Тампонажных растворов

Цель работы. Определить консистенцию тампонажной смеси.

Консистенция тампонажных растворов, применяемых при цементировании нефтяных и газовых скважин, характеризует время их загустевания.

Консистометр ZM1002 (рис.20) предназначен для определения времени загустевания (консистенции) тампонажных растворов, применяемых при цементировании нефтяных и газовых скважин с динамической температурой на забое до 95° С.

Консистометр работает в автономном режиме под управлением микропроцессорной системы. В диалоговом режиме оператор устанавливает параметры, необходимые для испытания тампонажных растворов. Результаты испытаний могут быть переданы через интерфейс RS 232 на персональный компьютер для печати, сохранения в архиве или обработки программами пользователя.

Диапазон определения консистенции - от 0 до 100 единиц консистенции (1 е.к. = 1 Be, Be - единица консистенции Вердена).

Частота вращения рамки измерительной в цементном растворе - (150±1) об/мин. Программно можно задать частоту вращения от 10 до 150 об/мин.

Принцип действия консистометра основан на определении крутящего момента, создаваемого на лопастном устройстве (рамке) тампонажным раствором при его загустевании, при вращающейся с заданной скоростью рамкой.

Крутящий момент на лопастном устройстве воспринимается датчиком момента, который преобразует момент в ШИМ-сигнал. По величине ШИМ-сигнала производится измерение крутящего момента в единицах консистенции.

За единицу консистенции (е.к.) принимается консистенция раствора, создающего момент 20 г·см. Измеренное значение момента (е.к.) отображается на индикаторе.

Нагрев пробы тампонажного раствора в стакане производится инфракрасными излучателями с заданной скоростью нагрева до достижения заданной оператором температуры. Выход на температурный режим разогрева с заданной скоростью осуществляется с задержкой около 5 минут. Это связано с теплоёмкостью стакана с пробой раствора. В дальнейшем температура автоматически поддерживается до завершения испытания. Прибор завершает испытание при достижении заданного оператором значения консистенции раствора. При этом выключаются нагрев и вращение стакана с пробой, а также подается звуковой сигнал.

Задание значений: температуры, скорости нагрева и консистенции производится оператором перед проведением испытания.

Введенные оператором параметры испытания (скорость нагрева, температура и консистенция) запоминаются во внутренней энергонезависимой памяти.

Консистометр позволяет записывать в эту же память текущие значения температуры и консистенции в ходе испытания через, заданные оператором, промежутки времени - от 0,1 до 9,9 мин.

Порядок выполнения работы. Заполнить стакан пробой тампонажного раствора до кольцевой риски во внутренней части стакана - примерно 18 мм. от верхней кромки.

На хвостовик измерительной рамки надеть диск из стеклотекстолита и вставить ее в верхнюю часть измерительного блока - поворачивая измерительную рамку вокруг оси; зафиксировать её.

Стакан с пробой вставить в нижнюю часть измерительного блока и повернуть его вокруг оси до фиксации.

Верхнюю часть измерительного блока, с установленной в нём измерительной рамкой, осторожно соединить с крышкой стакана с пробой, опустив измерительную рамку в стакан.

После включения электропитания консистометр переходит в режим готовности, при этом на индикаторе высвечиваются параметры.

В этом режиме можно поменять любой из параметров отображаемый в четырёх строках индикатора. Для этого кнопками «↑» или «↓» подвести курсор к изменяемому параметру и нажать кнопку «ВВОД». При этом консистометр переходит в режим изменения параметра и справа от изменяемого параметра появляется мигающий курсор. Нажимая кнопку «←», удалить предыдущее значение и ввести новое. Если введённое значение не корректно, то на экране отобразятся допустимые значения.

Если значения, установленные в предыдущем испытании, приемлемы, то приступите к проведению испытания, нажав кнопку «ПУСК». При этом на индикаторе будут отображаться текущие параметры испытания.

Испытание будет продолжаться до того момента, пока значение консистенции не достигнет установленного оператором, значения (отображается в скобках - с права от текущего значения).

Испытание можно прервать в любой момент времени, нажав кнопку «СТОП». В этом случае отключится нагреватель, и электродвигатель прекратит вращение.

После проведения испытаний необходимо незамедлительно очистить стакан с пробой от испытываемого раствора. Задержка может привести к отвердению цементного раствора и повреждению измерительной рамки при механической очистке стакана.

Для просмотра результатов испытаний необходимо нажать кнопку «МЕНЮ». Перемещая курсор кнопками «↑» или «↓» выбрать режим «Трассировка памяти» и нажать кнопку «ВВОД».

Внутренняя память консистометра организована как кольцевой буфер на 245 шагов записи. При заполнении всего объема буфера, консистометр продолжает испытания, затирая информацию, записанную в начале испытаний. После проведения испытаний информация в памяти всегда доступна во временном окне, укладывающемся в объеме буфера, от некоторого момента времени до завершения испытаний.

Консистометр КЦ-5 (рис.21), представляющий собой своеобразную механическую мешалку, состоит из стакана для цементного раствора 1 приводимого во вращение электродвигателем 3 и рамки с лопастями 2, помещаемой внутрь стакана. При вращении стакана, заполненного цементным раствором, между раствором и лопастями возникают силы трения, приводящие к повороту рамки и закручиванию калиброванной пружины.

Шкала консистометра 9 градуирована либо в единицах консистенции, либо в градусах, соответствующих углу закручивания измерительной пружины. В последнем случае к консистометру прилагают тарировочную кривую с зависимостью между углом за
кручивания пружины в градусах и единицам консистенции (Па×с).

Время, в течении которого условная вязкость образца тампонажного раствора достигает - 30 условных единиц консистенции от начала его перемешивания, называют временем загустевания.

Начальную консистенцию тампонажного раствора определяет через 20 мин. испытания. Цементный раствор считается достаточно подвижным, если его начальная консистенция не превышает 10-15 у.е.

Порядок выполнения работы. При подготовке консистометра к эксперименту следует провести его холостой пуск. В рабочем положении 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 у.е.);

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

Стакан фиксируется в рабочем положении с помощью байонетного замка;

Сснаружи устанавливают электронагревательное устройство, заполненное необходимым количеством воды;

Время от момента затворения тампонажного материала до момента пуска прибора должно пройти не более 5 мин;

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 вмин.;

После включения электродвигателя и системы нагрева через каждые 5 мин, записывают температуру раствора и показания по шкале прибора;

Процесс измерения заканчиваются при достижении консистенции раствора 50 у.е. В расчет принимается время от момента включения привода стакана (при условном нуле равном 5 у.е.) до момента достижения основной вязкости 35° ВУ Точность расчета ±5 мин.

Обработка результатов и их представление. Отчет по лабораторной работе должен быть набран при помощи ПК, распечатан на листе формата А4 и содержать следующие разделы: цель работы; описание аппаратуры и материалов; результаты работы.