4.4. Измерения консистенции и срока загустевания цементного раствора

Консистенция тампонажного раствора также как и растекаемость является показателем подвижности тампонажного раствора. По консистенции судят о возможности прокачивания тампонажного раствора в заданный интервал при креплении скважин.

Средства контроля

Требования ГОСТ 26798.1-96 и 26798.2-96

Консистометр, работающий при атмосферном давлении для испытания цементов, предназначенных для низких, нормальных и умеренных температур (КЦ-5). Консистометр представляет собой герметичную камеру, в которую помещен цилиндрический контейнер для цементного теста с лопастным перемешивающим устройством. Пространство между контейнером и стенками камеры должно быть заполнено маслом, вязкостью от 5 до 100 Вс.

Консистометр, работающий при повышенном давлении, для испытания цементов, предназначенных для повышенных температур (КЦ-3, КЦ-4). Допускается применение данного консистометра для испытаний цементов, предназначенных для низких, нормальных и умеренных температур, эксплуатируемого в данном случае при атмосферном давлении.

Частота вращения консистометров должна быть (1505) об/мин. Консистометры должны быть откалиброваны в соответствии с инструкцией к прибору.

Консистометр КЦ-5, представляет собой своеобразную механическую мешалку (рисунок 5), состоит из стакана для цементного раствора 1 приводимого во вращение электродвигателем 3 и рамки с полостями 2, помещаемой внутрь стакана. При вращении стакана, заполненного цементным раствором, между раствором и лопастями возникают силы трение приводящие к повороту рамки и закручиванию калиброванной пружины.

Рисунок 5 - Консистометр КЦ-5

1- стакан, 2-рамка, 3-электродвигатель, 4- редуктор, 5- кронштейн, 6- станина, 7- нагреватель, 8- водяная баня, 9- шкала, 10 –термометр.

Шкала консистометра 9 градуирована либо в единицах консистенции, либо в градусах, соответствующих углу закручивания изме­рительной пружины. В последнем случае к консистометру прилагают тарировочную кривую зависимости между углом закручивания пру­жины в градусах и единицам консистенции (ПаС) раствора. Время, за которое, консистенция раствора достигает - 30 условных единиц консистенции (УЕК) от начала его перемешивания, называют временем загустевания. За единицу УЕК принимают угол, на который повернется рамка прибора, если стакан будет заполнен ньютоновской жидкостью с динамической вязкостью 1мПас.

Начальную консистенцию тампонажного раствора определяют через 20 мин. испытания. Цементный раствор считается достаточно подвижным, если его начальная консистенция не превышает 10-15 УЕК. Процесс измерения заканчивают при достижении консистенции 50УЕК.

На рисунке 6 представлен консистометр цементного раствора - КЦ-3, предназначенный для измерения и записи во времени консистенции цементных растворов, при высоких температурах (более 100 ⁰С) и давлении.

Рисунок 6 – Консистометр цементного раствора КЦ-3 Технические характеристики. Максимальное рабочее давление 107 Па. Максимальная температура 200 °С. Диапазон измерения консистенции при частоте вращения стакана с пробой цементного раствора 60 оборотов/мин 5 ..100 П. Пределы допустимой основной приведенной погрешности измерения консистенции 5 % от верхнего предела измерения. Температура вспышки рабочей жидкости (масла) 200° С. Питание от сети переменного тока напряжением 220 или 380 В, частотой 50 Гц.

Подготовка и проведение испытания на консистометре КЦ-5

- при подготовке консистометра к эксперименту следует про­вести его холостой пуск. В рабочем положений рамка с лопастями не должна касаться внутренней поверхности вращающегося стакана; что подтверждается нулевым отчетом по шкале при включении двигателя и остановки (условный нуль соответствует 5 УЕ);

- снимают стакан и заливают в него до риски на внутренней поверхности тампонажный раствор (650 см³);

- стакан фиксируется в рабочем положении с помощью байонетного замка;

- снаружи устанавливают электронагревательное устройство, заполненное необходимым количеством воды;

- время от момента затворения тампонажного материала до мо­мента пуска прибора не должно превышать 10 мин (для цементов типа I, II, III ГОСТ26798.2-96) и 5 мин (для цементов типа I-G и I-H ГОСТ26798.1-96);

- скорость нагревания контролируют по показателям термометра и регулируют путем изменения напряжения питания электронагрева­теля, Интенсивность нагрева устанавливают в соответствии с зада­нием на испытание обычно 0,6-2,5 °С в мин.;

- после включения электродвигателя и системы нагрева через каждые 5 мин. записывают температуру раствора и показания по шка­ле прибора;

- время загустевания цементного теста считают время от начала затворения цемента водой до момента достижения цементным тестом консистенции 30 Вс. (для цементов типа I, II, III ГОСТ26798.2-96) и 100 Вс (для цементов типа I-G и I-H ГОСТ26798.1-96).

Вс – единицы консистенции Бердена