高为169.87%，最低为43.75%；掺入低氯型促凝剂的水泥石6h 抗压强度增长率最高为33.33%，最低为0。

高氯型促凝剂对水泥浆稠化时间的影响和水泥石6h 早期强度的提高与其氯含量无明显的线性关系，呈分散趋势，低氯型促凝剂对水泥浆稠化时间的影响和水泥石6h 早期强度的提高与其氯含量呈正比。

二者对水泥石24h 抗压强度的影响没有明显的区别。

关键词高氯型促凝剂；低氯型促凝剂；氯含量；稠化时间；抗压强度Effects of High Chlorine and Low Chlorine Coagulation Accelerators on Propertiesof G-class Oil Well Cement SlurrySong He 1,Liu Yang 2,Yang Wei 1,Tang Junfeng 1,Liu Cuiwei 1,An Yaobin 1,Lv Wei 1,Song Yousheng 31.Engineering Technology Research Co.,Ltd.,CNPC (Tianjin 300451,China)2.Tianjin Research and Design Institute of Chemical Industry Co.,Ltd.,CNOOC (Tianjin 300131,China)3.Drilling Engineering Research Co.,Ltd.,CNPC (Tianjin 300451,China)Abstract The influences of high-chlorine and low-chlorine coagulation accelerators produced by domestic manufacturers of chemical agents for oil production on the performance of grade G oil well cement slurry are discussed according to SY/T 5504.4—2019“Evalua⁃tion Method for Oil Well Cement Additives —Part 4:Coagulation Accelerators ”.The results show that the effect of high-chlorine coagu⁃lation accelerators on shortening the thickening time of cement slurry and improving the early compressive strength of cement paste is obviously better than that of low-chlorine coagulation accelerators.The maximum ratio value of the thickening time of the cement slur⁃ry mixed with high chlorine coagulation accelerators to the thickening time of the cement slurry is 0.54,the minimum ratio value is 0.36,the average ratio value is 0.43;The maximum ratio value of the thickening time of the cement slurry mixed with low chlorine coag⁃ulation accelerators to the thickening time of the cement slurry is 0.77,the minimum ratio value is 0.41,the average ratio value is 0.59.The maximum value of the increase of 6h early compressive strength of the cement paste added with high-chlorine coagulation acceler⁃ators is 169.87%,and the minimum value is 43.75%;The maximum value of the increase of 6h early compressive strength of the ce⁃ment paste added with low-chlorine coagulation accelerators is 33.33%,and the minimum value is 0.The effects of high-chlorine coag⁃ulation accelerators on the thickening time of cement slurry and the increase of 6h early compressive strength of cement paste have no obvious linear relationship with their chlorine content,showing a dispersive trend.The effect of low-chlorine coagulation accelerators on the thickening time of cement slurry and the increase of 6h early compressive strength of cement paste are positively proportional to their chlorine content.The effects of high-chlorine coagulation accelerators and low-chlorine coagulation accelerators on the 24h com⁃pressive strength of cement paste are of no obvious difference.Key words high chlorine coagulation accelerator;low chlorine coagulation accelerator;chlorine content;thickening time;compressive strength宋鹤,刘洋,杨威,等.高氯型促凝剂与低氯型促凝剂对G 级油井水泥浆性能的影响[J].石油工业技术监督,2021,37(5):14-19.Song He,Liu Yang,Yang Wei,et al.Effects of high chlorine and low chlorine coagulation accelerators on properties of G-class oil well cement slurry[J].Technology Supervision in Petroleum Industry,2021,37(5):14-19.促凝剂作为油井水泥用外加剂，适用于低温浅井，其作用是把水泥浆顶替到相应位置，使之很快的发展到足够的抗压强度，进而缩短继续钻井的候凝时间[1]。

实验14 水泥外加剂(促凝剂)对水泥浆物理性能影响实验一、实验目的水泥浆的种类十分有限，因此只有采取加入外加剂的方法，才能使所设计的水泥浆适应各种条件下的注水泥要求以及达到质量标准。

外加剂应用的主要目的是：调整水泥浆的稠化时间、密度、失水、流变性、增加抗压强度和保持高温下热稳定性等。

我国在水泥外加剂应用上，尚处在初级阶段。

目前，现场使用外加剂类型主要有促凝剂、缓凝剂、加重剂。

近几年，已开始使用减轻剂和降失水剂。

了解水泥外加剂对水泥浆物理性能的影响，可以更好地适应钻井工程发展的需要。

二、实验原理本实验使用的促疑剂是氯化钙。

它可以加速Ca（OH）2和C-S-H凝胶生成速度，即对C3S 和C2S起作用。

另外，氯化钙的加速机理含有相似的扩散过程，OH-从外界快速地扩散进富含Ca++的溶液中，其作用是加速氢氧化钙的沉淀和硅酸钙的分解。

三、实验仪器设备标准天平、维卡仪、记时钟、量筒、高速搅拌器、水泥等。

四、实验步骤1．按实验时要求的水灰比计算水泥和水的重量（如水灰比为0.5）；2．在台称或天平上称取1400克水泥，用量筒量取相应水量700克；3．用标准天平称取氯化钙28克（现场常用比列为2%-4%），将称好的外加剂放入水中；4．将水溶液倒入搅拌器的杯内，启动搅拌机，调节转数为4000 r/min将称出的干水泥在16秒内加入水中。

然后调节搅拌机转速为12000r/min，继续搅拌35秒，注意同时记时。

5．将搅拌后的水泥浆倒入常压稠度仪的浆杯内，在室温下搅拌20分钟取出；6．按实验12程序进行操作；7．记录数据，将数据与纯水泥浆的初、终凝时间比较。

国产油井水泥外加剂介绍：1．促凝剂：氯化钙氯化钾甲酰胺纯碱盐水玻璃2．缓凝剂：丹宁酸钠酒石酸硼酸铁络盐腐植酸钠磺化丹宁磺化拷胶葡萄糖酸钙葡萄糖酸钠3．减阻剂：FND 铁络盐SZ 木钙草酸木质素磺化钠木质素磺化钙4．降失水剂：羟乙基合成尤胶Lw-1 Lw-2 S-24 羧甲基羟乙基纤维素羟乙基纤维素5．消泡剂：GPE 辛醇甘油聚醚XH-26．减轻剂：搬土粉粉煤灰沥青粉硅莎土纱珠岩空心微珠7．加重剂：重晶石钛铁矿粉氧化铁粉砂。

水泥浆主要性能的测量方法水泥浆主要性能的测量方法摘要：根据我国石油天然气行业的标准SY/T 5546-92，水泥浆应用性能试验方法测定的内容包括水泥浆密度的测定、水泥浆稠化时间测定、水泥浆离水量测定、水泥浆失水量测定等。

下面分别介绍试验方法（其中水泥的取样按照GB 10238第7章进行，水泥浆的制备略）。

关键词：水泥浆性能测定试验方法1 水泥浆密度的测定主要仪器：水泥浆加压密度计（测量范围在0.75～2.60g/cm3之间，最小刻度为0.01 g/cm3）；钻井液密度计。

1.1 用水泥浆加压密度计测定①在样品杯中加入水泥浆至样品杯上缘约6mm处；②将盖子放在样品杯上，打开盖子上的单向阀。

使盖子外缘和样品杯上缘表面接触，过量的水泥浆通过单向阀排出。

将单向阀向上拉到封闭位置，用水洗净、擦干样品杯和螺纹，然后将螺纹盖帽拧在样品杯上；③用专门加压活塞筒吸取适量水泥浆，通过单向阀向上自动封闭；④将样品杯外壳洗净、擦干，然后将密度计放在支架上，移动游码，使游梁处于平衡状态。

读出游码箭头一侧的密度值；⑤测量完后，重新联接专用加压活塞筒，释放样品杯中的压力，拧开螺纹盖帽，取下盖子，将样品中的水泥浆倒掉，用水彻底清洗、擦干个部件，并在单向阀上涂抹润滑油脂。

1.2 用钻井液密度计测定①将水泥浆倒入样品杯中，边倒边搅拌，倒满后再搅拌25次除去气泡；②盖好盖子，洗净从小孔溢出的水泥浆，用滤纸或面巾纸将密度计上的水擦干净；③然后将密度计放在支架上，移动游码，使游梁处于平衡状态。

读出游码左侧所示的密度值；④测定完后，将样品杯中的水泥浆倒掉，用水彻底清洗个部件并将其擦干净。

2 水泥浆稠化时间的测定试验仪器主要是：稠化仪、电位器。

根据钻井现场获得的数据制定稠化时间试验方案，以井底温度、井深、井口表压、钻井液密度和水泥浆到达井底的时间等数据，按给定的套管程序，制定出升温、升压的试验方案。

其模拟试验步骤如下：①按照制定或选定地模拟试验方案给稠化仪升温、加压。

243CPCI中国石油和化工石油工程技术防窜双凝高密度水泥浆体系研究与现场试验覃　毅1　孙泽秋2　贺鑫欣1　杨棋翔1　尹　璐1（1.中国石油集团渤海钻探工程有限公司第一固井分公司　河北任丘　062552；2.中国石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司　山东德州　253005）摘 要：水泥浆的性能是固井的关键，直接决定着一口井固井质量的好坏，水泥浆密度、稠化时间、强度、析水等一系列指标都改变水泥浆性能。

根据水泥外加剂的作用，经过室内研究，在水泥浆中加入降失水剂、分散剂、调凝剂、消泡剂等外加剂，优选出适合该区块固井的防油气水窜双凝双密度水泥浆体系。

在某生产油井固井现场试验，固井质量合格率100%，优质率98%以上，取得了良好的效果。

关键词：防窜水泥浆　高密度水泥浆体系　室内研究　现场试验水泥浆化验是固井成功与否的关键环节。

水泥浆各项性能须满足固井施工要求①水泥浆流动性，稠化时间达到安全施工时间，控制失水小于50ml ，析水接近零和抗压强度达到后续这个要求；②混拌后的水泥浆试验，保证与室内实验的一致。

在某区块复杂井水泥浆密度设计一般在上部地层较低，在下部地层较高，呈现的密度梯度直接影响着水泥浆的凝固时间，实际施工时，密度波动较大，难以保证水泥浆密度梯度的形成，不能实现压稳，从而造成固井质量不合格。

某区块井中油层、水层、油水同层多。

有些断块水层、油水同层多，有多达9-10层的，位置浅，能量比较大，严重影响水泥浆凝固质量。

根据固井实际需要，某区块井井深在2600m 到3500m 之间，选用防窜双凝高密度水泥浆体系，试验温度在75至85℃。

1 外加剂的选择水泥浆失水严重会造成产层污染，固井施工中，适当控制失水量十分重要，重要的方法是使用降失水剂。

水泥浆中加入降失水剂、调凝剂、膨胀剂、分散剂等，形成早强微膨胀油井水泥浆体系，具有良好的水泥石、析水小、自身补偿水泥石收缩等优良性能，并可根据现场情况对水泥浆进行针对性的调整，稠化时间满足施工要求。

实验12 油井水泥浆基本性能测定一、实验目的密度、流动度、滤失量、流变性称为油井水泥浆的基本性能。

通过本次实验，主要让同学们了解油井水泥浆基本性能的测定方法，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产生一定的印象。

本实验包括以下内容：油井水泥浆密度的测定；油井水泥浆流动度的测定；油井水泥浆滤失量的测定；油井水泥浆流变性能的测定。

二、实验仪器设备水泥浆密度计，水泥浆流动度仪，油水泥浆滤失量测定仪，旋转粘度计，高速搅拌器，天平、秒表等。

三、实验步骤1．水泥浆的配制方法：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。

当水灰比过小时，水泥浆难以搅拌和泵送，在环空流动将产生较高的摩擦阻力。

如遇渗透性好的低压井段，则产生压差滤失，使水渗入地层，造成憋泵事故。

水灰比过小，水泥环将达不到要求的抗压强度。

(1)按实验时要求的水灰比计算水泥和水的重量（如水灰比为0.5）(2)在台秤或天平上称取1400克水泥，用量筒量取相应的水量700克；(3)若使用外加剂，则将称好的外加剂放入水中并搅拌；(4)将量出的水倒入搅拌器的杯内，启动搅拌机，调节转数为4000r/min。

将称出的干水泥在15秒内加入水中。

然后调节搅拌机转数为12000r/min，继续搅拌35秒；(5)将搅拌后的水泥浆倒入常压稠度仪的浆杯内，在室温下搅拌20分钟即成（速度150r/min）。

2．测定水泥浆密度由于地层的承压能力不同，在施工中必须控制水泥浆密度。

正常密度在 1.78-1.98克／厘米3范围内。

（使用加压液体密度计测量较好）。

(1) 测定前，标定密度计。

将密度计浆杯中盛满水，盖好杯盖，擦净溢出的水，然后将其放在刀架上；(2) 移动游码至1.0处。

这时秤臂应呈水平状态；如不准确应进行调整；(3) 标定之后将水泥浆倒入密度计内，盖好杯盖后擦去溢出的水泥浆。

放置于刀架上并调整游码，使秤臂呈水平状态。

深水油井水泥试验1 范围本标准规定了在深水条件下(平均水深大于500m)油井水泥和水泥混料的试验方法。

本标准适用于深水油、气井注水泥作业用油井水泥浆的设计和性能评价，油井水泥浆可基于（但不限于）GB 10238规定的油井水泥级别和类型。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

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GB 10238 油井水泥（GB 10238-2005,ISO 10426-1:2001,MOD）GB/T 19139-2012 油井水泥试验方法（ISO 10426-2：2003，MOD）3 术语和定义GB/T 19139-2012界定的术语和定义适用于本文件。

4 取样本标准的水泥浆试验需要以下样品：纯水泥或水泥混料、固体和液体外加剂、拌合水。

取样方法应保证试验条件和试验材料尽可能与现场一致。

拌合水、水泥或水泥混料的温度应使用精度为± 2℃的热电偶或温度计进行测量。

应记录试验材料的温度。

热电偶应每年校准一次，温度计应每年检验一次。

取样器和取样方法应符合GB/T 19139-2012的规定。

5 水泥浆制备5.1 常规水泥浆制备根据GB/T 19139-2012第5章准备试验样品。

水泥样品、外加剂和拌合水的温度应与现场温度相差不超过±2℃。

混拌容器的温度应与水泥浆设计中拌合水的温度接近。

搅拌器应每年校准，4000 r/min转速误差为±200 r/min，12000 r/min的转速误差为±500 r/min。

若需大体积水泥浆，见GB/T 19139-2012附录A中的另一种制备水泥浆的方法。

水泥浆的密度测定应按GB/T 19139-2012第6章的规定执行。

5.2 特殊水泥浆制备在深水环境下固井施工可能需要使用特殊水泥浆，包括泡沫水泥浆或微珠水泥浆。

特殊水泥浆的制备和试验应使用最适合的方法，或被服务供应方和用户共同认可的方法。

G级油井水泥的水化硬化及性能以硅酸盐水泥基础理论及有关研究成果为基础，对嘉华G级水泥在25～200℃温度范围内的水化硬化过程、水化产物组成及形态、显微结构、水泥浆稠化陛能、水泥浆流变性能及水泥石强度性能等进行了深入、系统地研究。

详细地分析和评价了温度、外加剂及加量等对上述过程及性能所产生的影响规律及本质，揭示了水泥水化过程与有关主要性能变化间的内在本质联系及温度、外加剂的作用机理。

从而达到实现确立嘉华G级油井水泥的强度衰退临界温度及合理加砂量、浆体性能的合理调控原则及外加剂的合理选配等目的。

为进一步优选和设计以G级水泥为基础的深井水泥浆体系建立依据。

水泥水化过程、规律及水泥石微观结构方面，在分析总结常温下水泥熟料矿物及普通硅酸盐水泥研究成果的基础上，利用DSC差热扫描仪、X—射线衍射仪及扫描电子显微镜对不同温度等条件下的嘉华G级油井水泥的水化过程、水化产物及显微形态进行了检测分析，提出了随温度升高水泥水化速度加快，并在较高温度下C₃A、C₃S、C₂S放热峰存在相互重叠的趋势；温度超过110℃后，原浆水泥主要水化硅酸钙产物为G₂SH、而加硅砂后在养护24和48小时条件下150℃出现C₅S₆H₅、160℃出现C₆S₆H等产物变化特征与规律；给出了水泥石主要产物的形貌特征及水泥石中产物胶结状态随温度的变化特点；明确了硅砂的界面反应特征、孔隙度变化特点等与温度等条件的密切关系；建立了水泥水化动力学模型及化学反应式；揭示了温度、硅砂及硅砂加量三者对水化过程、产物及结构的影响本质。