[发明专利]一种胶凝态水泥浆渗透率的测试方法

摘要

本发明公开了一种胶凝态水泥浆渗透率的测试方法，依次包括以下步骤：（1）配制水泥浆，测试水泥浆的静胶凝强度曲线SGS(t)；（2）计算水泥浆静止10min后的渗透率；（3）向水泥浆柱两端施加压力，水泥浆开始滤失；（4）确定水泥浆平均滤失速率和水泥浆渗透率；（5）测试对应的水泥石渗透率；（6）得胶凝态水泥浆渗透率初始曲线；（7）采用静胶凝强度曲线SGS(t)对上述结果进行修正，得修正后的胶凝态水泥浆渗透率。本发明综合了液态水泥浆、胶凝态水泥浆以及凝固后水泥石的性能，原理可靠，操作方便，能确定水泥浆在凝固过程中胶凝过渡态渗透率随时间变化的关系，为水泥浆防气窜能力评价提供了科学依据，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种胶凝态水泥浆渗透率的测试方法，依次包括以下步骤：（1）配制水泥浆，根据井下实际工况条件确定实验温度、压力，测试水泥浆的静胶凝强度曲线SGS(t)；（2）水泥浆静止10分钟后，计算t₀=10min时的渗透率K(t₀)；（3）在截面直径D、长L的水泥浆柱两端施加压力P₁、P₀，水泥浆开始滤失，结合静胶凝强度曲线SGS(t)，确定水泥浆在压差ΔP=P₁-P₀、实验温度下满足下式的时刻t₁：ΔP=SGS(t1)·M·LD;]]>（4）测量水泥浆在t₀、t₁时刻的滤液重量fl(t₀)、fl(t₁)，按照下式确定t₁时刻对应的水泥浆平均滤失速率Fl(t₁)：Fl(t1)=fl(t1)-fl(t0)t1-t0,]]>结合气体粘度μ和t₁时刻的静胶凝强度SGS(t₁),按下式确定t₁时刻对应的水泥浆渗透率K(t₁)：K(t1)=Fl(t1)·μD·(P1+P0)6C·SGS(t1)·A·P0;]]>（5）将水泥浆在实验温度下养护，待水泥浆凝固成水泥石后，即t=t₂，按照岩心渗透率测试方法测试水泥石的渗透率K(t₂)；（6）将t₀、t₁和t₂及分别对应的渗透率K(t₀)、K(t₁)和K(t₂)代入下式：K(t0)=aln(t0n+bt0n)K(t1)=aln(t1n+bt1n)K(t2)=aln(t2n+bt2n)]]>根据上述方程组反解出参数a、b、n，得到胶凝态水泥浆渗透率曲线（7）将静胶凝强度曲线SGS(t)、胶凝态水泥浆渗透率曲线K(t)按时间m等分，任意等分用i表示，得到t_i-2、t_i-1时刻对应的静胶凝强度SGS(t_i-2)、SGS(t_i-1)和K(t_i-2)、K(t_i-1)，按下式修正t_i时刻对应的渗透率K′(t_i)：K′(ti)=3K(ti-1)·SGS(ti-1)SGS(ti)-K(ti-2)·SGS(ti-1)+K(ti-1)·SGS(ti-2)SGS(ti),]]>依次对i=2、3、4…m的点进行修正，确定修正后的参数a′、b′、n′，得修正后的胶凝态水泥浆渗透率曲线：K′(t)=a′ln(tn′+b′tn′)]]>式中：SGS(t₁)——t₁时刻对应的静胶凝强度值，Pa，M、C——实验常数，取M=1000、C=100，L、D——分别表示水泥浆柱长度、浆柱截面直径，m，A——浆柱截面面积，m²，μ——气体粘度，mPa·s，P₁、P₀——分别表示浆柱两端压力，MPa，ΔP——水泥浆柱两端压差，MPa，fl(t₀)、fl(t₁)——分别表示t₀、t₁时刻对应的滤液重量，kg，Fl(t₁)——t₁时刻对应的平均滤失速率，kg/min，K(t₀)、K(t₁)、K(t₂)——分别表示t₀、t₁、t₂时刻对应的渗透率，D，SGS(t_i-2)、SGS(t_i-1)、SGS(t_i)——分别表示t_i-2、t_i-1、t_i时刻对应的静胶凝强度值，Pa，K(t_i-2)、K(t_i-1)、K(t_i)——分别表示t_i-2、t_i-1、t_i时刻对应的渗透率，D，K′(t_i)——t_i时刻对应的修正后的渗透率，a、b、n——胶凝态水泥浆渗透率参数，无量纲，a′、b′、n′——修正后的胶凝态水泥浆渗透率参数，无量纲，m——取m≥2的任意正整数，i——任意等分，i=2、3、4…m。