钻井工程实验指导书修改模板Word文件下载.docx
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1.实验仪器设备示意图(如图1)
2.压模(如图2)
图1仪器设备示意图图2压膜结构
圆柱体压模用高强度钢制成胚体后嵌入硬质合金锥,将硬质合金锥磨成柱体(尺寸如图所示)d=1.2~2.5mm,使压模与岩石的接触面积始终不变,便于计算岩石的抗压与极限强度-硬度值。
要求压模的两端绝对平行,硬质合金应垂直地镶入胚体中,经研磨后的柱体,必须用读数显微镜测出直径的准确数据。
3.硬度计
由底座、液缸及活塞、支柱、横梁组成,并可固定位移传感器、压力传感器、压模及岩样。
4.加压系统
用活塞式手摇液压泵给液缸加压力液,使活塞上升并使压模加压力给岩样,管路中装有压力表以观察压力的变化。
5.位移计
位移计固定在硬度仪的横梁上,用它测量压模压入岩样的深度,将机械位移量转换成电量。
6.压力传感器
将所加压力的物理量转换成电量。
7.函数记录仪
由位移计、压力传感器输入的信号经放大、相敏、检波、滤波的电信号输给函数记录仪。
四、实验步骤
1.岩样制备
将岩样(岩心)切磨成成正方(圆柱)体,其高度不小于50mm,被测面积不小于40×
100mm,被测两端面应加以研磨,使岩样平滑且相互平行(直径50mm的岩样两端面不平行不应超过0.5mm)。
岩样制备后应在100°
C的烘箱中烘干2~2.5小时,然后放在干燥器内备用。
2.用读数显微镜读出压膜压头直径,记录压头直径。
3.打开无纸记录仪,将岩样置于硬度仪的活塞上面,顺时针转动手摇油泵,活塞缓慢上升,使岩样与压力传感器位移传感器接触。
当记录仪有压力变化时,停止转动手摇泵,此时,记录位移与压力的值作为初始值。
4.继续加载直到岩样破碎,该点测试完毕,卸载。
5.移动岩样,使两点之间的距离大于10cm,按步骤3操作,作出第二点的曲线,关闭记录仪。
每块岩样做2~3次。
6.从记录仪中导出数据,在计算机上进行数据处理。
(根据处理的数据画出岩石应力应变曲线,并计算岩石的硬度及塑性系数。
)
7.数据导出及处理方法:
1)从记录仪向U盘导出数据步骤:
按记录仪中的菜单键→组态菜单→组态密码→确定→通讯组态→确定→屏幕显示:
数据正在传输,等数据传输结速后,退出菜单,关闭记录仪。
2)数据库和数据表的建立:
在计算机中,打开应用程序软件→数据库菜单→数据库管理→点击数据库名称→添加数据表→输入数据表名称,数据表建立完毕。
3)从U盘向计算机导出数据方法:
应用程序菜单→读取U盘文件→选数据库名称及数据表→开始读取U盘数据。
4)从数据库及数据表向EXCEL文档传输数据:
选取数据库及数据表名称→给出放置通道1、通道2数据的EXCEL文档名称,分别导出通道1、通道2数据。
五、实验数据处理
1.根据每点作出的曲线求出岩石硬度Py
其中:
P—岩石在破碎时所加载荷,单位牛顿;
S—压模面积,单位平方米。
2.求塑性系数
图3岩石应力应变曲线
AF—岩石破碎前耗费的总功,相当于面积OABCO;
AE—弹性变形功,相当于面积OEDO。
3.将所试验各点的Py值及K值进行平均得出该岩样的硬度及塑性系数。
实验2岩石可钻性测定
熟悉仪器操作,掌握实验原理及数据处理方法。
二、实验仪器设备
岩石可钻性测定仪,秒表。
三、实验原理
根据钻速方程V=KNWa当钻头转速N及钻压W恒定时,钻速V仅由反映岩石特性的系数K和a确定,V的数值定为岩石可钻性。
为了简化测量,将钻孔深度H固定,T=H/V钻孔时间T就是岩石可钻性。
1.试验前将试样放在温度设定为105℃~110℃的干燥箱内烘烤24小时;
2.选择好微型钻头,并将手轮上移至最上端,取下岩心支架、钻头和接屑盘并清扫干净;
3.装上接屑盘,将选择好的微型钻头安装在花键轴上端,安装时应注意钻头上键槽应对准花键轴上端的键。
安装好钻头后,应将岩心支架回归原位;
4.关闭所有钻进模式(PDC模式和牙轮模式),打开总电源,打开相应的钻井模式(PDC模式和牙轮模式),打开电机调速器上的电机开关,开动电机,调电机至规定转速(55转/分),然后关闭电机开关;
5.将准备好的试样放在岩心支架上,手轮下移,并稍用力夹紧岩样(如果钻头高出岩心支架,应在轻轻夹紧岩样的同时,逆时针转动小手摇泵手轮,卸掉液压系统压力)。
另外应特别注意,岩样的钻进面一定为平面。
并选择好相应的钻压砝码(牙轮钻头用两个砝码,PDC钻头只用一个下部大的砝码),放在砝码支架上;
6.转动手摇泵给活塞缸和储能器加压,先使钻头上移顶在岩样底面上,后顶砝码至最高点。
此时应特别注意观察压力表,不能使压力表超过0.9MPa!
然后,回摇手摇泵,使砝码下行,观察压力表,停摇手摇泵后,压力能够反弹至恒定值后即可;
7.待压力稳定后,按清零按钮,待位移、时间清零后,再按清零按钮复位。
然后打开电机开关进行实验;
8.当位移显示至规定值(牙轮模式2.6mm,PDC模式4mm),电机停转后立即关闭电机开关;
9.对钻进时间进行记录。
五、钻后操作
1.逆时针转动手摇泵手柄,先后使砝码和钻头下行至最底部,此时应注意:
当压力降至将近零点时,应缓慢卸压,不要使压力表承受过大负压!
2.松开手轮,卸下岩样
3.取下岩心支架,抱住接屑盘外圈,向上同时取下接屑盘和钻头(注意:
不要直接抓着钻头向上拔出,以免撞伤手部!
)
4.清理后,将接屑盘和钻头装回原位
5.应及时对手轮和手摇泵丝杠、砝码支架活塞、液缸活塞、花键轴加油和维护,保证活动顺畅。
六、实验数据处理
实验次数
1
2
3
4
钻时(秒)
T
T平均
可钻性分级
Kd
注:
(取整)
实验3油井水泥浆性能实验
密度、流动度、滤失量、流变性称为油井水泥浆的基本性能。
经过本次实验,主要让同学们了解油井水泥浆基本性能的测定方法,掌握有关仪器的使用方法;
对油井水泥浆基本性能的指标范围产生一定的印象。
本实验包括以下内容:
油井水泥浆密度的测定;
油井水泥浆流变性能的测定;
油井水泥浆流动度的测定;
油井水泥浆滤失量的测定。
水泥浆密度计,旋转粘度计等。
三、实验步骤
1.测定水泥浆密度
由于地层的承压能力不同,在施工中必须控制水泥浆密度。
正常密度在1.78-1.98g/cm3范围内。
(使用加压液体密度计测量较好)。
(1)测定前,标定密度计。
将密度计浆杯中盛满水,盖好杯盖,擦净溢出的水,然后将其放在刀架上;
(2)移动游码至1.0处。
这时秤臂应呈水平状态;
如不准确应进行调整;
(3)标定之后将水泥浆倒入密度计内,盖好杯盖后擦去溢出的水泥浆。
放置于刀架上并调整游码,使秤臂呈水平状态。
读出秤臂上的数值,即水泥浆的密度。
单位为g/cm3。
2.测定水泥浆流变性能
液体的流变性是指液体在外力作用下所产主的流动和变形的特性。
即作用于液体的层间剪切应力与液体变形(流动)的特性。
不同类型的液体,其流变性是不一样的。
即使是同一类的液体,不同的温度和压力,以及外加剂加量和搅拌的方法都对液体的流变性能有较大的影响。
如粘滞性,切应力、触变性、剪切稀释性等等都属于液体的流变性能参数。
它是液体的自身属性。
水泥浆对环空钻井液的有效顶替,除了套管居中度、顶替排量、钻井液与水泥浆的静切力、密度差值外,顶替效率是一个重要因素。
当排量一定时,水泥桨流体的流动剖面取决于流动状态,而流动状态又取决于流变参数。
因此测量和调整水泥浆流变参数是施工设计的一个重要步骤。
了解水泥浆的流变性能及其它基本性能,对理解掌握固井工艺有很大好处。
具体操作如下:
(1)校正旋转粘度计。
打开旋转粘度计的开关,指示灯亮。
将调速旋扭钮调到低速档(电机转数为750r/min)。
变换变速手把,将转筒转速调至300r/min。
用浆杯盛清水进行测试,此时旋转粘度计刻度盘上的读值应为1毫帕秒(即旋转一格)。
若有误差,应进行调整;
(2)将刚搅拌过的水泥浆倒入样品杯刻线处(350ml)并立即放在托盘上。
上升托盘使液面恰到外筒刻线处,拧紧托盘手轮.
(3)迅速从600r/min、300r/min、200r/min,100r/min、6r/min、3r/min。
依次测定,注意换档!
并应在指针稳定时读数。
(4)实验后,关闭电源、松开托盆、移开量杯。
轻轻卸下外筒,相互不得擦伤,避免碰坏连接内筒的轴。
洗净外筒,并擦干上好外筒。
(5)整理数据,书写实验报告。