Техника разведки лабораторный практикум

использовании прибора Вика, задаются и регулируются лишь условия проведения эксперимента.

стеклянную пластинку 9. Началом схватывания называется промежуток времени от

момента затворения до момента, когда игла прибора Вика при погружении в цементный раствор не доходит до дна кольца на

1–2 мм.

Конец схватывания – это промежуток времени от момента затворения до момента, когда игла погружается в раствор не более чем на 1 мм.

Порядок работы с прибором Вика следующий:

1. На чистую пластинку с использованием консистентной смазки установить коническое кольцо со съемным бортом. Смазать внутреннюю поверхность кольца и пластинку машинным маслом. Не закрепляя винт, плавно подвести иглу прибора до

102

пластинки, установить указатель шкалы на «0» и закрепить винт. Поднять стержень с иглой в верхнее положение до срабатывания защелки.

2.Цементный раствор заливают в кольцо вровень с наса-

женным бортом, перемешивают его в течение 0,5 мин и оставляют на воздухе при температуре 22±2 оС. Не позднее 1 ч 30 мин после затворения борт снимают с кольца, излишки цементного теста срезают ножом и производят первое погружение иглы. Перед погружением игла доводится до поверхности конуса, а затем плавно под весом стержня свободно погружается в цементное тесто. Глубина погружения считывается со шкалы, стержень с иглой извлекается, закрепляется в верхнем положении, игла очищается.

3.Последующие погружения иглы производятся через 15 минна новом месте пробыдорегистрации концасхватывания.

Водоудерживающая способность цементного раствора.

Цементный раствор, представляющий собой концентрированную водоцементную суспензию, должен обладать определенной водоудерживающей способностью, быть седиментационно устойчивым, т.е. не должен расслаиваться на твердую и жидкую фазы, в процессе цементирования не должно происходить водоотделения на границе с пористой средой. В противном случае

существенно снижается качество цементировочных работ в скважине.

Для определения водоотделения цементного раствора в статическом состоянии цементный раствор заливают в два мерных цилиндра объемом по 250 см3 каждый. Для предотвращения испарения жидкости мерные цилиндры сверху накрывают смоченной в воде фильтровальной бумагой, после чего их оставляют в покое на 2 ч. По истечении этого времени отделившуюся на поверхности цементного теста воду пипеткой отбирают в мерный цилиндр вместимостью 20 см3 и измеряют объем отделившейся воды.

103

Раствор считается устойчивым в седиментационном отношении, если водоотделение в статическом состоянии за 2 ч не превышает для разных типов цементов 7,5–10 мл.

Водоудерживающая способность цементного раствора на границе пористой среды (показатель фильтрации) может быть определена на приборе ВМ-6 при перепаде давления 0,1 МПа. Порядок работы на приборе ВМ-6 аналогичен определению показателя фильтрации буровых растворов.

Определение показателя фильтрации цементного раствора при заданном перепаде давления и температуре до +250°С и абсолютном давлении до 100 МПа проводится на установке УВЦ-2 или др.

12.3.Порядок выполнения работы

1.В соответствии с предложенной рецептурой рассчитать необходимое количество сухого цемента, воды и химических добавок для приготовления 2 дм3 цементного раствора.

2.Цемент и химические реагенты отвешивается на весах с точностью до 0,5 г. Вода отмеряется по объему с помощью мерного цилиндра с точностью 0,5 см3. При объемном дозировании минерализованной воды следует учитывать ее плотность.

3.Подготовить приборы для определения параметров цементного раствора: ареометр АГ-3ПП или рычажные весы, конус КР-1, прибор Вика с конусом, два мерных цилиндра емкостью 250 см3, консистометр ZМ-1002.

4.Приготовить к работе форму с насадкой для изготовления образцов балочек.

5.Приготовить цементный раствор по изложенной выше методике.

6.Определить плотность полученногоцементногораствора.

7.Определить растекаемость цементного раствора.

8.Залить конус прибора Вика испытуемым цементным раствором для определения сроков схватывания.

104

9.Залить цементный раствор в стакан прибора ZМ-1002, установить его на место. Включив электродвигатель и нагрев, добиться необходимого теплового режима исследования времени загустевания. Следя за показаниями прибора, измерить время загустевания цементного раствора.

10.По истечении часа после затворения срезать излишек теста с конуса прибора Вика и произвести первое измерение погружения иглы. Дальнейшее погружение производить через 15 мин до регистрации начала схватывания.

11.Оформить отчет о работе.

105

Лабораторная работа № 13 ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Цели работы: изучение приборов и методов испытаний цементного камня из тампонажных растворов, применяемых для производства цементировочных работ в нефтяных и газовых скважинах, исследование основных свойств цементного камня.

13.1. Приготовление образцов цементного камня для исследования

Свойства цементного камня находятся в зависимости от режима его твердения, который определяется влажностью, температурой, давлением, агрессивностью окружающей среды. Желательно, чтобы режим твердения экспериментальных образцов цементного камня был максимально приближен к условиям скважины.

Температура окружающей среды при твердении образцов цементного камня из тампонажных цементов для скважин с низкой и нормальной температурой составляет 22±2 оС.

Продолжительность выдерживания образцов цементного камня перед определением его свойств зависит от задач исследования. Если необходимо определить минимально допустимое время ОЗЦ, то выбирают несколько сроков испытания, приближающихся к предполагаемому или желательному времени ОЗЦ, например, через 12, 24, 36, 48 ч с момента затворения. При наблюдении за измерением свойств цементного камня во времени в агрессивных средах измерения производят после выдерживания образцов в течение 24 ч, 48 ч, 7 сут, 14 сут, 28 сут, 3 мес, 6 мес, 1 года.

Сроки проведения измерений должны соблюдаться в течение первых 24 ч с точностью ± 1 ч, 48 ч – с точностью ± 2 ч, 7, 14 и 28 сут – с точностью до 12 ч, при более длительных сроках выдерживания допустимы отклонения не более 2 сут.

106

Прочность цементного камня принято характеризовать временным сопротивлением сжатию, растяжению или изгибу. Для этого цементный камень изготавливают в виде образцов, которые испытывают на прочность, т.е. определяют величину напряжения, соответствующую разрушению образцов. При изготовлении образцам придается форма, удобная для данного вида испытания.

Результат, получаемый при испытании образцов, в сильной степени зависит от условий испытания, поэтому их строго выдерживают. Для получения воспроизводимых результатов образцы цементного камня следует испытывать охлажденными до комнатной температуры и полностью насыщенными водой. Если образцы до определения прочности выдерживались при комнатной температуре, то их испытывают немедленно по извлечении из воды, обтерев поверхность. Если же образцы твердели при повышенной температуре, то перед испытанием их необходимо охладить в воде до комнатной температуры. Скорость охлаждения должна быть не более 1 оС в 1 мин.

При определении прочности образцов цементного камня важное значение имеет скорость нагружения. При испытании на сжатие она должна быть около 20 кг/см2 в 1 с, на растяжение и изгиб – 1 кг/см2 в 1 с.

Для испытания на изгиб образцы цементного камня изготовляют в виде балочек (призм). Балочки должны иметь размеры 40×40×160 мм с допустимым отклонением ± 0,02 мм. Для получения образцов-балочек используют разъемные формы с насадками (рис. 13.1).

Формы собирают, и внутреннюю поверхность стенок и поддона смазывают машинным маслом. Стыки наружных стенок друг с другом и с поддоном формы промазывают снаружи тонким слоем солидола или другой густой смазкой. На собранную форму устанавливают насадку и промазывают снаружи густой смазкой стык между формой и насадкой.

107

Вместо штыкования желательно применять уплотнение на встряхивающем столике. Встряхивание продолжают не менее 3 мин. Через 1 ч насадку снимают, избыток раствора срезают смоченной в воде деревянной или металлической линейкой.

Образцы в формах помещают в ванну (рис. 13.2) с гидравлическим затвором (с постоянной температурой и высокой влажностью воздуха) и выдерживают 24±2 ч. Затем образцы осторожно расформировывают, маркируют и укладывают в горизонтальном положении в ту же ванну с водой таким образом, чтобы они не соприкасались друг с другом. Температура воды хранения при стандартных испытаниях для образцов, приготовленных из портландцемента для низких и нормальных температур, – 22±2 оС, для образцов, приготовленных из портландцемента для повышенных температур, – 75±3 оС. Воду меняют соответственно через 14 и 6 сут. По истечении срока хранения образцы охлаждают (если это необходимо), вынимают из ванны, вытирают насухо и испытывают не позднее чем через 15 мин.

13.2. Определение прочности цементного камня при изгибе

Определение предела прочности при изгибе производится с помощью разрывных машин различного типа с максимальным усилием обычно не более 5 кН. Чаще всего применяются разрывные машины рычажного типа – прибор Михаэлиса, МИИ100, машина 2035 П-О5, машины «Tecnotest» и др.

Определение предела прочности цементного камня при изгибе сиспользованием испытательной машины«Tecnotest».

Испытательная машина «Tecnotest» (рис. 13.3) позволяет испытывать образцы цементного камня при сжатии, изгибе и на разрыв при максимальной сжимающей нагрузке до 50 кН. Для этого прибор может комплектоваться различными испытательными оснастками 4 и датчиками нагрузки 3.

109