一、目的和要求
油井水泥性能實(shí)驗(yàn)，主要進(jìn)行油井水泥在常溫常壓條件下的一般性能測定，根據(jù)目前我國所頒布的油井水泥性能標(biāo)準(zhǔn)，我們開設(shè)以下幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)測定內(nèi)容：
（一）水泥漿密度測定
（二）水泥漿流動(dòng)度測定
（三）水泥漿凝結(jié)時(shí)間（初凝和終凝）測定
（四）水泥石強(qiáng)度測定（抗折、抗壓）
（五）水泥漿失水量測定（API試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)）
通過本次實(shí)驗(yàn)，不僅要求了解油井水泥漿ＡＰＩ標(biāo)準(zhǔn)的一般性能測試方法，更主要是了
解所測試的這些性能與固井施工和固井質(zhì)量有什么關(guān)系、測試方法是否能反映井下的實(shí)際情況．還存在些什么問題。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、儀器及測量方法
（一）水泥漿的制備
１．水泥漿的水灰比（Ｗ／Ｃ）
所謂水灰比（W／C）即：制備水泥漿所需用水的質(zhì)量（Ｗ）與所需用水泥干灰的質(zhì)量（Ｃ）之比。水泥與水混合配成均質(zhì)漿體，適應(yīng)泵送及*低流動(dòng)阻力，且漿體穩(wěn)定水泥顆粒不沉降又不能離析出超過規(guī)定的清液。要滿足上述要求，各級水泥應(yīng)具有合理的水灰比（W／C），API純水泥標(biāo)準(zhǔn)的水灰比如表１所示：
表１ API水灰比
水泥級別 | A | B | C | D | E | F | G | H |
水泥漿密度．g/cm3 | 1.87 | 1.87 | 1.78 | 1.97 | 1.96 | 1.94 | 1.895 | 1.974 |
W/C | 0.46 | 0.46 | 0.56 | 0.38 | 0.38 | 0.38 | 0.44 | 0.38 |
2．水泥漿的配制方法
（ｌ）手?jǐn)嚪ㄅ錆{
根據(jù)油井水泥API規(guī)范，正常密度的Ｇ級水泥漿應(yīng)按水灰比（W／C）為0.44配制。按這個(gè)要求計(jì)算，在臺(tái)秤上秤取定量的水泥，用有刻度的玻璃筒量取定量的自來水。若使用添加劑，則要求將預(yù)先秤好的添加劑放入量取好的自來水中溶化，并倒入1000毫升的搪瓷量杯中。再將秤好時(shí)水泥在15秒內(nèi)，一邊攪拌一邊均勻地加入水中，而后再用攪棒勻速攪拌3分鐘，水泥漿即配成。
(2)API規(guī)范配漿
同上述手?jǐn)嚪ㄒ恢碌姆椒ǚQ取水泥、量取自來水、稱取并溶好添加劑。然后，將所需的水放在混合容器中，攪拌器以低速(400±200轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動(dòng)，并在15秒內(nèi)加完水泥樣品，在所有水泥干粉加進(jìn)水里后，蓋上攪拌器的蓋子，并在高速(12000±500轉(zhuǎn)/分)下繼續(xù)攪拌３５秒，水泥漿即配成。
（二）密度測定
（1）常壓式液體密度天平秤：
水泥漿單位體積的質(zhì)量稱為水泥漿的密度。常以克／厘米3（ｇ／cm3）表示。常壓式液
體密度天平秤的構(gòu)造如圖１所示。
ｌ．泥漿杯及蓋 ２．秤臂 ３．水平氣泡 ４．支點(diǎn)
５．活動(dòng)游碼 ６．支架 ７．底架盤
圖１ 比重計(jì)
實(shí)驗(yàn)測定前對密度計(jì)進(jìn)行校定：將漿杯中盛滿自來水，蓋好杯蓋，擦凈溢出水，放置在支架刀口上，移動(dòng)游碼至１.０處，秤臂應(yīng)成水平，氣泡應(yīng)居中央。如不平衡應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
將配好的水泥漿，充分?jǐn)嚢?0秒后，注入密度計(jì)漿杯內(nèi)，蓋上漿杯蓋，慢慢向下旋轉(zhuǎn)讓多余的水泥漿從杯蓋的溢流孔中流出，確保杯蓋外緣與漿杯上緣緊密接觸后，再用拇指堵住溢流孔，用水清洗掉漿杯外的水泥漿，并擦干，然后進(jìn)行測量。測量方法與標(biāo)定相同，游碼所指示的數(shù)值，即為該水泥漿的密度。單位為克／厘米3。
(2)加壓式液體密度天平秤：
水泥漿在制備過程中，由于攪拌器的高速旋轉(zhuǎn)，混入大量肉眼不易見到的微小氣泡，采用常規(guī)的測試方法，密度往往略偏小。為了能獲得更準(zhǔn)確的密度值，API標(biāo)準(zhǔn)中采用了加壓式液體天平秤、結(jié)構(gòu)見圖２所示。其標(biāo)定方法與常壓式液體密度天平秤相同。即用水或已知密度較重的液體放入樣品杯中進(jìn)行校定。
加壓式液體密度天平秤使用說明：
a.開始用待測密度的水泥漿注入樣品杯，水泥漿注入杯子上邊之下稍微低的一個(gè)水平面處約1/4英寸（6.4毫米）高。
ｂ.當(dāng)單流閥在下面（開啟）位置時(shí)，蓋上樣品杯的蓋子、向下推蓋子，使它進(jìn)入杯口直到蓋子的外緣與樣品杯的上緣接觸為止。多余的水泥漿通過單流閥排出。當(dāng)蓋上杯蓋時(shí)，向上把單流閥拉到關(guān)閉位置，用水沖洗杯子和螺紋，并擰緊杯上的螺帽。
c.加壓柱塞的操作方式與注射器相似。把活塞桿完全推入柱塞內(nèi)，柱塞組件的管口浸沒在水泥漿中，然后向上拔出活塞桿，從而水泥漿就充滿了柱塞圓筒。
ｄ.將柱塞的筒口端部與單流閥相連。為使樣品杯內(nèi)增壓必須在柱塞筒上施加向下壓力。使單泛閥向下開啟，然后再迫使活塞杯向下移動(dòng)，保持大約50磅（225牛頓）或更大的力。
ｅ.蓋子上的單流閥是靠壓力推動(dòng)的。意思是加在漿杯內(nèi)的壓力迫使閥上行或使它處于關(guān)閉位置，因此在活塞桿上保持一定的壓力時(shí)，閥逐漸向上移動(dòng)到圓筒室而關(guān)閉。當(dāng)單流閥關(guān)閉時(shí)，在拆開柱塞前，解除活塞桿上的壓力。
f.現(xiàn)在加壓水泥漿樣品已作好稱量的準(zhǔn)備，把杯子外部洗凈、擦干，然后按照圖示把儀器放在刀口上，向左或右移動(dòng)游碼，直到秤桿平衡為止。當(dāng)附著的氣泡在兩個(gè)黑色標(biāo)記的中央時(shí)，秤桿平衡，讀出游碼箭頭那邊四個(gè)校準(zhǔn)尺中的一個(gè)，即可得出密度。密度可用磅／加侖、比重、磅/英寸21000英尺及磅／英尺3等單位直接讀出，這些值可用轉(zhuǎn)換系數(shù)轉(zhuǎn)換為公斤/升。
ｇ.向下推動(dòng)單流閥來釋放壓力。這可以通過重新連接空柱塞組件并向下推到圓筒室上來實(shí)現(xiàn)。
為了使單流閥處于*好的工作狀態(tài)，蓋子和圓筒應(yīng)經(jīng)常用防水潤滑脂進(jìn)行潤滑。
（三）流動(dòng)度測定
流動(dòng)度是表示水泥漿沿管子流動(dòng)的可能性（即表示水泥漿流動(dòng)的難易程度），是用定量的水泥漿所攤成圓餅后的平均直徑(厘米)來表示的，其儀器如圖3所示。用中空的截頭圓錐體（阿茲圓錐）容積為120厘米3，重量300克，其內(nèi)表面要求光滑。
１．園錐體 ２．玻璃板 3．同心底盤 ４．調(diào)平螺絲
圖３流動(dòng)度測定儀
實(shí)驗(yàn)前，將截頭圓錐內(nèi)表面及玻璃板擦干凈，并將圓錐放在玻璃板正中，重合于玻板下帶同心度的園盤并找平。將配到好的水泥漿充分?jǐn)嚩?0秒鐘，迅速注入錐體內(nèi)，并迅速刮平，緊接著將錐體垂直方向迅速上提，待水泥漿在玻板上攤開成圓餅狀后，測量攤餅垂直方向的直徑，取平均值作為水泥漿流動(dòng)度。
（四）凝結(jié)時(shí)間測定
水泥是一種無機(jī)的水硬性膠凝材料，當(dāng)其與水混合后立即發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化、漿體逐漸由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，這個(gè)變化過程就是水泥漿的凝結(jié)過程。
當(dāng)水泥漿不斷水化，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不斷增加，一定重量及直徑的測針插入水泥漿時(shí)受到的阻力也逐漸增大，水泥漿的凝結(jié)時(shí)間以測針插入水泥漿的深度而決定。
測定水泥漿凝結(jié)時(shí)間用凝結(jié)時(shí)間測定儀（維卡儀），其結(jié)構(gòu)如圖3所示。維卡儀中心桿可在支架內(nèi)自由滑動(dòng)，也可以用控制螺絲固定，測針長50毫米，直徑為1.1±0.04毫米。（凝結(jié)試模厚40毫米，上端內(nèi)徑為65±0.5毫米，下端內(nèi)徑為75毫米），中心金屬棒重300±2克。
實(shí)驗(yàn)前，檢查維卡儀中心滑動(dòng)桿是否能自由滑動(dòng)，測針落到玻板面上，指針是否在刻度板零點(diǎn)上，（若不在零點(diǎn)刻度上，應(yīng)加以調(diào)整對零）試摸內(nèi)壁和玻板表面涂上薄薄一層黃油
或機(jī)油以待實(shí)驗(yàn)。
凝結(jié)時(shí)間測定儀 （試針） 園模
ｌ．鐵坐 ２．金屬園棒 ３．松緊螺絲 ４．指針 ５．標(biāo)尺
圖4 凝結(jié)時(shí)間測定儀
將配制好的水泥漿，充分?jǐn)嚢?0秒鐘后,注入已準(zhǔn)備好的凝結(jié)試模內(nèi)，刮平蓋上蓋子（玻板），放入一定溫度(80℃)的水浴箱內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，等待凝結(jié)到一定時(shí)間(40min)后，取出測量一次，測定時(shí)將試針降到與漿面接觸后固緊松緊螺絲，然后又迅速松開松緊螺絲使測針自由下落沉入水泥漿體中，但*初測定時(shí)應(yīng)用手指輕輕持金屬棒，使其徐徐下落，以防試針碰碎底玻璃板或試針被碰彎。但初凝時(shí)間仍以自由下落的測定結(jié)果為準(zhǔn)。
初凝時(shí)間：由配漿混灰時(shí)計(jì)算時(shí)間，至試針沉入水泥漿體距底面不超過1.0毫米時(shí)所
需要的時(shí)間。
終凝時(shí)間：初凝后，繼續(xù)將試模養(yǎng)護(hù)并間隔５分鐘測一次，直到試針沉入水泥漿體中離上水泥漿體面不超過1.0毫米時(shí)所需時(shí)間，加上初凝時(shí)間。
（五）水泥漿自由水測定
將制備好的水泥漿，應(yīng)立即注入常壓調(diào)度儀中，并在試驗(yàn)溫度條件下攪拌20分鐘。然后再在１夸脫的拌器中高速攪拌35秒，*后把水泥漿注入一個(gè)潔凈、干燥的250毫升刻度玻璃量筒中，并用塑料薄膜或類似材料密封玻璃量筒，以免蒸發(fā)。量筒的環(huán)境溫度應(yīng)為73±2F（22.8±1.1℃）。量筒的0～250毫升刻度部分，其高度應(yīng)在232毫米到248毫米之間。量筒應(yīng)放在一塊厚1/4英寸（6.4毫米）的金屬板上，它又由一塊１英寸（約25.4毫米）厚的泡沫橡膠墊支承。金屬板和墊子的大小約為8英寸（200毫米）。水泥漿靜止2小時(shí)后形成的上層水應(yīng)用吸管吸走或輕輕傾倒出去，并在適當(dāng)大小的量筒中測量，測量值用毫升表示、此值就是自由水含量。該值與水泥漿體積（250ml）之比，即為水泥漿對析水率（%）。
（六）失水量測定
水泥漿中自由水在壓差作用下通過井壁滲入地層的現(xiàn)象稱為水泥漿的失水。
（1）常溫低壓失水測定
失水似的結(jié)構(gòu)如圖５所示：
失水儀由支架和圓筒等配件組成。圓筒內(nèi)經(jīng)為3±0.07英寸（76.8±1.8毫米）*小高度為2.5英寸（63.5毫米）。圓筒組件由不受含堿溶液影響的材料制成，其裝配結(jié)構(gòu)應(yīng)使擠壓介質(zhì)能順利地從頂部進(jìn)入和排出。圓筒底部應(yīng)使用帶有排水管的蓋子封閉，并用必要的墊片進(jìn)行有效的密封，過濾面積應(yīng)為7.1平方英寸（4580毫米2）。整個(gè)組件放在一個(gè)方便的架子里面。
滲濾介質(zhì)是由325目和60目的不銹鋼篩網(wǎng)組成。
1．氮?dú)馄?nbsp; 2．連接套 3．壓力表 4．三通 5．高壓軟會(huì)組件
6．減壓閥組件 7．壓力表 8．插銷 9．泥漿杯蓋 10．密封圈
11．過濾紙 12．過濾篩網(wǎng) 13．量筒 14．支座組件15．泥漿杯
16．閥桿組件 17．放空手閥
圖5ZNS－6型泥漿失水儀示意圖
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a.按API規(guī)范配制的水泥漿攪拌20秒后，注入常壓稠度儀中，常溫（27℃）攪拌20分鐘。
ｂ.將失水儀容器底部放人濾網(wǎng)，Ｏ形圈和蓋子，擰緊六角螺釘、關(guān)閉底閥。倒轉(zhuǎn)容器，放入架子里面。
ｃ.將預(yù)制好的水泥漿倒入失水儀容器中，在容器頂部留3/4英寸（19毫米）空間，然后放入濾網(wǎng)，Ｏ形圈和蓋子，擰緊六角螺釘，關(guān)閉頂閥。
ｄ.將壓力管線與容器頂部連接，打開頂閥，給容器施加100磅／英寸２（700千帕）的壓力。
e.打開底閥，收集濾液，同時(shí)啟動(dòng)秒表，記錄時(shí)間。濾液量的讀值應(yīng)在1/4、1/2、1、2、5分鐘時(shí)各記錄一次，以后每隔５分鐘記錄一次，直到記滿30分鐘為止。若30分鐘前出現(xiàn)脫水，記錄樣品脫水時(shí)間及濾液量，按下面關(guān)系式計(jì)算其失水量：
----30分鐘的失水量（毫升/30分鐘）；
——ｔ分鐘的濾失量（毫升）；
-----實(shí)測失水量所用的時(shí)間（分鐘）。
ｆ.實(shí)驗(yàn)完畢，斷開氣源，釋放失水容器內(nèi)的壓力，卸下連接管線，清洗容器內(nèi)的水泥殘物。
（２）高溫高壓失水測定
其結(jié)構(gòu)與常溫低壓失水儀相似，結(jié)構(gòu)圖略。其園筒內(nèi)經(jīng)為2.130±0.005英寸（54.1±0.01毫米），其*小內(nèi)腔高度分別為2.5英寸(63.5毫米)和8.5英寸（215.9毫米）兩種，過濾面積為3.5平方英寸（2258毫米2）。過濾裝置與常溫低壓失水儀的相同。整個(gè)園筒組件放在一個(gè)恒溫控制的加熱套內(nèi)，以便加熱和滲濾。
Ｉ、試驗(yàn)溫度低于194°Ｆ（90℃）的失水試驗(yàn)
a.將失水儀容器頂部的閥關(guān)閉，并放入加熱套內(nèi)，加熱失水儀到試驗(yàn)溫度。
ｂ.根據(jù)適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方案，高壓或常壓模擬將水泥漿注入稠度儀中預(yù)制20分鐘。
c.取出已達(dá)試驗(yàn)溫度的水泥漿，注入預(yù)熱的失水儀容器中，在容器頂部留3/4英寸（19毫米）空間，然后放入濾網(wǎng)，Ｏ形圈和蓋子，擰緊六角螺釘，關(guān)閉失水容器底部的閥。
ｄ.倒轉(zhuǎn)容器．并將壓力管線與容器頂部連接，打開頂閥，給容器施加100磅／英寸２（700千帕）的壓力。預(yù)壓15分鐘后，將壓力升至1000磅／英寸2（6900千帕），打開底閥，收集濾液，同時(shí)啟動(dòng)秒表記錄時(shí)間。
ｅ.失水量的收集、記錄與常溫低壓失水試驗(yàn)相同。由于過濾面積比標(biāo)準(zhǔn)過濾面積少一倍，因此得到的濾液量應(yīng)乘以２。
ｆ.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉閥桿，釋放調(diào)節(jié)器壓力，卸下連接管線，把失水儀容器冷卻到室溫，小心釋放容器內(nèi)的壓力，確保壓力釋放后，拆卸和清洗失水容器。
Ⅱ、實(shí)驗(yàn)溫度高于194°F(90℃)而低于250°F(121℃)條件下的失水實(shí)驗(yàn)
ａ.在194°F（90℃）的溫度預(yù)熱失水容器；
ｂ.按API規(guī)范制備水泥漿；
c.將水泥漿注入增壓稠度儀釜中；
ｄ.根據(jù)表２規(guī)定的加熱和加壓速率執(zhí)行水泥漿試驗(yàn)方案；
e.預(yù)熱10分鐘后，小心地釋放壓力，并卸開增壓稠度議的釜蓋；
ｆ.從加熱套中取出失水容器，接通恒溫器，使套子溫度上升到*終試驗(yàn)溫度，先關(guān)閉失水容器，再把水泥漿注入倒轉(zhuǎn)的容器內(nèi)；
ｇ.把水泥漿從稠度儀中取出，攪拌水泥漿，并把它注入失水容器，在容器頂部留3/4英寸（19毫米）空間供膨脹用。然后插入濾網(wǎng)，Ｏ形圖和蓋子，擰緊六角螺釘，并關(guān)閉失水容器頂部和底部的閥；
ｈ.倒轉(zhuǎn)容器，并將壓力管線與容器頂部連接，（僅）打開頂閥，并給客器施加100磅/英寸2（700千帕）的壓力；
ｉ.連接好底部壓力接收器并鎖緊，對底部壓力接收器施加100磅/英寸2的壓力，切記不要打開底閥；
ｊ.容器在100磅／英寸2壓力下預(yù)壓15分鐘后，將壓力加到1100磅／英寸2，這時(shí)打開底閥；
ｋ.收集濾液30分鐘，在實(shí)驗(yàn)過程中，若回壓上升到大于100磅／英寸2（700千帕）時(shí)，要小心地放出濾液；
l.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，關(guān)閉兩個(gè)閥桿，并釋放兩個(gè)調(diào)節(jié)器的壓力，卸下連接管線。
ｍ.把容器冷卻到室溫，清洗容器前，小心地釋放壓力，折卸和清洗失水儀容器。
ｎ：失水量記錄同前面Ⅰ項(xiàng)。
表2溫度為194～250°F（90～121℃）失水實(shí)驗(yàn)油井模擬實(shí)驗(yàn)方案
時(shí)間 | 壓力 | 溫度 |
min | 磅/英寸2 | 千帕 | °F | ℃ |
0 | 1500 | 10300 | 80 | 26.7 |
2 | 2200 | 15100 | 91 | 32.8 |
4 | 3000 | 20700 | 103 | 39.4 |
6 | 3700 | 25500 | 114 | 45.6 |
8 | 4400 | 30300 | 126 | 52.2 |
10 | 5100 | 35200 | 137 | 58.3 |
12 | 5900 | 40700 | 148 | 64.4 |
14 | 6600 | 45500 | 160 | 71.1 |
16 | 7300 | 50300 | 171 | 77.2 |
18 | 8000 | 55200 | 183 | 83.9 |
20 | 8800 | 60700 | 194 | 90.0 |
（七）水泥石強(qiáng)度測定
水泥石強(qiáng)度是油井水泥重要性能之一，在API規(guī)范中，將抗壓強(qiáng)度作為水泥石強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。在我國曾經(jīng)頒布的油井水泥性能標(biāo)準(zhǔn)中，將抗折強(qiáng)度作為水泥石強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。兩種標(biāo)準(zhǔn)在資料中都有出現(xiàn)，因此對兩種方法都給予介紹。
（１）抗折強(qiáng)度測試：
我室采用1:5雙杠桿抗折機(jī)，試件采用160×40×40三聯(lián)模軟聯(lián)成型。
抗折強(qiáng)度按下列公式計(jì)算：
式中:
一一一抗折強(qiáng)度（千克／厘米2）
Ｐ一一一荷重（千克）
Ｋ一----抗折機(jī)桿臂比率
L一----抗折機(jī)試體支點(diǎn)距離（厘米）
h一一一試件斷面高度（厘米）
ｂ一一一試件斷面寬度（厘米）
（２）抗壓強(qiáng)度測定
抗壓強(qiáng)度模具由內(nèi)截面積為４平方英寸（2580毫米2）的正方體，底板和蓋板厚度為
1/4英寸（約６毫米）的玻璃板或耐腐金屬板組成。
Ｉ．試驗(yàn)步驟
ａ.模具的準(zhǔn)備
用于壓力下養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度試件模具的準(zhǔn)備應(yīng)遵循：
摸具內(nèi)表面和接觸表面應(yīng)薄薄地涂一層黃油，每一個(gè)模具的一半接觸表面也應(yīng)涂黃 油，以便裝配時(shí)使連接處不漏水。特別注意，要從裝配后的模具內(nèi)表面及拐角處除去過剩的黃油，以便水泥漿能充滿模具的每一個(gè)空間。模具應(yīng)放在涂了一薄層黃油的板上。也必須在模具與底版的外接觸線涂一層黃油。
ｂ.水泥漿制備
按API范別制備的水泥漿應(yīng)立即注入增壓稠度儀，并按適當(dāng)?shù)挠途桨富蚰骋惶厥?nbsp;油田的修正方案，將水泥漿加熱至井底循環(huán)溫度（BHCT）。當(dāng)達(dá)到BHCT時(shí)，將*后溫度和壓力條件保持60分鐘，以便水泥漿溫度達(dá)到平衡狀態(tài)。
c.當(dāng)完成適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方案后，再以2.0°F（1.1℃）／分的速率冷卻到水泥漿柱頂部的循環(huán)溫度（TCCT）或194°F（90℃）（取較低值）。下面的方程可用以確定冷卻時(shí)間，單位為分
降低溫度時(shí)，壓力除由于熱收縮引起的壓力降外，無其他壓力釋放。當(dāng)達(dá)到要求溫度后，解除存留在稠度儀中的壓力。
ｄ．應(yīng)特別小心*大程度地減少油對試驗(yàn)水泥漿的污染。從頂部打開水泥漿容器（而讓攪拌器留在原位），就再不需要翻轉(zhuǎn)水泥漿容器，因而將*大程度減少因油流經(jīng)水泥漿引起的污染。用有吸收能力的布或紙擦抹水泥漿容器，通常能除去其中大多數(shù)油污。然后將水泥漿在水泥容器及一個(gè)干凈的燒杯間往返傾倒三次，以便使任何可能沉淀的固體粒子再懸浮起來。
ｅ．灌注模具
將水泥漿注入準(zhǔn)備好的模具中至模具高度的一半，并用攪拌棒對每個(gè)樣品攪拌25次，在攪拌操作開始前，應(yīng)把水泥漿注入全部的模具中，這一層攪拌后為防止離析，對剩下的水泥漿應(yīng)手持?jǐn)嚢璋艋蚰ǖ叮髮?*層那樣進(jìn)行攪拌并注滿模具，燃后用直尺刮去模具頂部多余的漿體。對模具有泄漏現(xiàn)象的樣品應(yīng)該去掉。模具頂部應(yīng)放置涂有黃油的蓋板，對測定每一個(gè)試件應(yīng)至少不低于三個(gè)樣品。
ｆ．按養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度試件的技術(shù)規(guī)范，將裝滿水泥漿的模具放入養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案加溫加壓。*終溫度[TCST±3°F（±２℃）]和養(yǎng)護(hù)壓力[3000±500磅／英寸2（2700±3400千帕）]應(yīng)保持在養(yǎng)護(hù)期前１小時(shí)45分，在那一時(shí)刻，中止加熱，在其后的60分鐘內(nèi)，溫度應(yīng)下降至200°F（93℃）或更低，而壓力除熱收縮引起的壓降外無其他壓降。在試件養(yǎng)護(hù)期前45分鐘，對尚存留的壓力應(yīng)逐漸釋放（以免毀壞試件）。此時(shí)，從模具中取出試件，轉(zhuǎn)移至水浴池，并在80°F（27℃）保溫約35分鐘。
ｇ．當(dāng)開動(dòng)養(yǎng)護(hù)設(shè)備的加熱器后，開始計(jì)算養(yǎng)護(hù)時(shí)期，試驗(yàn)的試件要在要求的養(yǎng)護(hù)期不被破壞，如24小時(shí)，48小時(shí)或72小時(shí)。養(yǎng)護(hù)期不包括在稠化儀中水泥漿預(yù)處理時(shí)間。
ｈ．當(dāng)試件從釜體中取出后，脫去模具，清洗水泥石樣品外的黃油、磨平樣品的上下端面，確保樣品上無凸凹不平或傾斜等現(xiàn)象。
ｊ．使用水力試驗(yàn)機(jī)對試件進(jìn)行破碎試驗(yàn)。對普通強(qiáng)度的試件，加載率為每分鐘400磅／英寸2（16000磅力）（71.7千牛），對低強(qiáng)度試件，其抗壓強(qiáng)度等于或低于500磅／英寸2（3.5兆帕）的情況，加載率為每分鐘1000磅／英寸2（4000磅力）（17.9千牛），在接近極限強(qiáng)度時(shí)，不要再調(diào)整機(jī)器控制裝置。
ｋ．計(jì)算抗壓強(qiáng)度時(shí)，規(guī)定的橫截面積[４平方英寸（2580毫米2）]的變化量可以忽略不計(jì)。除非2.00英寸（50.8毫米）長度的偏差為1/16英寸（1.6毫米）或更大時(shí)，應(yīng)于考。
使用相同水泥樣品，并對同期進(jìn)行試驗(yàn)的所有被認(rèn)可的試驗(yàn)試件的抗壓強(qiáng)度，應(yīng)取平均值，報(bào)告的數(shù)值要**到*接近的10磅／英寸2（0.1兆帕）。
（八）滲透性試驗(yàn)
（1）設(shè)備
使用水泥滲透率計(jì)來測量凝固油井水泥對水的滲透性。設(shè)備應(yīng)由以下部分組成：
ａ、模具
黃銅或不銹鋼制成的模具，長為1.00英寸（25.4毫米），內(nèi)徑從1.102英寸（27.99毫米）逐漸變化為1.154英寸（29.3毫米），外徑為2.00英寸（50.80毫米），底部與頂部邊以0.206英寸(5.23毫米)×45°倒角。
b、夾持器
配置的夾持器是用于O形圈密封模具的頂部和底部。
c、壓力介質(zhì)
壓力可用壓縮空氣、氮?dú)饣蚱渌鼙３趾愣怏w壓力的**而又允分的介質(zhì)來提供。氣體從一個(gè)圓筒中頂替出汞，而汞又從另一圓筒中頂替出水，并迫使水通過水泥樣品。
D、刻度吸液管
應(yīng)使用刻度吸液管來測量通過樣品的流量。0.1毫升的吸液管可用于低滲透性的樣品，1毫升的吸液管用于中等滲透性的樣品，５毫升的吸液管用于高滲透性的樣品。
（2）樣品制備
把水泥漿注入模具前，應(yīng)按如下所述作好水泥樣品和模具的準(zhǔn)備工作。
a、水泥漿
把按API規(guī)范制備的水泥漿注入一個(gè)放在平板上的干凈模具中，用攪拌棒攪拌25次，用抹刀或直尺把模具上面抹平，小心地把另一塊平板放在模具頂上，以免進(jìn)人空氣泡，然后按抗壓強(qiáng)度推薦的養(yǎng)護(hù)程序，養(yǎng)護(hù)模具中的水泥漿。
ｂ。凝固的水泥
水泥養(yǎng)護(hù)到所要求的時(shí)間后，把裝有凝固水泥的模具從養(yǎng)護(hù)室或水浴池中取出，拆去蓋扳，把樣品放在水中冷卻到室溫。如果凝固水泥表面磨光的，則應(yīng)在流水下輕輕地擦洗這個(gè)磨光面，擦洗時(shí)用鋼絲刷、砂紙或抹刀是符合要求的。
（3）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
當(dāng)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)，使模具大端向下放入夾持器圓柱孔中，用Ｏ形圈將裝有樣品的模具密封住。為了防止任何空氣聚集在水中或樣品下面，應(yīng)遵循下述程序：
ａ、如圖所示，系統(tǒng)中有汞，閥Ａ關(guān)閥Ｂ、Ｃ、Ｄ開，用橡膠管把內(nèi)裝剛煮沸過的蒸餾濾液水的吸氣器瓶與閥Ｃ相連，并將水注入室內(nèi)，直到水經(jīng)過閥Ｄ溢出為止。
b、隨著關(guān)閉閥Ｂ、Ｃ、Ｄ，和打開閥Ａ后，調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)器，以獲得要求通過水泥試件的壓降，這可以通過觀察壓力表G[通常為20～200磅／英寸2（100－ 1400千帕）]獲得。
c、將吸氣器瓶與閥Ｅ相連，
ｄ、由于吸氣器瓶比閥Ｅ高12～24英寸（305～610毫米），當(dāng)夾持器蓋子擰到位時(shí)，稍微把閥Ｄ和協(xié)Ｅ打開一點(diǎn)，使一小股水通過裝著凝固水泥的模具。
e、關(guān)閉閥Ｅ并將閥Ｄ充分打開
ｆ、將吸氣器瓶連接到閥F，將閥Ｆ稍微打開點(diǎn)，并讓水流過樣品項(xiàng)部、使量管桿上移，以獲得一個(gè)參照起點(diǎn)。
（４）可選用的試驗(yàn)準(zhǔn)備方法
另一種試驗(yàn)準(zhǔn)備方法是將一段圓柱凝固水泥模放入Hassler套筒式夾持器內(nèi)。在套筒
的外面具有足夠的壓力保證密封住凝固水泥模。
（5）滲透性試驗(yàn)
滲透性試驗(yàn)應(yīng)按下述程序進(jìn)行：
ａ。為了強(qiáng)迫水通過凝固水泥樣品，應(yīng)使用20～200磅/英寸2（100～1400千帕）的壓
差。
b.水穿過樣品的時(shí)間*多不超過15分鐘或試驗(yàn)到約1毫升的水被迫穿過樣品進(jìn)入測量管。
c.應(yīng)使用以個(gè)適當(dāng)?shù)臏y量管。
d.至少要測量兩次流速。
（6）記錄結(jié)果
凝固水泥對水的滲透性用式6-1表示的達(dá)西定律來計(jì)算。
用方程6-1計(jì)算凝固水泥的滲透性時(shí)，單位為毫達(dá)西，而用方程式6-2計(jì)算時(shí)，單位為平方微米。實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)記錄水泥養(yǎng)護(hù)溫度、養(yǎng)護(hù)壓力和養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
（6-1）
式中：
Ｋ—一滲透率（毫達(dá)西）；
Q---**量（毫升／秒）；
——水的粘度（厘泊）
L一一一樣品長度（厘米）；
Ａ——樣品橫截面積〔厘米2〕
Ｐ一一一壓差（磅／英寸2）。
或：
(6-2)
式中：
Ｋ——滲透率（微米2）
Q一**量（毫升／秒）；
—一水的粘度（帕·秒）
Ｌ——樣品長度（厘米）；
A—一樣品橫截面積（厘米2）；
P——壓差（千帕）