Рубежный контроль

Преподаватель выдает каждому студенту 2 вопроса из перечня вопросов к защите лабораторной работы №1, 2. Правильный ответ оценивается определенной суммой баллов и засчитывается преподавателем как защита выполненной лабораторной работы.

Вопросы для предварительной подготовки к защите лабораторной работы №1, 2:

1. Какие показатели свойств буровых растворов относятся к основным.

2. Как измеряется плотность буровых растворов.

3. Как измеряется условная вязкость.

4. Что такое показатель фильтрации.

5. Как измеряется показатель фильтрации.

6. Что такое СНС.

7. Как определяется статическое напряжение сдвига.

8. Как измеряется величина рН.

9. Каково назначение буровых растворов.

10. Как классифицируются буровые растворы.

11. Что такое глины и чем они характеризуются.

12. В чем особенность модифицированных глин.

13. Что такое глинопорошки и каковы их характеристики.

14. Назначение и характеристики утяжелителей.

15. В каких условиях применяются наполнители.

16. Как классифицируются химические реагенты.

17. Какие смазочные добавки применяются в бурении.

18. Какие реагенты-пеногасители используются в бурении.

19. Назначение УЩР.

20. Область применения КМЦ.

21. Назначение крахмальных реагентов.

22. Какие марки КССБ применяются в бурении.

Лабораторная работа №3. Приготовление цементного раствора и измерение растекаемости, плотности

Цементирование – это технологическая операция при бурении скважин, вызванная необходимостью закрепить обсадную колонну в ее стволе, изолировать вскрытые скважиной водо-, нефте- или газосодержащие горизонта друг от друга и от дневной поверхности.

Основная задача цементировочных работ – заполнение зазора между стенкой скважины и колонной обсадных труб цементным (тампонажным) раствором, превращающимся в непроницаемый, прочный цементный камень.

Процесс приготовления цементного раствора, то есть смещение цемента с жидкостью, называют затворением.

Свойства цементного раствора и образующегося из него цементного камня существенно зависят от соотношения твердого и жидкого компонентов. Относительным водосодержанием (или водоцементным отношением – отношение массы воды к массе твердой фазы, взятые для затворения раствора).

Для успешного цементирования используемый цементный раствор должен быть легко прокачиваемым в течение времени, необходимого для этого процесса. При затвердевании раствора в затрубком пространстве должен сформироваться непроницаемый прочный и долговечный цементный камень, имеющий надежное сцепление с обсадной колонной и со стенками скважины.

При приготовлении (затворении) цементного раствора необходимо строго придерживаться заданной рецептуры. Для этого следует: отобрать среднюю пробу цемента; точно выдержать заданное водоцементное отношение; тщательно по общепринятой методике перемещать цемент с водой.

Обычно цементные растворы затворяют на пресной питьевой воде. Количество воды для затворения раствора рассчитывают, исходя из необходимой массы сухого цемента и заданного водоцементного отношения.

Для последовательного измерения растекаемости и плотности затворяют 500 г цемента. На 500 г цемента следует взять воду в количестве 500x0,48 = 240 г (водоцементное отношение – 0,48). Воду взвешивают на весах или отмеривают с помощью мерного цилиндра.

Приготовляют (или затворяют) раствор вручную или механическим способом. Затвороние вручную производится в сферической чашке с помощью специальной лопатки (рис. 13). Отвешенное количество цемента высыпают в чашу, в цементе делают углубление, в которое в один прием вливают нужный объем воды. Воду и цемент сначала осторожно перемешивают лопаткой, а после того как вода впитается цементным порошком и весь цемент будет увлажнен, смесь энергично растирают лопаткой, медленно вращая чашку вокруг ее оси. Затворение продолжается в течение 3 мин, считая от момента вливания воды в цемент. При перемешивании необходимо следить за тем, чтобы цемент пересыпался, а вода не разбрызгивалась. В противном случае неизбежны комки: цементный раствор не будет иметь заданного водоцементного отношения.

Рис. 13. Сферическая чашка и лопатка.

Цементный раствор можно затворить механическим способом, применив пропеллерную мешалку с емкостью бачка < 2 л. Частота вращения мешалки должна быть регулируемой от 0 до 50 c^-1. В мешалку вливают отмеренное количество воды. Бачок закрывают крышкой и включают двигатель сначала с малой частотой вращения, а через воронку постепенно высыпают отвешенное количество цемента. После того как засыпан весь цемент, раствор перемешивают при максимальной частоте вращения. Продолжительность перемешивания – 3 мин с момента засыпки последней порции цемента.

Методика измерения растекаемости

Растекаемость измеряют с помощью прибора, называемого конусом АзНИИ. Прибор состоит из усеченного конуса, устанавливаемого в центр шкалы, на которой нанесены концентрические окружности и обозначены их диаметры. Двумя регулировочными винтами шкалу устанавливают в горизонтальное положение, для чего в центре шкалы вмонтирован уровень.

Методика выполнения работы. Для определения растекаемости используют следующие материалы и аппаратуру:

• испытуемый цемент;

• жидкость затворения, конус АзНИИ (рис. 14);

• чашку с лопаткой или механическую мешалку для приготовления раствора;

• весы торговые циферблатные или чашечные с разновесом;

• цилиндр стеклянный мерный емкостью 250 см³; секундомер.

Для измерения растекаемости достаточно приготовить 250 см³ цементного раствора. После 3-минутного перемешивания приготовленный раствор наливают в конус вровень с верхним торцом. Затем конус без промедлений поднимают вверх. Цементный раствор растекается по стеклу, покрывающему шкалу. С помощью концентрических окружностей шкалы и нанесенной на ней градуировки снимают четыре отсчета. По ним с точностью до 0,5 см вычисляют средний диаметр круга расплыва, который и характеризует растекаемость раствора. Для получения воспроизводимых результатов необходимо, чтобы внутренняя поверхность конуса и стекло перед измерением были чистыми и сухими. Конус после заполнения раствором должен быть моментально поднят. Цементный раствор считают достаточно подвижным, если его растекаемость равна не менее 18 см. Растекаемость зависит от тонкости помола цемента. Увеличить ее можно повышением водоцементного отношения или введением в раствор реагента-понизителя вязкости (пластификатора).

Рис. 14. Конус АзНИИ.

Методика измерение плотности цементного раствора

В промысловой и лабораторной практике плотность измеряют ареометрами АГ-1, АГ-2 или АГ-ЗПЛ, позволяющими определять относительную плотность испытуемой жидкости. Для измерения используют следующие материалы и аппаратуру:

• цемент;

• жидкость затворения;

• ареометр АГ-1 или подобный в комплекте с ведерком для воды.

Перед измерением плотности цементного раствора следует проверить правильность показаний ареометра путем измерения плотности пресной воды. Если прибор исправлен, в стакан и сосуд налита чистая пресная вода, ареометр погрузится в сосуд до отметки на шкале 1.00, что соответствует плотности воды 1000 кг/м³.

Для определения плотности необходимо приготовить 400 см³ цементного раствора. Стакан прибора заполняют раствором, к нему присоединяют шкалу-поплавок. Выдавленный поплавком избыток цементного раствора смывают с поверхности прибора водой. Опустив прибор в ведро с пресной водой, по отметке на шкале ареометра против уровня воды в сосуде можно определить относительную плотность цементного раствора.

Снизу к стакану прикреплен съемный груз, ареометром можно пользоваться для измерения плотности раствора не более 1800 кг/м³. При более высокой плотности необходимо снять груз, а отсчет величины плотности брать по большей (правой) шкале.