專利名稱：用于設(shè)計(jì)水泥組合物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及固井(井注水泥,well cementing)。更具體地,本發(fā)明涉及用于設(shè)計(jì)水泥組合物的方法以及其中所使用的裝置。
背景技術(shù)：
區(qū)域隔離是指隔離地下地層(subterranean formation)或區(qū)域(其作為自然資源如氣、油、或水的來源)與其它地下地層。為了實(shí)現(xiàn)地下地層的隔離，通過向下鉆井筒到地下地層，冋時(shí)通過井筒循環(huán)鉆井液。在鉆進(jìn)結(jié)束以后，在井筒中移動(dòng)管柱，例如，套管。接著，通常進(jìn)行初次固井(初次注水泥)，借此將水泥漿置于環(huán)形縫中并允許凝固成硬凝結(jié)物，從而將管柱連接于井筒的壁并密封環(huán)形縫。還可以進(jìn)行隨后的二次固井操作如擠壓固井(擠 壓注水泥)。通常，用于油田應(yīng)用的水泥漿設(shè)計(jì)涉及優(yōu)化水泥漿密度、流變性能、泵送時(shí)間、流體損失、沉降、強(qiáng)度發(fā)展時(shí)間、氣體遷移(在放置期間)，和機(jī)械性能如抗壓強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、泊松比、楊氏模量等，用于長(zhǎng)期區(qū)域隔離。可以通過包括具有不同密度的各種添加劑來改進(jìn)這些機(jī)械性能。對(duì)包括上述添加劑的一個(gè)挑戰(zhàn)是添加劑的密度變化對(duì)水泥漿的均勻性的影響。添加劑的不同密度可以導(dǎo)致在水泥漿中的非均勻密度分布。例如，較高密度添加劑可以傾向于沉降到水泥漿的下部而較低密度添加劑傾向于上升到或保留在上部。測(cè)定沉降的常規(guī)方法是用凝固水泥進(jìn)行。然而，這樣的程序需要時(shí)間，因?yàn)樵诔两禍y(cè)量以前必須固化和凝固水泥，其可以需要長(zhǎng)達(dá)14天。因此，可取的是開發(fā)用于測(cè)定沉降的改進(jìn)的方法。另外可取的是開發(fā)用于設(shè)計(jì)適用于地下地層的長(zhǎng)期區(qū)域隔離的水泥組合物的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本文披露了一種方法，該方法包括制備基礎(chǔ)水泥漿料，該基礎(chǔ)水泥漿料包含水泥、水、和一種或多種添加劑；將基礎(chǔ)水泥漿料的樣品放入具有垂直高度的樣品容器；以及在沿著垂直高度的一個(gè)或多個(gè)位置測(cè)量超聲波能量通過樣品的飛行時(shí)間以測(cè)定基礎(chǔ)水泥漿料的沉降性能。本文還披露了一種方法，該方法包括提供沉降試驗(yàn)裝置，該沉降試驗(yàn)裝置包括具有垂直高度的柱和彼此相對(duì)放置并且柱位于其間的至少一對(duì)超聲波轉(zhuǎn)換器；將水泥漿料樣品放置在柱內(nèi)；以及在沿著垂直高度的一個(gè)或多個(gè)位置測(cè)量超聲波能量通過樣品的飛行時(shí)間以測(cè)定水泥漿料的沉降性能。


為了更完整地了解本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)參照以下簡(jiǎn)要描述，并連同附圖和詳細(xì)描述。圖I是說明設(shè)計(jì)水泥組合物的方法的流程圖。
圖2是沉降試驗(yàn)裝置的示意圖。圖3說明適用于實(shí)施本發(fā)明的若干實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。圖4是流程圖，其說明利用圖2所示的沉降試驗(yàn)裝置來測(cè)試水泥組合物的沉降的方法。
具體實(shí)施例方式在附圖和其后的描述中，在整個(gè)說明書和附圖中，通常分別用相同的標(biāo)記數(shù)字來標(biāo)記相同部分。附圖不一定是按比例的。可以以放大尺度或以在某種程度上示意圖的形式來示出本發(fā)明的某些特征，并且為了清晰和簡(jiǎn)潔可以不示出常規(guī)元件的一些細(xì)節(jié)。應(yīng)當(dāng)明了，本文中提及測(cè)定水泥組合物的機(jī)械性能是指測(cè)定凝固水泥組合物的性 能。在本文中，“優(yōu)化范圍”是指特定參數(shù)可以呈現(xiàn)的可接受值的范圍。如所指示的，“優(yōu)化范圍”可以是參數(shù)的數(shù)值的特定范圍或可以是相對(duì)于基礎(chǔ)水泥組合物(BCC)的數(shù)值。在數(shù)值是相對(duì)于BCC(例如，由水泥、水、和可選的一種或多種添加劑構(gòu)成的水泥漿料)的情況下，應(yīng)當(dāng)理解，所討論的參數(shù)是按照稱作ASTM的方法針對(duì)BCC所測(cè)得。參照?qǐng)D1，圖I示出流程圖，其說明設(shè)計(jì)適用于對(duì)地下地層固井(注水泥)的水泥組合物的方法100。應(yīng)當(dāng)明了地下地層(subterranean formations)”包括在外露土以下的區(qū)域和在被水(如海洋或淡水)覆蓋的地球表面以下的區(qū)域。在方框105處，方法100以待引入水泥組合物的地下地層的評(píng)估開始。評(píng)估可以開始于檢索供實(shí)驗(yàn)室分析的地層(formation)和儲(chǔ)層的樣品。尤其是，對(duì)于井筒，方法100可以開始于收集用來產(chǎn)生鉆井日志(測(cè)井)的信息。這樣的信息通常包括由井筒穿過的地球地層的特征，和自然資源的地下儲(chǔ)層的位置。測(cè)井(well logging)是一種技術(shù)，用于向地層評(píng)估專業(yè)人員或鉆探者提供關(guān)于待鉆探的特定地球地層的信息?？梢酝ㄟ^若干方法進(jìn)行收集關(guān)于井下條件的信息，其通常被稱為〃測(cè)井(logging)"?？梢酝ㄟ^例如電磁、聲學(xué)、核、或電機(jī)方式并借助于井筒測(cè)井工具，如隨鉆測(cè)井(LWD)和有線工具，來獲得許多地層性能的原位測(cè)量結(jié)果。這些測(cè)井工具使得能夠原位測(cè)定多種性能如巖石地層的孔隙度、滲透率、和巖性特征；在感興趣的區(qū)帶中的儲(chǔ)層壓力和溫度；鑒定存在的流體；以及許多其它參數(shù)。借助于本發(fā)明披露的內(nèi)容，用于評(píng)估地下地層和獲得為配制水泥組合物所必要的信息的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。方法100進(jìn)行到方框110，此處配制基礎(chǔ)水泥組合物(BCC)?？梢耘渲艬CC以賦予一組所期望的性能，其是通過評(píng)估地下地層加以確定(如先前在方框105中所描述的)。可以配制這樣的BCC :作用為支撐在井筒中的套管、隔離地下地層、或兩者，并且將既不超過地層的破裂梯度(fracture gradient)也不允許地層流體的流入(在固井階段期間)。在一種實(shí)施方式中，BCC包含水泥、水、和一種或多種添加劑。水泥可以是水硬水泥(hydraulic cement),其包括I丐、招、娃、氧、和/或硫,并通過和水的反應(yīng)進(jìn)行凝固和硬化。水硬水泥的實(shí)例包括但不限于卜特蘭水泥(例如，等級(jí)A、C、G、和H卜特蘭水泥)、火山灰水泥、石膏水泥、磷酸鹽水泥、高氧化鋁含量的水泥、硅石水泥、高堿度水泥、或它們的混合物。BCC可以包括足量的水以形成可泵送的水泥漿料。水可以是淡水或咸水，例如，不飽和鹽水溶液或飽和鹽水溶液如鹽水或海水。水的存在量可以是水泥的約20至約180重量百分比(wt. %)，可替換地約20至約IOOwt. %，可替換地約28至約60wt. %。
BCC可以進(jìn)一步包含一種或多種添加劑，其被選用以賦予如通過評(píng)估地下地層(如先前在方框105中所描述的)所需要的一組基本性能。添加劑的實(shí)例包括但不限于密度增加添加劑如增重劑，密度降低添加劑如玻璃珠，發(fā)泡和擴(kuò)張?zhí)砑觿┤鐨怏w，懸浮助劑，消泡劑等。通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)并借助于本發(fā)明披露的內(nèi)容，可以配制BCC以賦予如通過評(píng)估地下地層所需要的一組基本性能。在配制滿足如通過評(píng)估地下地層所需要的一組基本性能的BCC以后，方法100進(jìn)行到方框115，此處通過混合水泥、水、和添加劑來制備BCC(即，水泥漿料)。在制備水泥漿料以后，方法100進(jìn)行到方框120，此處測(cè)定漿料的密度和粘度。例如，漿料可以具有約41b/加侖至約221b/加侖的密度， 可替換地約81b/加侖至約201b/加侖，可替換地約121b/加侖至約181b/加侖。衆(zhòng)料可以具有約I伯登稠度單位(Bearden unit of Consistency) (Be)至約IOOBc的粘度，可替換地約5Bc至約60Bc，可替換地約IOBc至約40Bc。在一種實(shí)施方式中，漿料的泵送時(shí)間的度量是為達(dá)到約70Bc所需要的時(shí)間。然后將漿料樣品放入沉降試驗(yàn)裝置。以后本文將描述沉降試驗(yàn)裝置(例如，如圖2所示)以及其使用方法(例如，如圖4所示)。在方框125處，在漿料凝固以前通過利用沉降試驗(yàn)裝置來測(cè)定水泥漿料的沉降性能。換句話說，利用沉降試驗(yàn)裝置和方法(如本文以后描述的)對(duì)未凝固BCC進(jìn)行沉降測(cè)試以測(cè)定它的沉降性能。然后方法100進(jìn)行到方框130并且該BCC以下稱為首次優(yōu)化的水泥組合物(CC-I)。不希望受限于理論，CC-I可以具有符合規(guī)格的沉降性能使得CC-I可以是充分混合的水泥漿料，隨著時(shí)間的推移其可以在整個(gè)垂直高度保持足夠均勻的密度分布，例如在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后(如下文所描述的)。在方框130處，評(píng)估未凝固CC-I的沉降性能是否屬于優(yōu)化沉降范圍，其亦稱為在規(guī)定范圍內(nèi)(符合規(guī)格)或在規(guī)定以外(在規(guī)格以外)。如果CC-I的沉降性能是在規(guī)格以外，則方法100進(jìn)行到方框135，此處調(diào)節(jié)CC-I的沉降性能。本文以后將更詳細(xì)描述沉降性能、技術(shù)要求、以及其調(diào)節(jié)方法。在調(diào)節(jié)CC-I以后，方法100返回到方框120和125，此處再次考察CC-I的密度、粘度、和沉降性能。在測(cè)定沉降性能以后，方法100再次進(jìn)行到方框130，此處評(píng)估CC-I是否在規(guī)格以內(nèi)或在規(guī)格以外。如果CC-I是在規(guī)格以外，則方法100再次進(jìn)行到方框135，其中調(diào)節(jié)CC-I的沉降性能(如前所述)。必要時(shí)，持續(xù)反復(fù)進(jìn)行由方框120、125、130、和135表示的這種密度和粘度測(cè)定接著沉降測(cè)定-評(píng)估-調(diào)節(jié)循環(huán)，以制備具有符合規(guī)格的沉降性能的CC-I。在方框130處發(fā)現(xiàn)CC-I符合規(guī)格以后，方法100進(jìn)行到方框140，此處測(cè)定CC-I的機(jī)械性能如拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、泊松比、楊氏模量等。在本領(lǐng)域中并借助于本發(fā)明披露的內(nèi)容，這些機(jī)械性能的測(cè)定是已知的。例如，拉伸強(qiáng)度，其定義為材料在失效以前可以承受的最大拉伸應(yīng)力，可以按照ASTM D3967-05進(jìn)行測(cè)定?？箟簭?qiáng)度，其定義為材料相對(duì)于軸向力的最大阻力，可以按照ASTM D2938-95進(jìn)行測(cè)定。泊松比，其定義為徑向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比，可以按照ASTM D3148 - 02進(jìn)行測(cè)定。楊氏模量，其表明材料的彈性，可以按照ASTM D3148-02進(jìn)行測(cè)定。借助于本發(fā)明披露的內(nèi)容，還可以測(cè)定本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為適當(dāng)?shù)牧硗獾臋C(jī)械性能。在測(cè)定機(jī)械性能以后，方法100進(jìn)行到方框145，此處評(píng)估BCC的機(jī)械性能是否它們是在它們的各自的優(yōu)化范圍內(nèi)(如在方框105中基于地下地層的評(píng)估所測(cè)定的)。如果CC-I的至少ー種機(jī)械性能是在規(guī)格以外，則方法100進(jìn)行到方框150，此處調(diào)節(jié)CC-I的至少ー種機(jī)械性能。
可以利用如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適宜方法并借助于本發(fā)明披露的內(nèi)容，來實(shí)施調(diào)節(jié)水泥的機(jī)械性能的方法。例如，可以通過包括強(qiáng)度增強(qiáng)添加劑如纖維、塑料、碳、玻璃纖維等來調(diào)節(jié)拉伸和抗壓強(qiáng)度。適合于加入水泥漿料的各種強(qiáng)度增強(qiáng)添加劑描述于美國專利號(hào)5，049，288,6, 793，730和5，358，047，其各自的全部?jī)?nèi)容以引用方式結(jié)合于本文?？梢酝ㄟ^包括柔性、可壓縮珠和彈性材料如石墨碳、液體、非水流體、固體、氣體、氣體產(chǎn)生材料等，來調(diào)節(jié)泊松比。適合于加入水泥漿料的各種氣體產(chǎn)生材料描述于美國專利號(hào)6，715，553,6, 722，434和6，858，566，其各自的全部?jī)?nèi)容以引用方式結(jié)合于本文?？梢酝ㄟ^包括弾性體如聚異戊ニ烯、聚丁ニ烯、聚異丁烯、聚醚、聚酯等，或橡膠如天然橡膠、丁苯橡膠，來調(diào)節(jié)楊氏模量。適合于加入水泥漿料的各種弾性體和橡膠組合物描述于美國專利號(hào)5，688，844和5，293，938，其各自的全部?jī)?nèi)容以引用方式結(jié)合于本文。在調(diào)節(jié)機(jī)械性能，以后，方法100從方框150返回到方框140，此處再次測(cè)定機(jī)械性能(如本文先前所描述的)，然后返回到方框145，此處評(píng)估CC-I的機(jī)械性能是否在規(guī)格以內(nèi)或在規(guī)格以外。在一種可替換的實(shí)施方式中，在調(diào)節(jié)機(jī)械性能以后，方法100從方框150返回到方框130，此處再次測(cè)定沉降性能(如本文先前所描述的)。只要在對(duì)機(jī)械性能的任何調(diào)節(jié)以后沉降性能仍然在規(guī)定范圍內(nèi)，則方法繼續(xù)從方框130進(jìn)行到方框140，此處再次測(cè)定機(jī)械性能(如本文先前所描述的)，然后進(jìn)行到方框145，此處評(píng)估CC-I的機(jī)械性能是否在規(guī)格以內(nèi)或在規(guī)格以外。上述評(píng)估循環(huán)可以反復(fù)進(jìn)行，直到沉降性能和機(jī)械性能均在規(guī)定范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，一種機(jī)械性能的調(diào)節(jié)可以影響其它機(jī)械性能。例如，通過添加纖維來增加水泥組合物的拉伸強(qiáng)度可以增加水泥組合物的楊氏模量。因此，必要時(shí)，持續(xù)反復(fù)進(jìn)行由方框140、145、和150表示的機(jī)械性能測(cè)定-評(píng)估-調(diào)節(jié)循環(huán)，以制備符合規(guī)格的所有機(jī)械性能均在它們的各自的優(yōu)化范圍內(nèi)的CC-1。在一些實(shí)施方式中，可以測(cè)定多種機(jī)械性能，并且從其產(chǎn)生的組合物可以調(diào)節(jié)另外次數(shù)，例如，3x、4x、5x等，以形成第三優(yōu)化組合物、第四優(yōu)化組合物、第五優(yōu)化組合物等。調(diào)節(jié)水泥組合物的多種機(jī)械性能的方法的實(shí)例描述于2005年9月16日提交的題目為“Methods of Formulating a CementComposition”的美國專利申請(qǐng)?zhí)?1/228，099和2009年2月26日提交的題目為“Methodsof Formulating a Cement Composition”的美國專利申請(qǐng)?zhí)?2/393，141,其各自的全部?jī)?nèi)容以引用方式結(jié)合于本文。如果在方框145處發(fā)現(xiàn)所有機(jī)械性能符合規(guī)格并在它們的各自的優(yōu)化范圍內(nèi)，則方法100進(jìn)行到方框155。在方框155處，方法100確定是否在方框150處已調(diào)節(jié)CC-1。如果至少一種機(jī)械性能已被調(diào)節(jié)，CC-I的組合物已被改變(被稱為經(jīng)調(diào)節(jié)的CC-1)，則方法100返回到方框120以測(cè)定經(jīng)調(diào)節(jié)的CC-I的密度和粘度，然后返回到方框125以測(cè)定經(jīng)調(diào)節(jié)的CC-I的沉降性能，并且隨后返回到方框130以評(píng)估是否沉降性能仍然符合規(guī)格。如果經(jīng)調(diào)節(jié)的CC-I的沉降性能不符合規(guī)格，則方法100進(jìn)行到方框135、120、125、和130，其中重新調(diào)節(jié)經(jīng)調(diào)節(jié)的CC-I的沉降性能，重新測(cè)定密度和粘度，重新測(cè)定和再評(píng)估沉降性能，直到沉降性能符合規(guī)格(如前所述)。然后方法100進(jìn)行到方框140和方框145，此處測(cè)定和評(píng)估機(jī)械性能(如前所述)。如果經(jīng)調(diào)節(jié)的CC-I的至少ー種機(jī)械性能不符合規(guī)格，則方法100進(jìn)行到方框150、140和145，其中重新調(diào)節(jié)、重新測(cè)定、和再評(píng)估經(jīng)調(diào)節(jié)的CC-I的機(jī)械性能，直到所有機(jī)械性能符合規(guī)格并在它們的各自的優(yōu)化范圍內(nèi)(如前所述)。在一些實(shí)施方式中，CC-I的密度和粘度的測(cè)定，沉降和/或機(jī)械性能的調(diào)節(jié)、測(cè)定、和評(píng)估，連續(xù)反復(fù)進(jìn)行(如所描述的)，直到沉降和機(jī)械性能符合規(guī)格并且不對(duì)CC-I進(jìn)行進(jìn)一歩的調(diào)節(jié)，從而允許方法100從方框155進(jìn)行到方框160。在方框160處，CC-I被稱為第二優(yōu)化水泥組合物(CC-2)。不希望受限于理論，具有符合規(guī)格的機(jī)械性能的CC-2可以具有足夠的強(qiáng)度和足夠的變形抗性使得，除CC-I的優(yōu)點(diǎn)以外，水泥組合物還能夠承受在組合物對(duì)其提供支持的結(jié)構(gòu)的使用壽命中經(jīng)受的循環(huán)應(yīng)力。在各種實(shí)施方式中，方法100可以在方框130以后結(jié)束以產(chǎn)生適用于井筒來提供長(zhǎng)期區(qū)域隔離的CC-1?？商鎿Q地，方法100可以在方框155以后結(jié)束以產(chǎn)生適用于井筒來 提供長(zhǎng)期區(qū)域隔離的CC-2。在下文中，至少沉降性能符合規(guī)格或至少ー種機(jī)械性能在優(yōu)化范圍內(nèi)的BCC稱作優(yōu)化水泥組合物(OCC)。當(dāng)本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為適當(dāng)時(shí)并借助于本發(fā)明披露的內(nèi)容，OCC可以包括另外的添加剤，用于將沉降性能和各種機(jī)械性能調(diào)節(jié)到它們的各自的優(yōu)化范圍內(nèi)和/或用于賦予其它所期望的性能。這樣的添加劑會(huì)或不會(huì)同時(shí)影響OCC的沉降和/或機(jī)械性能。上述添加劑的實(shí)例包括但不限于緩聚劑、流體損失控制添加剤、消泡劑、分散劑、凝固促進(jìn)劑、地層調(diào)節(jié)劑(formation conditioning agents)、或它們的混合物。此外，當(dāng)本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為適當(dāng)時(shí)并借助于本發(fā)明披露的內(nèi)容，可以進(jìn)行改進(jìn)如變化水-水泥比和添加非膠凝材料如F類飄塵(class F flyash),以將沉降和/或機(jī)械性能(例如，拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、泊松比、楊氏模量等)調(diào)節(jié)到它們的各自的優(yōu)化范圍內(nèi)。F類飄塵的實(shí)例包括但不限于POZMIX A飄塵，其可商業(yè)上獲自Halliburton Energy ServicesInc.。在包括任何另外的添加劑以后，可以測(cè)定、評(píng)估和調(diào)節(jié)水泥組合物的沉降和/或機(jī)械性能(如本文所披露的)。上述各種添加劑可以具有不同的密度、大小、形狀、表面積等，對(duì)其加以選擇使得OCC具有符合規(guī)格的沉降和機(jī)械性能。在一種實(shí)施方式中，具有符合規(guī)格的沉降和機(jī)械性能的OCC適用于長(zhǎng)期區(qū)域隔離?？商鎿Q地，具有符合規(guī)格的沉降性能的OCC適用于長(zhǎng)期區(qū)域隔離。在一種實(shí)施方式中，可以手動(dòng)進(jìn)行或可以利用計(jì)算機(jī)(全部或部分地)來自動(dòng)操作本文披露的方法100。例如，可以利用用來評(píng)估和調(diào)節(jié)所描述參數(shù)的軟件和/或設(shè)備來計(jì)算和測(cè)定所披露的水泥組合物的沉降性能和/或機(jī)械性能。同樣，可以自動(dòng)操作和/或計(jì)算機(jī)控制任何或所有的測(cè)定、評(píng)估、和調(diào)節(jié)步驟。例如，可以用圖3所示類型和本文描述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來實(shí)施如在圖I和4中所披露的方法。在一種實(shí)施方式中，OCC可以用于完井作業(yè)如初次和二次固井作業(yè)(如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的)?？梢詫CC放入井筒的環(huán)形縫并允許凝固，使得它隔離地下地層與井筒的不同部分。因而OCC形成阻擋層，其防止在地下地層中的流體遷移到其它地下地層。在環(huán)形縫內(nèi)，OCC還用來支撐井筒中的導(dǎo)管，例如，套管。在一種實(shí)施方式中，OCC位于其中的井筒屬于多邊井筒構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)明了，多邊井筒構(gòu)造包括通過ー個(gè)或多個(gè)輔助井筒連接的至少兩個(gè)主要井筒。在二次固井(經(jīng)常被稱為擠壓固井)中，可以將密封劑組合物策略性地放置在井筒中，以填塞導(dǎo)管的孔隙或裂紋，填塞位于環(huán)形縫中的硬化OCC(例如，水泥環(huán))的孔隙或裂紋，填塞在硬化密封劑和導(dǎo)管之間的稱作微環(huán)形縫的相對(duì)較小開ロ，等等。可以用來在井筒中使用密封劑組合物的各種程序描述于美國專利號(hào)5，346，012和5，588，488，其全部?jī)?nèi)容以引用方式結(jié)合于本文。在一種實(shí)施方式中，OCC用于井筒，其被設(shè)置成適合于注射或從井筒回收材料的任何構(gòu)造，如蒸汽輔助重力泄油(steam-assisted gravity drainage) (SAGD)構(gòu)造、多邊井筒構(gòu)造、或常見井筒構(gòu)造。SAGD構(gòu)造包括兩個(gè)獨(dú)立的井筒，其中水平井段設(shè)置成ー個(gè)位于另ー個(gè)上方。上部井筒主要用來輸送井下蒸汽，而較低井筒則主要用來產(chǎn)生油。將井足夠緊密地定位在一起以便于從ー個(gè)井到另ー個(gè)井的熱流。響應(yīng)被蒸汽加熱，在相鄰上部井筒的儲(chǔ)層中的油變得較少粘性的，使得重力將油向下拉向較低井筒，此處它可以被產(chǎn)生。在ー種實(shí)施方式中，本發(fā)明的OCC提供凝固水泥組合物，當(dāng)經(jīng)受高溫環(huán)境時(shí)其是熱穩(wěn)定的?，F(xiàn)參照?qǐng)D2，該圖示出用于測(cè)定在圖I中所討論的沉降性能的沉降試驗(yàn)裝置200的一種實(shí)施方式的示意圖。沉降試驗(yàn)裝置200可以模擬井下條件并且可以用來研究隨著時(shí)間的推移漿料(例如，未凝固水泥組合物)的顆粒(例如，添加剤)沉降。所披露的沉降試驗(yàn)裝置200和其使用方法還可以使使用者能夠基于地下地層的需要來改善在配制水泥組合物方面的總效率。如所描述的，沉降試驗(yàn)裝置200包括用于容納樣品的容器或接收器，其在本文中通常稱作柱202。在一種實(shí)施方式中，柱202可以具有任何適宜的形狀，例如，圓柱形、立方形等。在一種實(shí)施方式中(例如，具有圓柱形)，柱202可以具有平滑的內(nèi)部邊緣或角以有助于在混合期間消除空隙，使得可以獲得充分混合的漿料。通常，尖銳邊緣或角可以導(dǎo)致死區(qū)，其中漿料可以具有不同密度的死角(pocket)。柱202可以具有任何適當(dāng)?shù)某叽绾蜆?gòu)造。在一種實(shí)施方式中，柱202是實(shí)驗(yàn)室尺寸裝置。在這樣的實(shí)施方式中，柱202可以等于或小于5英尺、或等于或小于4英尺、或等于或小于3英尺?？商鎿Q地，柱202可以小于或大于實(shí)驗(yàn)室尺寸裝置。柱202可以構(gòu)造自任何適當(dāng)材料，例如，金屬、不銹鋼、復(fù)合材料、玻璃、塑料等。在一種實(shí)施方式中，柱202可以是金屬容器如錫容器。錫容器可以具有立方形并具有平滑的內(nèi)部邊緣和角，高度為8英寸、寬度為4英寸、以及長(zhǎng)度為2英寸。沉降試驗(yàn)裝置200進(jìn)ー步包括超聲波轉(zhuǎn)換器204和206，其彼此相對(duì)定位并且柱202位于其間。如所描述的，超聲波轉(zhuǎn)換器204和206位于相同高度，并且通過沿著垂直軸線214和216分別向上或向下移動(dòng)它們，是可垂直移動(dòng)的。以這種方式，可以調(diào)節(jié)超聲波轉(zhuǎn)換器204和206的位置，以在沿著垂直軸線214和216的任何所期望的高度進(jìn)行沉降性能測(cè)量。例如，超聲波轉(zhuǎn)換器204和206可以作為ー對(duì)向上移向柱202的上部，可替換地，它們可以作為ー對(duì)向下移向柱202的下部。在可替換的實(shí)施方式中，在沉降試驗(yàn)裝置中可以存在固定放置和/或沿著柱的高度可垂直移動(dòng)的多于兩個(gè)的超聲波轉(zhuǎn)換器(例如，4、6、8、10個(gè)等)。在那些實(shí)施方式中，可以在向上或向下移動(dòng)或不移動(dòng)超聲波轉(zhuǎn)換器的情況下在任何點(diǎn)同時(shí)測(cè)量沉降性能。例如，沉降試驗(yàn)裝置可以包括6個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器，其中兩個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器彼此面對(duì)放置在沉降試驗(yàn)裝置的上部，兩個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器彼此面對(duì)放置在沉降試驗(yàn)裝置的下部，以及剩余兩個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器彼此面對(duì)放置在沉降試驗(yàn)裝置的中間部分。在一種可替換的實(shí)施方式中，采用單個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器(或其它奇數(shù)如3或5)，其中至少ー個(gè)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生信號(hào)(例如，聲波)并接收反射信號(hào)。例如，信號(hào)被傳輸通過樣品容器的壁并穿過樣品。至少信號(hào)的一部分通過樣品和容器壁反射回來并由產(chǎn)生該信號(hào)的同一轉(zhuǎn)換器接收?？梢詫?duì)本文描述的信號(hào)處理進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，例如考慮到飛行時(shí)間的近似加倍(鑒于信號(hào)的反射性質(zhì))。超聲波轉(zhuǎn)換器204和206是可以產(chǎn)生和接收高頻聲波的裝置。因而，當(dāng)彼此對(duì)面地放置兩個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器204和206時(shí)，超聲波轉(zhuǎn)換器之一(例如，超聲波轉(zhuǎn)換器204或超聲波轉(zhuǎn)換器206)可以發(fā)送電能(例如，信號(hào)電壓)并將電能轉(zhuǎn)換成超聲波，通常高于20，000赫茲，而另一個(gè)超聲波轉(zhuǎn)換器(例如，超聲波轉(zhuǎn)換器206或超聲波轉(zhuǎn)換器204)則可以接收超聲波并將它們轉(zhuǎn)換回到信號(hào)電壓。在可替換的實(shí)施方式中，代替或除超聲波轉(zhuǎn)換器以外，可以采用用于發(fā)送和接收能量信號(hào)(例如，收發(fā)器)的其它裝置。在各種實(shí)施方式中，能量信號(hào)可以包括聲信號(hào)(正常聲音波或聲波)、Y射線、X射線、中子、或它們的組合。在實(shí)施方式中，上述能量信號(hào)源自轉(zhuǎn)換器的發(fā)送器-接收器對(duì)。在一種實(shí)施方式中，分別經(jīng)由線路210和212，超聲波轉(zhuǎn)換器204和206耦接于顯示裝置如示波器208。示波器208是這樣的裝置，其允許觀看發(fā)送和接收的信號(hào)電壓，使得可以測(cè)定兩個(gè)信號(hào)之間的瞬態(tài)時(shí)間。換句話說，可以利用示波器208來測(cè)定超聲波轉(zhuǎn)換器204和206的高頻聲波的發(fā)送和高頻聲波的接收之間的飛行時(shí)間(TOF)。TOF被定義為超聲波傳播已知距離的時(shí)間量，其中上述距離是在超聲波轉(zhuǎn)換器204和206之間的柱202的寬度。示波器208的ー個(gè)實(shí)例是Tektronix TDS 1000，其是來自Tektronix的市售示波器。在可替換的實(shí)施方式中，其它裝置可以用來測(cè)定或測(cè)量飛行時(shí)間，例如信號(hào)處理鐘(例如，微芯片或集成電路裝置)。沉降試驗(yàn)裝置200可以進(jìn)ー步裝備有溫度控制器220，其利用加熱裝置218來控制在沉降試驗(yàn)裝置200中的溫度。合適的加熱裝置的實(shí)例包括但不限于加熱帶、套管、線圈、加熱元件、或它們的組合，其可以完全或部分地圍繞或穿透沉降試驗(yàn)裝置200。溫度控制器220可以用來加熱在柱202內(nèi)的漿料樣品到所期望的溫度，例如加熱到井下靜態(tài)溫度(BHST)，以模擬井下條件?？梢詫囟葌鞲衅?22放置在柱202內(nèi)來測(cè)量其中的溫度。沉降試驗(yàn)裝置200可以經(jīng)由線路232、234、和236耦接于惰性氣體供給源224，用于將柱202加壓至所期望的壓力，例如加壓至井下壓力，以模擬井下條件。在可替換的實(shí)施方式中，可以通過替代方法如注射泵或受控空氣水泵(controlled air-over-water pump)(単獨(dú)或連同減壓閥一起)，來加壓沉降試驗(yàn)裝置200。另外或代替氣體，可以采用其它加壓介質(zhì)如水或其它流體/液體。惰性氣體供給源224可以是任何適宜的加壓惰性氣體如氮?dú)狻鍤獾?。可以將壓力傳感?26安置在柱202內(nèi)來測(cè)量其中的壓力。安置在柱202和惰性氣體供給源224之間的壓力調(diào)節(jié)器228可以用來調(diào)節(jié)加壓惰性氣體從惰性氣體供給源224到柱202的流量。安置在柱202和壓カ調(diào)節(jié)器228之間的減壓閥230可以用來經(jīng)由線路232、238、和240來釋放由設(shè)備故障或エ藝擾動(dòng)引起的在柱202內(nèi)的任何壓カ累積。沉降試驗(yàn)裝置200可以進(jìn)一歩包括可旋轉(zhuǎn)安置在柱202內(nèi)的混合器242，用于混合或攪拌其中的漿料樣品?；旌掀?42可以連接于軸244，其本身又可以連接于用于旋轉(zhuǎn)混合 器242的驅(qū)動(dòng)裝置246。驅(qū)動(dòng)裝置246可以是用于旋轉(zhuǎn)混合器242的任何已知裝置如但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)、混合器、馬達(dá)等。在一種實(shí)施方式中，沉降試驗(yàn)裝置200以所期望的速度混合漿料以獲得具有均勻密度的充分混合的漿料。如所描述的，混合器242和軸244自柱202的頂部安裝并且可以是可移動(dòng)的，例如，它們可以被向上拉并保持，使得在沉降測(cè)定以前它們并不阻塞在超聲 波轉(zhuǎn)換器之間的區(qū)域，其在下文加以描述。然而，在可替換的實(shí)施方式中，可以策略性地放置混合器和軸，使得它們并不阻塞在超聲波轉(zhuǎn)換器之間的區(qū)域，例如，可以從柱的側(cè)面安裝混合器和軸。可替換地，混合器和軸可以是可移除的，例如，混合器和軸可以用于混合柱內(nèi)的漿料并在充分混合漿料以后除去。沉降試驗(yàn)裝置200可以可替換地包括用于加速漿料的沉降作用的振動(dòng)器或其它裝置、方法、或方式。在一種實(shí)施方式中，振動(dòng)器包括振動(dòng)墊或基面，其上放置沉降試驗(yàn)裝置200的全部或一部分(例如，柱202)。這種誘導(dǎo)振動(dòng)可以發(fā)生在試驗(yàn)裝置200的內(nèi)部或裝置的外部。即使通常避免振動(dòng)以減小沉降作用，但可以有意誘導(dǎo)它來加速沉降作用以減少總測(cè)試時(shí)間。沉降試驗(yàn)裝置200可以可替換地包括用于模擬在動(dòng)態(tài)條件下(例如，在流體流動(dòng)條件下)的沉降的泵周圍或循環(huán)流回路或其它裝置、方法、或方式。在一種實(shí)施方式中，流動(dòng)回路是流體連通于柱202。流動(dòng)回路可以包括用于從裝置移出漿料的ー個(gè)或多個(gè)出口，用于接收漿料回到裝置的ー個(gè)或多個(gè)進(jìn)ロ，連接進(jìn)口和出口的相關(guān)的流動(dòng)導(dǎo)管，和安置在流動(dòng)導(dǎo)管中的一個(gè)或多個(gè)泵?？商鎿Q地，漿料可以被泵送通過和丟棄而不是被循環(huán)進(jìn)入和流出裝置。在一種實(shí)施方式中，沉降試驗(yàn)裝置200和相關(guān)方法還可以用于實(shí)時(shí)泵送情況以測(cè)量在水泥安裝(例如井筒固井作業(yè))中的沉降。在各種實(shí)施方式中，可以將沉降試驗(yàn)裝置200安裝在泵送設(shè)備上，或可以將其安裝在待井下部署的工具上?？梢詫⒊暡ǚò惭b在實(shí)時(shí)水泥作業(yè)(在遠(yuǎn)程作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，如井現(xiàn)場(chǎng))的流動(dòng)路徑中。例如，樣品可以抽自水泥混合器，實(shí)時(shí)地放置在沉降試驗(yàn)裝置200中，并可選地返回到水泥混合器或可選地丟棄?？商鎿Q地，采樣流可以抽自水泥混合器，實(shí)時(shí)地循環(huán)通過沉降試驗(yàn)裝置200 (例如，具有如上所述的流動(dòng)回路的裝置)，并且可選地返回到水泥混合器或可選地丟棄。從而可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)水泥(例如，井筒水泥)的性能以實(shí)現(xiàn)所期望的沉降性能，同時(shí)進(jìn)行固井作業(yè)(例如，在井筒中的初次和/或二次固井)。沉降試驗(yàn)裝置200可以進(jìn)一歩包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248。超聲波轉(zhuǎn)換器204和206、示波器208、驅(qū)動(dòng)裝置246、壓カ調(diào)節(jié)器228、減壓閥230、溫度傳感器222、壓カ傳感器226、和溫度控制器220可以分別經(jīng)由線路250、252、254、256、258、260、262、264、和266，耦連于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248?？梢杂糜?jì)算機(jī)來實(shí)施計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248和處理控制和/或方法(例如，圖4所示方法的全部或一部分)，其中上述計(jì)算機(jī)具有處理施加于它的必要的工作負(fù)荷的足夠的處理能力、內(nèi)存資源、和網(wǎng)絡(luò)吞吐能力。圖3說明適用于實(shí)施本文披露的ー種或多種實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248包括處理器382 (其可以被稱為中央處理器或CPU)，其與存儲(chǔ)裝置通信，該存儲(chǔ)裝置包括輔助存儲(chǔ)器384、只讀存儲(chǔ)器(ROM) 386、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM) 388 ;輸入/輸出(I/O)裝置390 ;和網(wǎng)絡(luò)連接裝置392。處理器可以實(shí)現(xiàn)為ー個(gè)或多個(gè)CPU芯片。輔助存儲(chǔ)器384通常包括一個(gè)或多個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器或磁帶驅(qū)動(dòng)器并且用于數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)以及作為溢出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備(如果RAM 388并不大到足以保存所有工作數(shù)據(jù))。輔助存儲(chǔ)器384可以用來存儲(chǔ)程序，當(dāng)選擇上述程序用于執(zhí)行時(shí)其被加載到RAM 388。ROM 386用來存儲(chǔ)在程序執(zhí)行期間被讀的指令和可能的數(shù)據(jù)。ROM 386是非易失性存儲(chǔ)裝置，相對(duì)于輔助存儲(chǔ)器的較大存儲(chǔ)容量，其通常具有較小的存儲(chǔ)容量。RAM 388用來存儲(chǔ)易失性數(shù)據(jù)以及也許用來存儲(chǔ)指令。對(duì)于ROM 386和RAM 388的存取通?？煊趯?duì)于輔助存儲(chǔ)器384的存取。
I/O 390裝置可以包括打印機(jī)、視頻監(jiān)視器、液晶顯示器(IXD)、觸摸屏顯示器、鍵盤、小鍵盤、交換機(jī)、撥號(hào)盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、語音識(shí)別器、讀卡器、紙帶閱讀機(jī)、或其它眾所周知的輸入和輸出裝置。網(wǎng)絡(luò)連接裝置392可以采取以下形式調(diào)制解調(diào)器、調(diào)制解調(diào)器存儲(chǔ)體、以太網(wǎng)卡、通用串行總線(USB)接ロ卡、串行接ロ、令牌環(huán)卡(token ring card)、光纖分布式數(shù)據(jù)接ロ(FDDI)卡、無線局域網(wǎng)(WLAN)卡、無線電收發(fā)器卡如碼分多路訪問(CDMA)和/或用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng)(GSM)無線電收發(fā)器卡、和/或用于微波接入的全球互通(WiMAX)無線電收發(fā)器卡、WiFi、藍(lán)牙、和其它眾所周知的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這些網(wǎng)絡(luò)連接裝置392可以使處理器382能夠與因特網(wǎng)或ー個(gè)或多個(gè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)通信。借助地這樣的網(wǎng)絡(luò)連接，可以在進(jìn)行上述方法步驟的過程中，處理器382可以接收來自網(wǎng)絡(luò)的信息，或可以輸出信息到網(wǎng)絡(luò)。上述信息，其經(jīng)常表示為利用處理器382來執(zhí)行的ー個(gè)序列的指令，可以接收自和輸出到網(wǎng)絡(luò)，例如，以體現(xiàn)在載波中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)的形式。上述信息，其可以包括利用例如處理器382來執(zhí)行的數(shù)據(jù)或指令，可以接收自和輸出到網(wǎng)絡(luò)，例如，以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)基帶信號(hào)或體現(xiàn)在載波中的信號(hào)的形式。由網(wǎng)絡(luò)連接裝置392產(chǎn)生的基帶信號(hào)或體現(xiàn)在載波中的信號(hào)可以在電導(dǎo)體中或在電導(dǎo)體表面上、在同軸電纜中、在波導(dǎo)管中、在光學(xué)介質(zhì)(例如光纖)中、或在空氣或自由空間中傳播。可以按照不同序列來排序包含在基帶信號(hào)或嵌入在載波中的信號(hào)的信息，如所期望的可以對(duì)處理或產(chǎn)生信息或傳輸或接收信息?？梢园凑毡绢I(lǐng)域技術(shù)人員熟知的若干種方法來產(chǎn)生基帶信號(hào)或嵌入在載波中的信號(hào)、或目前使用的或以后開發(fā)的其它類型的信號(hào)(本文中稱作傳輸媒體)。處理器382執(zhí)行指令、代碼、計(jì)算機(jī)程序、腳本，其存取自硬盤、軟盤、光盤(這些不同的基于磁盤的系統(tǒng)可以均被看作是輔助存儲(chǔ)器384)、R0M 386,RAM 388、或網(wǎng)絡(luò)連接裝置392。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248的網(wǎng)絡(luò)連接裝置392能夠促進(jìn)處理器382和沉降試驗(yàn)裝置200的部件之間的通信，上述部件包括超聲波轉(zhuǎn)換器204和206、示波器208、驅(qū)動(dòng)裝置246、壓カ調(diào)節(jié)器228、減壓閥230、溫度傳感器222、壓カ傳感器226、和溫度控制器220。在一種實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)連接裝置392可以是有線設(shè)備如以太網(wǎng)卡、USB接ロ卡等，并且處理器382和沉降試驗(yàn)裝置200的部件之間的通信可以是有線網(wǎng)絡(luò)通信?？商鎿Q地，網(wǎng)絡(luò)連接裝置392可以是無線設(shè)備如WiFi、藍(lán)牙等，并且處理器382和沉降試驗(yàn)裝置200的部件之間的通信可以是無線網(wǎng)絡(luò)通信。傳感器(例如，超聲波轉(zhuǎn)換器204和206、溫度傳感器222、壓カ傳感器226等)可以耦接于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248可以存儲(chǔ)和/或使用獲自上述傳感器的數(shù)據(jù)。在一種實(shí)施方式中，可以在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)(在時(shí)間為零時(shí)，t0)和在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)(在時(shí)間tend)(在可以由使用者選擇的時(shí)間延遲以后)，在柱202的整個(gè)垂直高度，測(cè)量漿料的T0F。在可替換的實(shí)施方式中，可以在實(shí)驗(yàn)期間連續(xù)監(jiān)測(cè)柱202中的漿料的沉降性能(例如，T0F)并且可以在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中在每個(gè)采樣間隔(例如，在時(shí)間tpt2、t3等)定期收集數(shù)據(jù)采樣，例如,每秒、每分鐘、每小時(shí)等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248能夠接收內(nèi)部數(shù)據(jù)和/或外部數(shù)據(jù)并產(chǎn)生和輸送信號(hào)到示波器208、驅(qū)動(dòng)裝置246、壓カ調(diào)節(jié)器228、減壓閥230、和溫度控制器220。例如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248可以接收來自用戶輸入的自動(dòng)化和/或手動(dòng)指令，并且基于內(nèi)部計(jì)算、編程、和/或接收自傳感器的數(shù)據(jù)，可以發(fā)送信號(hào)到示波器208、驅(qū)動(dòng)裝置246、壓カ調(diào)節(jié)器228、減壓閥230、和溫度控制器220。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248可以耦接于示波器208，用于顯示來自超聲波轉(zhuǎn)換器204和206的高頻聲波以及穿過其的TOF。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248可以耦接于用于旋轉(zhuǎn)混合器242和軸244的驅(qū)動(dòng)裝置246。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248還可以耦接于溫度控制器220和溫度傳感器222，以基于來自溫度傳感器222的反饋來控制柱202內(nèi)漿料的溫度。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248還可以耦接于壓カ調(diào)節(jié)器228和壓カ傳感器226，以基于來自壓カ傳感器226的反饋并通過調(diào)節(jié)來自惰性氣體供給源224的惰性氣體進(jìn)入柱202的量來控制柱202內(nèi)的壓力。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248還可以耦接于減壓閥230和壓カ傳感器226，以監(jiān)測(cè)會(huì)引起柱202內(nèi)壓カ累積的任何設(shè)備故障或エ藝擾動(dòng)，以及通過打開減壓閥230來釋放上述壓カ累積。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)248能夠影響沉降試驗(yàn)裝置200的各種功能，包括示波器208、溫度控制器220、柱202內(nèi)的溫度、壓カ調(diào)節(jié)器228、減壓閥230、柱202內(nèi)的壓力、驅(qū)動(dòng)裝置246、混合器242速度等。然而，在可替換的實(shí)施方式中，還設(shè)想，可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部控制來手動(dòng)調(diào)節(jié)示波器、溫度控制器、驅(qū)動(dòng)裝置、壓カ調(diào)節(jié)器、和減壓閥。 現(xiàn)參照?qǐng)D4，該圖示出利用圖2的沉降試驗(yàn)裝置200來測(cè)試沉降性能的方法400的一種實(shí)施方式。方法400更詳細(xì)地描述了圖I所示方法100的方框125和135。方法400開始于圖I的方框115，此處制備漿料(即，BCC)?？梢酝ㄟ^混合水泥以及水和添加劑來制備漿料(即，BCC)。方法400進(jìn)行到圖I的方框120，此處測(cè)定漿料的密度和粘度。在測(cè)定密度和粘度以后，方法400進(jìn)行到方框125，其進(jìn)ー步包括方框415-445。在方框415處，將漿料放置在圖2的沉降試驗(yàn)裝置200的柱202中。在方框420處，調(diào)節(jié)沉降試驗(yàn)裝置200的條件。例如，可以打開加熱裝置218 (如果尚未打開)，可以將溫度控制器220調(diào)節(jié)到所選溫度以模擬井下溫度，并且可以用溫度傳感器222來監(jiān)測(cè)沉降試驗(yàn)裝置200內(nèi)的溫度以實(shí)現(xiàn)所選定的溫度?？梢允紫汝P(guān)閉壓力調(diào)節(jié)器228和減壓閥230。接著，可以通過打開壓カ調(diào)節(jié)器228將來自惰性氣體供給源224的惰性氣體引入柱202，直至達(dá)到所選壓カ(例如，井下壓カ)?？梢越柚趬亥珎鞲衅?26來監(jiān)測(cè)柱202內(nèi)的壓力。當(dāng)沉降試驗(yàn)裝置200內(nèi)的壓カ達(dá)到所選壓カ時(shí)，可以關(guān)閉壓カ調(diào)節(jié)器228。接著，方法400進(jìn)行到方框425，此處混合柱202內(nèi)的漿料，例如通過打開驅(qū)動(dòng)裝置246到所選速度，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸244和混合器242。攪拌漿料可以模擬井下漿料的狀況(placing)并且還為充分混合的漿料提供基準(zhǔn)。在方框430處，在充分混合水泥漿料以后，可以通過關(guān)閉驅(qū)動(dòng)裝置246來停止攪拌。可以向上拉軸244和混合器242，使得它們并不阻擋在超聲波轉(zhuǎn)換器204和206之間的區(qū)域?？梢源蜷_示波器208?？梢酝ㄟ^沿著垂直軸線214和216向上移動(dòng)超聲波轉(zhuǎn)換器204和206使得超聲波轉(zhuǎn)換器204和206和柱202內(nèi)漿料的頂部ー樣高來測(cè)量在漿料頂部的T0F。接著，可以通過沿著垂直軸線214和216向下移動(dòng)超聲波轉(zhuǎn)換器204和206使得超聲波轉(zhuǎn)換器204和206位于柱202的底部，來測(cè)量在漿料底部的TOF0可以同時(shí)或幾乎同時(shí)在漿料的頂部和底部測(cè)量T0F，同時(shí)充分混合漿料。在這里，在漿料的頂部和底部的TOF可以大致相同并提供在時(shí)間為零時(shí)充分混合漿料的基礎(chǔ)(基準(zhǔn))。在一種實(shí)施方式中，在時(shí)間為零時(shí)，基礎(chǔ)充分混合漿料在頂部和底部之間的TOF差異可以小于約15%，可替換地小于約10%，可替換地小于約5、4、3、2、或1%，可替換地約零，即在頂部和底部的TOF是大致相同的。接著，方法400進(jìn)行到方框435，此處，通過等待所選時(shí)間延遲或采樣間隔(其可以由使用者選擇)使?jié){料可以沉降。在方框440處，在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后，通過移動(dòng)超聲波轉(zhuǎn)換器204和206使得它們分別和漿料的頂部和底部ー樣高，來重新測(cè)量在漿料的頂部和底部處的TOF (如本文先前所描述的)。在方框445處 ，在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后，方法400測(cè)定在漿料的頂部和底部之間TOF的差異。在一種實(shí)施方式中，采樣間隔為約I分鐘至約24小時(shí)，可替換地約10分鐘至約4小時(shí)，可替換地約30分鐘至約60分鐘。當(dāng)隨著時(shí)間的推移發(fā)生沉降吋，較重顆粒(例如，添加劑等)向著柱202的下部沉降以及較輕顆粒向著柱202的上部沉降。這導(dǎo)致漿料的上部密度降低，同時(shí)漿料的下部密度増加。不希望受限于理論，超聲波轉(zhuǎn)換器204和206測(cè)量漿料的相對(duì)密度，作為高度(即，柱202的高度)和時(shí)間(即，所選時(shí)間延遲或采樣間隔)的函數(shù)。聲波通過給定介質(zhì)(即，漿料)的速度正比于介質(zhì)的密度。當(dāng)隨著時(shí)間的推移在漿料中顆粒沉降時(shí)，漿料的密度均勻性開始改變。雖然遷移自漿料的頂部和底部的顆粒的凈通量保持不變，但由沉降引起的在頂部和底部的顆粒重新分布將導(dǎo)致隨著時(shí)間的推移在漿料中從頂部到底部的顆粒濃度變化。在漿料中的這種顆粒濃度變化會(huì)引起從頂部到底部的非均勻密度分布。因而，隨著時(shí)間的推移，當(dāng)發(fā)生沉降時(shí)，聲波通過漿料的頂部和底部的速度會(huì)變化。因?yàn)楹驮谝后w中相比在固體中聲波傳播更快，所以隨著時(shí)間的推移當(dāng)較重顆粒沉降時(shí)在上部的聲波速度會(huì)降低，從而降低在漿料上部的T0F。相反，在下部，聲波速度會(huì)增カロ，從而隨著時(shí)間的推移増加在漿料下部的T0F。方法400繼續(xù)到圖I的方框130，此處方法400測(cè)定在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后TOF的差異是否符合規(guī)格。在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后，TOF的差異表明隨著垂直高度和時(shí)間，漿料密度的變化，其進(jìn)ー步表明在漿料中的顆粒沉降。在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后TOF差異的規(guī)格可以由使用者來限定。例如，使用者可以關(guān)聯(lián)漿料的TOF差異和對(duì)凝固水泥常規(guī)測(cè)定的密度變化，從而限定漿料的TOF的可接受或不可接受的差異(例如，百分比差異)。在一種實(shí)施方式中，可以用兩種不同方法來測(cè)試漿料，例如可以利用本文描述的方法來測(cè)試第一樣品，同時(shí)可以利用常規(guī)方法，如BP沉降方法，來測(cè)試第二樣品。兩個(gè)樣品可以在類似條件下制備并例如利用混合器加以混合。在時(shí)間為零時(shí)，可以從兩個(gè)樣品均移出混合器。接著，可以在整個(gè)垂直高度測(cè)量第一樣品的T0F，并在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后可以重新測(cè)量T0F。同時(shí)，可以允許第二樣品沉降所選時(shí)間延遲或采樣間隔，然后允許凝固?？梢詫⒛痰诙悠非懈畛刹糠植⒖梢詼y(cè)量每個(gè)部分的密度。對(duì)第二樣品測(cè)得的部分之間的密度變化可以關(guān)聯(lián)于在整個(gè)垂直高度針對(duì)所選時(shí)間延遲或采樣間隔的TOF差異。在本文中，可以通過針對(duì)采樣間隔(例如，在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后)在柱202的頂部和底部之間的等于或小于1、2、3、4、5、10、15、20、25、或30%的1'0 差異來表示具有符合規(guī)格的沉降性能的漿料。在其它實(shí)施方式中，和給定漿料的基準(zhǔn)沉降性能(基礎(chǔ)沉降性能)相比，在沉降性能(即，在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后，TOF差異)等于或小于I、2、3、4、5、10、15、20、25、或30%的情況下，可以認(rèn)為沉降性能符合規(guī)格。如果沉降性能(即，在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后，TOF差異)是在規(guī)格以外，則方法400進(jìn)行到方框130，此處對(duì)漿料樣品進(jìn)行改進(jìn)。存在各種各樣的方式來改進(jìn)漿料。如所描述的，漿料改性由進(jìn)ー步包括方框455-470的方框135來表示。在方框455處，可以通過調(diào)節(jié)上述漿料的密度來改性漿料?？梢詫⒅刭|(zhì)添加劑如增重劑加入漿料以增加漿料密度，并且可以加入輕質(zhì)添加劑以降低漿料密度。通常，重質(zhì)添加劑是指比重為約6. Og/cm3至I. Og/cm3的添加劑,可替換地約5. 2g/cm3至2. 2g/cm3,可替換地約3. 18g/cm3至2. 5g/cm3。比重被定義為給定材料的密度與水密度的比(其時(shí)兩者處于相同溫度)。比重越高，則材料越致密，因而材料向著漿料的底部下沉或沉降的増加的傾向。適宜重質(zhì)添加劑的實(shí)例包括但不限于重晶石、赤鐵礦、黑錳礦、碳酸鈣、菱鐵礦、鈦鐵礦、或它們的組合。市售重質(zhì)添加劑的實(shí)例包括但不限于BAROID 41和SWEEP-WATE(其是重晶石)、HI DENSE#3增重劑和HI DENSE#4增重劑(其是赤鐵礦)、MICR0MAX增重劑(其是黑猛礦)，各自可商業(yè)上獲自Halliburton Energy Services, Inc.。另ー方面，輕質(zhì)添加劑通常是指比重為約L 5g/cm3至0. 001g/cm3的添加劑,可替換地約I. Og/cm3至0. 01g/cm3,可替換地約0. 5g/cm3至0. lg/cm3。輕質(zhì)添加劑的實(shí)例包括但不限于弾性體或熱塑性弾性體(TPE)。TPE的實(shí)例包括但不限于ニ烯如丁ニ烯、異戊ニ烯和己ニ烯,和/或單烯烴如こ烯、丁烯、和I-己烯。TPE可以是包含芳烴單體(例如，苯こ烯、a -甲基苯こ烯、こ烯基甲苯等)和脂族ニ烯的聚合物。TPE可以被交聯(lián)或部分交聯(lián)如例如苯こ烯-丁ニ烯嵌段共聚物、苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯(SBS)嵌段共聚物、苯こ烯-丁ニ烯無規(guī)(SBR)共聚物等。輕質(zhì)添加劑還可以包括接枝有極性單體如馬來酐、磺酸或磺酸酯基團(tuán)等的聚烯烴。市售輕質(zhì)添加劑的實(shí)例包括但不限于WELLLIFE 665,可獲自HalliburtonEnergy Services, Inc. ；FINAPRENE 41UFINAPRENE 435、FINAPRENE 401、和 FINACLEAR 熱塑性弾性體,其是SBS弾性體，可商業(yè)上獲自Total Petrochemical USA, Inc.;以及KRATON弾性體，其也是SBS弾性體,可商業(yè)上獲自Kraton Polymers0這些重質(zhì)和輕質(zhì)添加劑可以具有約I微米至約3000微米的顆粒大小，可替換地約20微米至約2000微米,可替換地約60微米至約1000微米，以及約3. lE-6mm2至約28. 3mm2的表面積，可替換地約I. 3E-3mm2至約12. 6mm2,可替換地約I. lE-2mm2至約3. 1mm2?？商鎿Q地，在方框460處，可以通過調(diào)節(jié)本文先前描述的添加劑的表面積來進(jìn)行漿料改性以減少或防止沉降。減小顆粒的表面積，例如通過選擇較小直徑顆?；蛲ㄟ^混合較小和較大直徑顆粒，可以導(dǎo)致懸浮能力的増加，其本身又減少沉降。 可替換地，在方框465處，可以除去添加劑的類型和/或用具有更好懸浮性能的其它類型代替，因而較少可能沉降?？商鎿Q地，在方框470處，可以調(diào)節(jié)BCC的流變性能。流變性能是指在施加應(yīng)カ的影響下物質(zhì)的變形和流動(dòng)?？梢岳缤ㄟ^改變BCC的粘度來調(diào)節(jié)BCC的流變性能。可以將能夠增加BCC的粘度的任何適宜的增粘劑加入漿料。在本領(lǐng)域并借助于本發(fā)明披露的內(nèi)容，增粘劑是眾所周知的。增粘劑的實(shí)例包括但不限于鈉蒙脫石如AQUALGEL增粘劑、生物聚合物黃原膠(zanthan gun)如BARAZAN增粘劑、脂肪酸如TEMPERUS增粘劑，其各自可商業(yè)上獲自Halliburton Energy Services, Inc.。在各種實(shí)施方式中，BCC的流變性能可以在方法的一次或多次反復(fù)中加以調(diào)節(jié)，可以在方法的一次或多次反復(fù)中保持不變，或它們的組合。 在一種實(shí)施方式中，可以通過調(diào)節(jié)密度(方框455)、調(diào)節(jié)添加劑的表面積(方框460)、調(diào)節(jié)添加劑的選擇(方框465)、調(diào)節(jié)BCC的流變性能(方框470)、或它們的組合，來進(jìn)行漿料改性。可替換地，可以通過調(diào)節(jié)密度(方框455)、調(diào)節(jié)添加劑的表面積(方框460)、調(diào)節(jié)添加劑的選擇(方框465)、和調(diào)節(jié)BCC的流變性能(方框470)，來進(jìn)行漿料改性?？商鎿Q地，可以通過調(diào)節(jié)密度(方框455)、調(diào)節(jié)添加劑的表面積(方框460)、和調(diào)節(jié)添加劑的選擇(方框465)，來進(jìn)行漿料改性?？商鎿Q地，可以通過調(diào)節(jié)密度(方框455)和調(diào)節(jié)添加劑的表面積(方框460)來進(jìn)行漿料改性?？商鎿Q地，可以通過調(diào)節(jié)密度(方框455)和調(diào)節(jié)添加劑的選擇(方框465)來進(jìn)行漿料改性?？商鎿Q地，可以通過調(diào)節(jié)添加劑的表面積(方框460)和調(diào)節(jié)添加劑的選 擇(方框465)來進(jìn)行漿料改性?？商鎿Q地，可以通過調(diào)節(jié)密度(方框455)和調(diào)節(jié)BCC的流變性能(方框470)來進(jìn)行漿料改性?？商鎿Q地，可以通過調(diào)節(jié)密度(方框455)來進(jìn)行漿料改性?？商鎿Q地，可以通過調(diào)節(jié)添加劑的表面積(方框460)來進(jìn)行漿料改性?？商鎿Q地，可以通過調(diào)節(jié)添加劑的選擇(方框465)來進(jìn)行漿料改性。可替換地，可以通過調(diào)節(jié)BCC的流變性能(方框470)來進(jìn)行漿料改性。在漿料樣品的改性以后，方法400進(jìn)行到方框120、125 (415-445)、和130 (如本文先前所述)。如果在所選時(shí)間延遲或采樣間隔以后在漿料的頂部和底部之間的TOF差異符合規(guī)格，則方法400繼續(xù)到圖I的140 (視情況而定)。方法400提供ー種非侵入性技術(shù)，用于測(cè)量在水泥組合物中的顆粒凝固，同時(shí)水泥組合物處于在凝固以前的漿料形式。此技術(shù)允許現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，使得只要在漿料發(fā)生密度變化，就可以測(cè)定上述密度變化。該方法還可以提供關(guān)于漿料的另外信息如屈服強(qiáng)度、泊松比、楊氏模量，以及流體阻抗的更好理解。該方法還提供關(guān)于是否水泥顯示可接受或不可接受的沉降特征的快得多的評(píng)估。在一種實(shí)施方式中，可以在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行在圖I和/或圖4中闡述的步驟的全部或一部分，例如井筒現(xiàn)場(chǎng)如鉆進(jìn)/完井單元(completion unit)或平臺(tái)。此外，在一種或多種實(shí)施方式中，可以在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)地或約實(shí)時(shí)地進(jìn)行在圖I和/或圖4中闡述的步驟的全部或一部分，例如井筒現(xiàn)場(chǎng)如鉆進(jìn)/完井單元或平臺(tái)。例如，可以在施工現(xiàn)場(chǎng)(例如，井筒現(xiàn)場(chǎng)如鉆進(jìn)/完井單元或平臺(tái))進(jìn)行如由一個(gè)或多個(gè)方框115、120、125、130、135、和它們的組合表示的方法步驟，并且可以進(jìn)ー步實(shí)時(shí)地或約實(shí)時(shí)地進(jìn)行以提供關(guān)于在施工現(xiàn)場(chǎng)(例如，在初次和/或二次固井維護(hù)中放置的井下)中所使用的水泥的沉降特征的信息。這樣的信息可以用來調(diào)節(jié)作業(yè)和/或水泥的參數(shù)(根據(jù)需要)以滿足工作目標(biāo)。實(shí)施例已一般地描述了公開內(nèi)容，以下實(shí)施例是作為本發(fā)明的特定實(shí)施方式并用來證明其實(shí)施和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)明了，實(shí)施例是說明性的而不是用來以任何方式限制本發(fā)明或權(quán)利要求。實(shí)施例I進(jìn)行構(gòu)思證明實(shí)驗(yàn)以證明在整個(gè)垂直高度隨著時(shí)間的推移在TOF測(cè)量結(jié)果和密度變化之間的相關(guān)性。首先，利用類似于圖2的沉降裝置來測(cè)量水的密度，然后和水密度的已知值(l，000kg/m3)進(jìn)行比較。利用方程式1，聲波通過材料的速度可以用來量化材料的
滋擇
山I又Op ニ ^■方程式 I
使柱，其是寬度為0.075m的錫容器，充滿水。將錫容器內(nèi)的溫度和壓カ保持在環(huán)境條件下。接著，利用超聲波轉(zhuǎn)換器和示波器，在水的頂部和底部穿過錫容器的寬度，來測(cè)量T0F。超聲波轉(zhuǎn)換器是自制的并且所使用的示波器是Tektronix TDS 1000，其可商業(yè)上獲自 Tektronix。利用TOF測(cè)量和錫容器 的寬度來測(cè)定聲波通過水的速度。在頂部和在底部的TOF是類似的并且為4. 9x10-6s,以及在頂部和底部之間的TOF差異為0，其表明從頂部到底部，水的密度是均勻的。水的聲阻抗是I. 48xl06m. kg/s. m3/雷爾(Rayls)的已知值。然后計(jì)算水的密度為978kg/m3，其類似于水的1，000kg/m3的已知密度。在水的計(jì)算和已知密度之間的差異可能是由于在計(jì)算中未考慮到的錫容器的側(cè)面。接著，利用沉降試驗(yàn)裝置考察了石英粉在水中的沉降。制備包含石英粉和水的混合物并且測(cè)得充分混合混合物的密度為l，500kg/m3。然后將混合物放置在錫容器中井利用混合器將混合物保持在充分混合狀態(tài)。然后除去混合器并且同時(shí)混合物仍然處于充分混合狀態(tài)，在混合物的頂部和底部測(cè)量T0F，其分別為47 ii s和45 ii S。結(jié)果表明，石英粉在水中立即開始沉降，如2 ii s的TOF差異所顯示的。在此實(shí)驗(yàn)中，在混合器的除去和TOF的測(cè)量之間的時(shí)間足以允許石英粉在水中沉降，如通過在混合物的頂部和底部之間的可測(cè)量的TOF變化所觀測(cè)到的。使混合物可以沉降30分鐘。在30分鐘以后，在混合物的頂部和底部重新測(cè)量T0F，分別為49ii s和44ii s,并且TOF差異為5 ii S。使混合物可以再次沉降另外30分鐘,總共為60分鐘(自從進(jìn)行首次TOF測(cè)量的時(shí)間)。此后，再次在混合物的頂部和底部重新測(cè)量T0F，分別為49 ii s和43 ii s，并且TOF差異為6 y S。水和石英粉混合物的TOF測(cè)量結(jié)果還列于表I中。表I
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 制備基礎(chǔ)水泥漿料,所述基礎(chǔ)水泥漿料包含水泥、水、和一種或多種添加劑； 將所述基礎(chǔ)水泥漿料的樣品放入具有垂直高度的樣品容器；以及 在沿著所述垂直高度的一個(gè)或多個(gè)位置測(cè)量能量通過所述樣品的飛行時(shí)間，以測(cè)定所述基礎(chǔ)水泥漿料的沉降性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，測(cè)量能量的飛行時(shí)間進(jìn)一步包括 在第一時(shí)間測(cè)量第一飛行時(shí)間； 在以后的第二時(shí)間測(cè)量第二飛行時(shí)間；以及 比較所述第一飛行時(shí)間和所述第二飛行時(shí)間， 其中在第一飛行時(shí)間和所述第二飛行時(shí)間之間的差異表明在所述漿料中的沉降。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，在沿著所述樣品容器的所述垂直高度的多個(gè)垂直分隔開的位置測(cè)量所述飛行時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在沿著所述樣品容器的所述垂直高度的所述垂直分隔開的多個(gè)位置同時(shí)測(cè)量所述飛行時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的方法，其中，在多個(gè)時(shí)間和在沿著所述樣品容器的所述垂直高度的垂直分隔開的多個(gè)位置測(cè)量所述飛行時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的方法，其中，在所述多個(gè)垂直分隔開的位置測(cè)得的飛行時(shí)間之間的差異表明在所述漿料中的沉降。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，在所述多個(gè)時(shí)間、所述多個(gè)垂直分隔開的位置、或兩者測(cè)得的飛行時(shí)間之間的差異表明在所述漿料中的沉降。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括將基礎(chǔ)水泥組合物的沉降性能與參比沉降值比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過關(guān)聯(lián)水泥漿料的飛行時(shí)間測(cè)量值和在所述漿料凝固以后在相應(yīng)的測(cè)量位置獲得的另外的沉降測(cè)量值來測(cè)定所述參比值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述基礎(chǔ)水泥組合物并不符合所述參比沉降值的情況下，基于所述沉降性能來調(diào)節(jié)所述基礎(chǔ)水泥組合物，以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)水泥組合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，調(diào)節(jié)所述基礎(chǔ)水泥組合物包括改變所述組合物的密度、在所述組合物中一種或多種添加劑的表面積、在所述組合物中一種或多種添加劑的選擇、在所述組合物中一種或多種添加劑的量、所述組合物的流變性能、或它們的組口 o
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，進(jìn)一步包括在沿著所述垂直高度的一個(gè)或多個(gè)位置反復(fù)測(cè)量通過所述樣品的能量飛行時(shí)間以測(cè)定所述經(jīng)調(diào)節(jié)的水泥漿料的沉降性能；將所述經(jīng)調(diào)節(jié)的水泥組合物的所述沉降性能與所述參比沉降值比較；以及基于所述沉降性能來調(diào)節(jié)所述水泥組合物直到所述水泥組合物符合所述參比沉降值，從而提供首次優(yōu)化的水泥組合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)定所述首次優(yōu)化的水泥組合物的至少一種機(jī)械性能，將所述首次優(yōu)化的水泥組合物的所述機(jī)械性能與參比機(jī)械值比較；以及在所述首次優(yōu)化的水泥組合物并不符合所述參比機(jī)械值的情況下，基于所述機(jī)械性能來調(diào)節(jié)所述首次優(yōu)化的水泥組合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括反復(fù)測(cè)定所述首次優(yōu)化的水泥組合物的至少一種機(jī)械性能，將所述首次優(yōu)化的水泥組合物的所述機(jī)械性能與參比機(jī)械值比較；以及基于所述機(jī)械性能來調(diào)節(jié)所述首次優(yōu)化的水泥組合物直到所述水泥組合物符合所述參比沉降值，從而提供第二次優(yōu)化的水泥組合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求12、13或14所述的方法，進(jìn)一步包括將所述首次優(yōu)化的水泥組合物放置在井筒的下方。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，進(jìn)一步包括將所述第二次優(yōu)化的水泥組合物放置在井筒的下方。
17.—種方法,包括 提供沉降試驗(yàn)裝置，所述沉降試驗(yàn)裝置包括具有垂直高度的柱和至少一對(duì)轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換器彼此相對(duì)放置并且所述柱位于其間； 將水泥漿料樣品放置在所述柱內(nèi)；以及 在沿著所述垂直高度的一個(gè)或多個(gè)位置借助于所述轉(zhuǎn)換器對(duì)來測(cè)量通過所述樣品的能量飛行時(shí)間以測(cè)定所述水泥漿料的沉降性能。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括沿著所述柱的所述垂直高度移動(dòng)所述至少一對(duì)轉(zhuǎn)換器并在沿著所述垂直高度的多個(gè)位置測(cè)量所述飛行時(shí)間。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其中，所述試驗(yàn)裝置包括彼此相對(duì)放置并沿著所述柱的所述垂直高度垂直隔開的多對(duì)轉(zhuǎn)換器。
20.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)量在所述柱內(nèi)所述樣品的溫度、壓力、或兩者。
21.根據(jù)權(quán)利要求17、18、19或20所述的方法，進(jìn)一步包括在測(cè)量所述飛行時(shí)間以前混合在所述柱內(nèi)的所述樣品。
22.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述能量是超聲波能量。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)換器是超聲波轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
一種方法，該方法包括制備包含水泥、水、和一種或多種添加劑的基礎(chǔ)水泥漿料，將基礎(chǔ)水泥漿料的樣品放入具有垂直高度的樣品容器，然后在沿著垂直高度的一個(gè)或多個(gè)位置測(cè)量能量通過樣品的飛行時(shí)間，以測(cè)定基礎(chǔ)水泥漿料的沉降性能。一種方法，該方法包括提供沉降試驗(yàn)裝置，該裝置包括具有垂直高度的柱和至少一對(duì)轉(zhuǎn)換器，其中轉(zhuǎn)換器彼此相對(duì)放置并且柱位于其間；將水泥漿料樣品放入柱內(nèi)；然后在沿著垂直高度的一個(gè)或多個(gè)位置測(cè)量超聲波能量通過樣品的飛行時(shí)間，以測(cè)定水泥漿料的沉降性能。
文檔編號(hào)G01N29/07GK102648411SQ201080055378
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者本杰明·約翰·艾弗森, 羅伯特·菲利普·達(dá)爾布, 里克·布拉德肖 申請(qǐng)人:哈里伯頓能源服務(wù)公司