【正文】 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表示： 表 3 7模擬運(yùn)輸測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果 西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 33 水泥漿類(lèi)型 密度 流變參數(shù) 沉降穩(wěn)定性 g/cm3 常溫 93℃ （放置 2h） 半大樣 灰罐車(chē)上部 2.72 //271/153/12/8 /293/215/125/13/9 灰罐車(chē)下部 2.72 //268/150/10/8 立式灰罐 2.74 //270/150/11/9 /211/125/72/7/4 超高密度水泥漿 體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 34 圖 38 混灰前小樣稠化時(shí)間曲線(xiàn)（ ， 96℃ 94MPa 60min）235min/80BC 圖 39 混灰后半大樣稠化時(shí)間曲線(xiàn)（ ， 96℃ 94MPa60min）214min/80BC 0 : 0 0 0 : 3 0 1 : 0 0 1 : 3 0 2 : 0 0 2 : 3 0 3 : 0 0T i m e ( H H : M M )0255075100125150175200225250Temperature (癈)020406080100120140160180200Pressure (MPa)0102030405060708090100110Consistency (Bc) 圖 310 試打后大樣稠化時(shí)間曲線(xiàn)（ ， 96℃ 94MPa60min） 175min/80Bc 由于本次室內(nèi)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)優(yōu)化了加重材料的顆粒級(jí)配，這樣水泥與加重材料達(dá)到完美的緊密堆積，混合樣整體均勻性好；運(yùn)輸過(guò)程對(duì)灰樣有一定的影響，上下部密度差為 ，但經(jīng)過(guò)運(yùn)輸后將大樣灰倒到立式灰罐后密度與小樣差只有，完全在可控范圍內(nèi)；混。 大樣灰完成混配后取樣進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 配方 1 1372g 大樣灰 +24g 降失水劑 DZJY+ 分散劑 DZS+ 緩凝劑DZHO+300g水 基本性能： 密度 g/cm3 流動(dòng)度 22cm 常溫流變性能： ＞ 300/＞ 300/242/133/10/6 93℃養(yǎng)護(hù)后流變性能： ＞ 300/256/183/102/11/7 沉降穩(wěn)定性（ 2h）： API 失水： 2=33ml 稠化實(shí)驗(yàn)： 96℃ 60min 85Mpa 超高密度水泥漿 體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 32 圖 36 DZS+DZHO=288min 圖 37 DZS+DZHO=214min 考慮本次現(xiàn)場(chǎng)試配密度為 g/cm3，而大樣灰是 g/cm3的配方，室內(nèi)用此灰樣配方配制 g/cm3水泥漿，測(cè)定其性能變化： 配方 2 1372g 大樣灰 +24g 降失水劑 DZJY+ 分散劑 DZS+ 緩凝劑DZHO+320g水 基本性能： 密度 g/cm3 流動(dòng)度 ＞ 23cm 常溫流變性能： ＞ 300/299/209/113/11/7 93℃ 養(yǎng)護(hù)流變性能： 269/145/97/49/4/3 沉降穩(wěn)定性（ 2h）： 實(shí)驗(yàn)分析說(shuō)明： 本次混灰由于總結(jié)以前經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，混灰一次成功，半大樣與前期室內(nèi)小樣完全一致，基本性能差別不大，而采用大樣灰配制 g/cm3密度水泥漿從在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)驗(yàn)情況來(lái)看，高密度灰樣降 g/cm3流變 性能上有較大的改善，對(duì)高密度體系而言，水灰比的增加對(duì)沉降穩(wěn)定性影響較大，但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，常溫配制后水泥漿靜置 2小時(shí)后上下密度差僅為 g/cm3，在允許范圍之內(nèi)。 表 3 5 序號(hào) 密度 流變參數(shù) API失水 稠化時(shí)間 沉降穩(wěn)定性 抗壓強(qiáng)度 流動(dòng)度 配方1 2.75g/cm3 常溫：/289/203/115/16/13 32ml 235min 75 ℃/48h MPa 22cm 93 ℃ ：/224/164/95/12/9 配方2 2.75g/cm3 常溫：/265/183/105/9/7 36ml 233min 75 ℃/48h Pa 23cm 93 ℃ ：/225/148/75/6/4 附： 配方 1 ：夾江 JJG+105%加重鐵粉 +45%氧化赤鐵礦 +90%超細(xì)鐵礦粉 +3%增強(qiáng)劑 +6%降失水劑 DZJY+2%分散劑 DZS+1%緩凝劑 DZHO+75%H2O 配方 2 ： 夾江 JJG+110%加重鐵粉 Fe+45%氧化赤鐵礦 +90%超細(xì)鐵礦粉 +3%增強(qiáng)劑 + 6%降失水劑 DZJY+ 2%分散劑 DZS+1%緩凝劑 DZHO+78%H2O 實(shí)驗(yàn)條件： 96℃ 94MPa60min 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： 經(jīng)過(guò)調(diào)整后的密度為 ，配方 2 是嘗試增加水灰比改善流動(dòng)性能的嘗試，從結(jié)果上看水灰比增加了同時(shí)相應(yīng)地也必須加大加重材料的用量，與配方 1相比雖然在流動(dòng)性能上要好，但在沉降穩(wěn)定性和強(qiáng)度方面都要差些，因此 還是優(yōu)先采用配方 1后在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中調(diào)整。 ②自動(dòng)混漿系統(tǒng)上對(duì)攪拌裝置，密度控制裝置等針對(duì)超高密度體系配注情況請(qǐng)廠(chǎng)家來(lái)協(xié)助調(diào)整相關(guān)參數(shù)設(shè)置，盡量滿(mǎn)足超高密度體系配注要求。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)供灰壓力、排量等確定提供相關(guān)的參考。采用車(chē)載空壓機(jī)供壓，這樣可確保供氣量和供氣壓力穩(wěn)定。 后從灰罐車(chē)中上下兩點(diǎn)取樣，測(cè)試密度差，檢驗(yàn)大樣灰樣的沉降穩(wěn)定性。 ⑥混好后大樣灰取樣測(cè)試，至少取 3個(gè)點(diǎn)，檢測(cè)加重水泥材料混配情況。 ④采用加大混配供氣壓力（計(jì)劃灰?guī)旎彀枵緝蓧猴L(fēng)機(jī)同時(shí)開(kāi)啟供氣），加大混配能量保證水泥與外摻料特別是加重材料混合均勻。 ②考慮到袋裝加重材料的計(jì)量及混灰等損耗情況，混灰時(shí)相應(yīng)地附加總量的 5%～超高密度水泥漿 體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 28 8%加重 材料以補(bǔ)全損耗。 分析認(rèn)為第一次試配沒(méi)有達(dá)到目的主要原因是加重水泥氣化不夠，導(dǎo)致高比重的加重材料吹不出來(lái)，且加重材料混配時(shí)沒(méi)有考慮袋裝加重材料的計(jì)量損耗，水泥漿半大樣密度也與室內(nèi) 小樣配方密度有些差距?；夜捃?chē)自帶的壓縮機(jī)的初始供氣壓力最高是 ，而且供氣量較小，不能保持供氣壓力，供氣后氣壓下降到 。 ，這樣可簡(jiǎn)化施工流程。 水泥車(chē)下灰困難，施工中，氣壓難以保證 ，施工后，灰車(chē)上剩下大約 ； ，但是從灰罐車(chē)?yán)锶〕龅乃鄿y(cè)得密度分別是 ，與實(shí)驗(yàn)室半大樣灰測(cè)試結(jié)果差別不大。 試混配結(jié)果： 水泥車(chē)上顯示最高密度為 ，但泵車(chē)接近嗆死，地面測(cè)量最高 g/cm3。 根據(jù)前期準(zhǔn)備情況，在工程服務(wù)公司污水處理站進(jìn)行了高密度水泥漿模擬試打，用灰罐車(chē)自帶的壓縮機(jī)提供動(dòng)力氣源，采用雙機(jī)雙泵水泥車(chē)混制水泥漿，水泥漿密度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，直接泵入污水池，現(xiàn)場(chǎng)配水 3方。取樣測(cè)試上部是下灰車(chē)返回后直接在罐頂去灰，測(cè)試密度為 ，密度差 ，下部灰是吹入成品罐后取樣，由于大樣灰量較少，可能取不到完全罐底灰樣，可能是整體的灰樣，測(cè)試結(jié)果是 ，符合要求。 同時(shí)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)通過(guò)額外附加 8%加重材料測(cè)試密度可以達(dá)到設(shè)計(jì)值 ，這同時(shí)也為以后進(jìn)行大樣混配提供參考。 取混好的大樣灰進(jìn)行室內(nèi)復(fù)核實(shí)驗(yàn)，具體加量如下所示 西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 25 表 3 3現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)配方 項(xiàng)目 大樣灰 降失水劑 % 分散劑 % 緩凝劑 % 水 % 加量 1000g(含 400g 純水泥 ) 6 75 注：水樣為實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水，大樣灰（取自 153基地灰罐）所有相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料均取自固井 153基地，所有的加量均為純水泥的質(zhì)量百分比 實(shí)驗(yàn)考察結(jié)果如下： 密度： 流動(dòng)度：大于 22cm API失水： 34ml 自由水： % 常溫流變性（六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)讀值）： //285/155/16/10 高溫（ 93℃ )流變性（六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)讀值）： //235/130/13/8 沉降穩(wěn)定性： g/cm3 頂部強(qiáng)度 70℃ 48h= 稠化時(shí)間：初稠： 20BC， 242min/80BC ，稠化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖 3 2 圖 3 2 半大樣稠化時(shí)間曲線(xiàn)（ ， 96℃ 94MPa 60min） 由于混灰密度未達(dá)到設(shè)計(jì)密度，室內(nèi)通過(guò)減少水灰比進(jìn)行了調(diào)整實(shí)驗(yàn)，配方如下： 表 3 4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)配方 項(xiàng)目 大樣灰 降失水劑 ,% 分散劑 ,% 緩凝劑 ,% 水 ,% 加量 1000g(含 400g 純水泥 ) 6 70 實(shí)驗(yàn)考察結(jié)果如下： 超高密度水泥漿 體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 26 密度： 流動(dòng)度： 21cm API失水： 30ml 自由水： % 常溫流變性（六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)讀值）： ///191/16/10 高溫（ 93℃ )流變性（六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)讀值）： //243/128/11/8 沉降穩(wěn)定性： g/cm3 頂部強(qiáng)度 70℃ 48h= 稠化時(shí)間：初稠： 25BC， 232min/80BC 圖 3 3 半大樣稠化時(shí)間曲線(xiàn)（ ， 96℃ 94MPa 60min） 大樣灰混配取了兩個(gè)點(diǎn)密度均為 ，與理論密度 ，分析主要原因認(rèn)為，由于加重材料均為袋裝，廠(chǎng)家在重量上與標(biāo)示有所差距，現(xiàn)場(chǎng)混灰確實(shí)沒(méi)考慮存在此類(lèi)問(wèn)題，并沒(méi)有進(jìn)行附加，這樣就造成整體上加重材料加量不足，密度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)值。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)情況，可以考慮進(jìn)行下一步高密 度水泥漿水泥干灰大樣混配，按照討論初步試配 5 m3水泥漿的干灰數(shù)量，具體相關(guān)材料數(shù)量如下表示 表 3 2 現(xiàn)場(chǎng)混灰材料具體用量 材料名稱(chēng) 所占比例 用量 規(guī)格 數(shù)量 備注 高密度水泥漿 5m3 ρ=/cm3 Fe(400) 95% 25kg/袋 228袋 干混材料 Fe2O3(500) 45% 25kg/袋 108袋 Fe2O3(1200) 90% 25kg/袋 216袋 MSi % 20kg/袋 9袋 降失水劑DZJY % T 50 kg/捅 10捅 分散劑DZS % T 25kg/袋 6袋 緩凝劑DZHO % T 20kg/捅 6捅 由于超高密度水泥漿的優(yōu)選的加重材料比重較大，干混材料的混配特別是加重材料的配合尤其困難，混配不好就會(huì)出現(xiàn)密度不均等問(wèn)題，這樣水泥漿體系整體性能無(wú)法保證，為解決這些難題，項(xiàng)目組詳細(xì)討論制定方案：干灰混配時(shí)首先設(shè)計(jì)采用計(jì)量小批量混合，采用加料罐袋裝水泥墊底，“疊餡餅”方式， 本次共需水泥3T，采用每 ，其次嘗試采用加大混配氣管壓力，加大混配能量保證水泥與外摻料、外加劑混合均勻。 （ 3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中稠化曲線(xiàn)比較平緩，初始稠度均在 30Bc以下，特別是換夾江水泥后可能由于夾江 G級(jí)水泥的顆粒較粗一些，更符合級(jí)配要求，水泥漿初始稠度流動(dòng)性更好，稠化時(shí)間過(guò)渡較快，見(jiàn)圖 31。 （ 2）該高密度水泥漿體系配方 93℃養(yǎng)護(hù)后漿體流動(dòng)性能良好，而且上下密度差為 ?？疾炫浞饺缦卤硭?。期間經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)整優(yōu)化水泥漿配方及相關(guān)措施，前期共進(jìn)行了兩次試混配情況，達(dá)到了預(yù)期的目的。 第 3章 超高密度水泥漿試混配 實(shí)驗(yàn)研究 鑒于國(guó)內(nèi)并沒(méi) 有高于 ，且相關(guān)固井設(shè)備密度控制系統(tǒng)都沒(méi)高過(guò) 。 結(jié)合前期的實(shí)驗(yàn)情況，首先對(duì)高密度加重材料的級(jí)配比例進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)分散劑 DZS 和緩凝劑 DZH1 的效果進(jìn)行了考察，并對(duì)高密度水泥石在高溫高壓條件下的強(qiáng)度發(fā)展進(jìn)行了研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，液態(tài)分散劑 DZS對(duì)高固相的水泥漿分散效果不佳，應(yīng)改用固態(tài)分散劑效果更好。性能均滿(mǎn)足固井工程性能設(shè)計(jì)要求。 圖 25 還原鐵粉加量較大的情況下的水泥石試樣照片 附 稠化曲線(xiàn)圖（實(shí)驗(yàn)條件 100℃ 60min 85MPa） ： 西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 17 圖 26 密度 g/cm3 稠化時(shí)間 411min 圖 27 密度 g/cm3 稠化時(shí)間 266min 圖 28 密度 g/cm