ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Измеряемые свойства из "Состав и свойства буровых агентов" Плотность бурового раствора определяется взвешиванием точно измеренного его объема и делением массы на объем. Наиболее удобный способ получения точного объема обеспечивают рычажные весы для бурового раствора (рис. 3.4). Измерение плотности с помощью этих весов производится в следующем порядке чашку наполняют буровым раствором и надевают на нее крышку, остатки бурового раствора с крышки стирают, перемещают рейтер вдоль рычага, пока не будет достигнуто состояние равновесия и на шкале считывают значение плотности. [c.97] Плотность выражается в фунтах на галлон, фунтах на кубический фут, граммах на кубический сантиметр или через градиент давления, действующий в стволе скважины. [c.97] Весы для бурового раствора можно откалибровать с помощью пресной воды. При температуре 21 °С показание должно составлять 8,33 фунт/гал, 62,3 фунт/фут или 1,0 г/см . [c.98] Плотности текущих растворов можно измерять при помощи гамма-лучевого денсиметра. [c.98] Воронка Марша. Это устройство полезно иметь на буровой, чтобы периодически контролировать консистенцию бурового раствора. Прибор состоит из воронки и мерной чашки (рис. 3.5) и позволяет получать эмпирические значения консистенции бурового раствора. Измерение производится в следующем порядке воронку заполняют до сетки и определяют время (в секундах) вытекания одной кварты (0,946 л) раствора. Полученное значение зависит как от эффективной вязкости раствора при скорости сдвига, преобладающей у выходного конца воронки, так и от скорости структурообразования. Время вытекания пресной воды при температуре 21 3 °С составляет 26 0,5 с. [c.98] Вискозиметры с прямым отсчетом. Эти приборы представляют собой разновидность вискозиметра с коаксиальными цилиндрами, который позволяет наблюдать за изменениями напряжения сдвига при различных скоростях сдвига. Основные элементы прибора показаны на рис. 3.6. Боб подвешен на пружине концентрично наружному цилиндру. Весь этот узел погружается до заданной отметки в чашку с буровым раствором, наружный цилиндр приводится во вращательное движение с постоянной частотой. Сопротивление вязкой жидкости заставляет боб вращаться пока вращательны1 момент пружины не уравновесит этого сопротивления. Угол закручивания боба отсчитывается по калиброванной шкале в верхней части прибора и является мерой напряжения сдвига бурового раствора у поверхности боба. [c.98] В продаже имеются вискозиметры различных модификаций с прямым отсчетом. Вискозиметр Фэнна модели 34 (рис. 3.7) работает при двух постоянных частотах вращения 300 и 600 мин . Реометр фирмы Бароид аналогичен ему, но вместо электродвигателя имеет ручной привод. Двухскоростной вискозиметр сконструирован таким образом. [c.98] Теория, лежащая в основе приведенных расчетов, рассматривается в главе 5. [c.99] Другой тип вискозиметра с коаксиальными цилиндрами, известный под названием Вискозиметр ВНС (рис. 3.8), работает внутри сосуда высокого давления и позволяет измерять вязкостные параметры при температурах до 340 °С и давлениях до 140 МПа. Привод, осуществляемый через магнитную пару, позволяет получать скорости сдвига 11, 21, 32, 64, 96, 191, 286, 573 и 860 С . Вращающий момент измеряется электрическим динамометром, в состав которого входит пружина, на которой подвешен боб. Изменения электрического сопротивления передаются на наружный измерительный прибор. Прибор регистрирует напряжения сдвига от 7 до 840 дин/см (3—400 Па). [c.100] Консистометр Фэнна — прибор, позволяющий оперативно сравнивать влияние большого числа переменных факторов на консистенцию бурового раствора при высоких температурах и давлениях. В этом приборе измеряется время перемещения управляемого магнитом боба (рис. 3.9). Максимальное давление 140 МПа, а максимальная температура 260 °С. Недостатком этого консистометра является то, что он не дает возможности определять скорость сдвига, поэтому получаемая информация носит эмпирический характер. Для оценки эквивалентной вязкости была проведена корреляция данных, полученных на этом консистометре, с данными, полученными на вискозиметре Фэнна модели 50. [c.102] Предельное статическое напряжение сдвига определяют с помощью вискозиметра с двумя частотами вращения и с прямым отсчетом. Для этого вручную медленно вращают приводное колесо в верхней части прибора и на шкале наблюдают за максимальным показанием в момент разрушения геля. Эта же методика пригодна и при использовании вискозиметра с большим числом частот вращения. Разница состоит в том, что в этом случае цилиндр вращается с частотой 3 мин электродвигателем. Предельные статические напряжения сдвига можно измерять после пребывания бурового раствора в состоянии покоя в течение любого промежутка времени, но обычно это делается через 10 с (начальное предельное статическое напряжение сдвига) и через 10 мин. Шкала отградуирована в единицах измерения предельного статического напряжения сдвига — фунтах на сто квадратных футов. [c.102] Раньше предельное статическое напряжение сдвига измеряли с помощью прибора, именуемого сдвигомером. Дюралюминиевый цилиндр, перемешивающийся вдоль градуированной шкалы, погружался в буровой раствор, и значение предельного статического напряжения сдвига в фунт на 100 квадратных футов определялось непосредственно по шкале. В настоящее время этот прибор используется редко, но он необходим для определения предельного статического напряжения сдвига бурового раствора, хранящегося в резервуаре. [c.102] Статическая фильтрация. Фильтр-пресс, используемый в настоящее время для изучения статической фильтрации, имеет в своей основе первоначальную конструкцию П. X. Джонса. Основные его компоненты показаны на рис. 3.10. В продаже имеется несколько модификаций этого фильтр-пресса. Он имеет следующие стандартные размеры площадь фильтрации 45,8 см , минимальная высота камеры 6,4 см. В нем применяется обычная фильтровальная бумага ( Ватман 50 ). К верхней части камеры прилагается давление 0,7 МПа либо от баллона со сжатым азотом, либо от патрона с углекислотой. Измеряется объем фильтрата, получаемого за 30 мин, и с точностью до 1 мм определяется толщина глинистой корки, образовавшейся за это время, после смыва избытка бурового раствора слабой струей воды. [c.103] Фильтрационные свойства при высоких температурах и давлениях обычно измеряют с помощью приборов, аналогичных показанным на рис. 3.11 и 3.12. Рабочее давление в них 7 МПа, а максимальная температура 230 °С. Для того чтобы избежать разбрызгивания или испарения фильтрата при высоких температурах, в сборнике фильтрата поддерживается противодавление 0,7 МПа при температурах исследований ниже 150 °С и 3,1 МПа при температурах от 150 до 230 °С. При температурах до 200 °С используется фильтровальная бумага Ватман 50 , а при более высоких температурах — новый диск из нержавеющей стали (Дайналой Х-5 или эквивалентный сплав). [c.103] Время фильтрации при конкретной температуре составляет 30 мин. Объем собранного фильтрата удваивается, чтобы внести поправку на разницу площадей фильтрации в камерах высокого и низкого давлений (22,9 и 45,8 см соответственно). [c.103] В ходе исследования фильтрации при высоких температурах и давлениях необходимо строго соблюдать требования техники безопасности. Нужно строго придерживаться методики, рекомендованной АНИ в нормативном документе РР13В. В частности, камеру не следует наполнять вьше уровня, рекомендованного, изготовителем, а после окончания исследования камера должна остыть до комнатной температуры, и только после этого можно начать ее разборку. [c.103] Шремп и Джонсон спроектировали фильтрационную камеру с максимальным давлением исследования 17 МПа и температурой до 140 °С. [c.103] В таких системах, как%.система Прокопа, можно рассчитать скорость сдвига у поверхности фильтрационной корки. В этой системе буровой раствор циркулирует под давлением через проницаемый цилиндр. Внутренний диаметр такого цилиндра должен намного превыщать толщину фильтрационной корки, чтобы в результате ее роста этот диаметр существенно не изменялся, т. е. чтобы скорость сдвига оставалась постоянной. Беземер и Хавенаар разработали компактный и очень удобный стенд для исследования динамической фильтрации, в котором буровой раствор фильтруется через центрально расположенный керн или втулку из фильтровальной бумаги одновременно на буровой раствор воздействует соосно расположенный наружный цилиндр, вращающийся с постоянной частотой (рис. 3.13). Равновесная скорость фильтрации и толщина корки определяются скоростью сдвига, преобладающей в конце исследования. [c.105] Вернуться к основной статье