Определение плотности тампонажного раствора

Для определения плотности тампонажного раствора могут быть использованы:

- ареометр;

- пикнометр.

5.8.1 Определение плотности раствора ареометром АБР-1

Ареометр АБР-1 состоит из следующих основных частей: съемного груза, мерного стакана, поплавка со стержнем. К поплавку крепится мерный стакан с помощью штифтов. На стержне имеются две шкалы, градуированные в г/см³. Прибор включает в себя ведерко для воды.

Порядок работы:

- приготовить для определения плотности 400 см³ тампонажного раствора по п.5.6.1;

- заполнить стакан прибора раствором, смыть избыток раствора с прибора водой и опустить его в ведерко с чистой пресной водой;

- определить по шкале ареометра плотность раствора.

С закрепленным на стакане грузом может быть определена плотность раствора менее 1800 кг/м³. Если раствор имеет более высокую плотность, то используется ареометр без груза, а плотность определяется по второй шкале.

Периодически ареометр калибруется дистиллированной водой при температуре (20±5) ⁰С. При этом показание прибора должно быть равно 1 г/см³.

5.8.2 Определение плотности раствора пикнометром

Пикнометр представляет собой металлический или стеклянный сосуд известного объема.

Порядок работы:

- определить массу сухого чистого пикнометра;

- приготовить тампонажный раствор по 5.6.1;

- заполнить пикнометр исследуемой пробой раствора до верхнего края, избыток раствора удалить, стенки от раствора насухо вытереть;

- определить массу пикнометра, заполненного раствором.

Плотность раствора рассчитывается по формуле

m₂ -m₁

r_ц = ----------, (61)

V

где r_ц - плотность раствора, кг/м³;

m₂ - масса пикнометра, заполненного раствором, кг;

m₁ - масса пустого пикнометра, кг;

V - вместимость пикнометра, м³.

Результат вычисления округляется до 0,01 кг/м³.

Определение сроков схватывания

5.9.1 Для определения сроков схватывания тампонажного раствора используется прибор Вика с иглой по ГОСТ 310.3, кольцо к прибору Вика, подставка к прибору.

Порядок работы:

- проверить перед началом испытаний, свободно ли опускается стержень прибора Вика, а также нулевое показание прибора. Проверить чистоту поверхности и отсутствие искривлений иглы;

- предварительно смазать кольцо прибора Вика и подставку к нему смазочным маслом любой марки и установить кольцо на подставку;

- приготовить тампонажный раствор по 5.6.1 и в один прием заполнить кольцо прибора Вика;

- довести иглу прибора до соприкосновения с поверхностью тампонажного раствора. В этом положении закрепить стержень стопором, затем освободить стопор, давая игле свободно погружаться в тампонажный раствор;

- произвести первое погружение иглы в раствор не позднее чем через 1 час после затворения, последующие - через каждые 15-20 минут.

5.9.2 При определении сроков схватывания при температуре от 22 до 100 ^оС кольцо Вика, заполненное раствором, накрывается металлической или стеклянной пластинкой и помещается в термостат таким образом, чтобы уровень воды над кольцом был не менее 2 см. Через 1 час кольцо с раствором вынимается из термостата и проводится испытание по п.5.9. Повторные испытания проводятся до фиксации начала схватывания через каждые 15 минут, а в дальнейшем - не реже, чем через каждые 5 минут. После каждого испытания кольцо снова помещается в термостат.

Началом схватывания цементного теста считается время, прошедшее от начала затворения до момента, когда игла не доходит до подставки на 1-2 мм.

Концом схватывания тампонажного раствора считается время от начала затворения до момента, когда игла погружается в раствор на глубину от 1 до 3 мм.

Определение времени загустевания

Для определения времени загустевания тампонажных материалов, предназначенных для низких, нормальных, умеренных и высоких температур и давлений, используются следующие приборы:

- атмосферный консистометр. Модель 80;

- портативный консистометр. Модель 130.

Частота вращения консистометров должна быть (150±5) об/мин. Консистометры должны быть откалиброваны в соответствии с инструкцией к прибору.

5.10.1 Определение времени загустевания с помощью атмосферного консистометра

Прибор позволяет определить консистенцию тампонажного раствора в условиях атмосферного давления и диапазоне температур 22-90 ⁰С.

Порядок работы:

- подключить прибор к электросети 220 В;

- откалибровать потенциометр и записать полученное значение в контроллер;

- смазать ячейку и перемешивающую лопатку смазкой;

- приготовить тампонажный раствор по 5.6.1;

Примечание - Время от начала затворения цемента до момента включения привода вращения стакана консистометра не должно превышать 10 мин.

- заполнить ячейку цементным раствором в объеме 600 мл до метки и установить лопатку;

- поместить ячейку в масленый резервуар;

- установить потенциометр в паз лопатки и ячейки;

- включить двигатель, нагреватель, подать напряжение на потенциометр;

- извлечь по окончании теста ячейку, отсоединить потенциометр, очистить ячейку от цемента;

- отключить прибор от электросети;

5.10.2 Определение времени загустевания с помощью портативного консистометра

Прибор позволяет определить консистенцию тампонажного раствора в условиях высоких температур и давлений.

Порядок работы:

- подключить прибор к электросети 220 В;

- заполнить масленый резервуар маслом до метки;

- откалибровать потенциометр и записать полученное значение в контроллер;

- смазать испытательную ячейку и перемешивающую лопатку смазкой;

- приготовить тампонажный раствор по 5.6.1;

Примечание - Время от начала затворения цемента до момента включения привода вращения стакана консистометра не должно превышать 10 мин.

- собрать ячейку, заполнить цементным раствором в объеме 650 мл до резьбы, закрутить нижнюю крышку и заглушку;

- загрузить испытательную камеру;

- соединить держатель, вставить его в два отверстия, расположенных на верхней крышке;

- опустить ячейку в испытательную камеру так, чтобы ведущие болты ячейки попали в отверстия плиты;

- отсоединить ручку от ячейки и установить сверху потенциометр;

- опустить механизм потенциометра в испытательную камеру (контакт-ные пружины потенциометра должны быть совмещены с контактами испытательной камеры);

- чтобы укрепить приводную штангу ячейки в потенциометре, ячейки следует вращать вместе с мотором в течение нескольких секунд при легком нажатии на потенциометр. Если устройство находится в аварийном состоянии, двигатель не включится. Потенциометр установлен правильно, в том случае, если верхний подшипник потенциометра находится на валу лопатки;

- закрутить крышку испытательной камеры;

- вставить внутрь испытательной камеры термопару;

- заполнить испытательную камеру минеральным маслом. Если масло начнет вытекать из резьбового соединения термопары, то уплотнитель следует затянуть гаечным ключом;

- подать давление в испытательную камеру, включив переключатель "насос" в положение "вкл". После этого давление можно увеличить путем вращения воздушного регулятора по часовой стрелке до желаемого значения. Давление указывается на манометре. После достижения испытательного давления, установить сигнализацию низкого и высокого пределов давления. Давление можно стравливать из испытательной камеры путем вращения регулятора против часовой стрелки и частичным открытием клапана "сброс давления". Максимальное рабочее давление 16000 psi;

- включить двигатель, нагреватель, подать напряжение на потенциометр;

- после завершения эксперимента охладить прибор, не сбрасывая давление, затем сбросить давление до конца, открутить термопару и крышку;

- извлечь потенциометр и ячейку с помощью держателей;

- разобрать ячейку и очистить от цемента;

- отключить прибор от электросети;

Временем загустевания тампонажного раствора считается время от начала затворения тампонажного материала водой до момента достижения консистенции 30 Вс (единицы консистенции Бердена).