Файл: Бурение нефтяных и газовых скважин учебное пособие.pdf

50 при этом на мерный стакан навинчивается грузик 6; правая служит для измерения плотности от 1,7 до 2,6 г/см
3
при снятом грузике.
Прибор поставляется в комплекте с ведерком для воды 2. Крышка
7 ведерка служит пробоотборником для раствора.
Рис. 10.Ареометр АГ–3ПП
Условная вязкость косвенно характеризует гидравлическое со- противление течению, то есть подвижность промывочной жидкости.
Метод определения условной вязкости основан на измерении времени вытекания определенного объёма промывочной жидкости через трубку определенного диаметра и длины.
Вискозиметр СПВ–5 (рис. 11) состоит из воронки 1, оканчи- вающейся трубкой 4. В комплект вискозиметра входят мерная кружка 2 и сетка 3. Кружка разделена внутренней перегородкой на два отделения объемом 200 и 500 см
3
Показатель фильтрации Ф, см
3
– величина, определяемая объ- емом дисперсионной среды, отфильтрованной за определенное время при пропускании промывочной жидкости через бумажный фильтр ограниченной площади. Показатель фильтрации косвенно характеризует способность промывочной жидкости отфильтровы- ваться через стенки ствола скважины.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

51
Рис. 11. Вискозиметр СПВ–5
За показатель фильтрации принимают количество жидкости, отфильтровавшейся из раствора через круглый бумажный фильтр диаметром 7,5 см за 30 минут при перепаде давления 0,1 МПа и комнатной температуре.
Для измерения показателя фильтрации используется прибор
ВМ–6 (рис. 12). Фильтрационный стакан 7 прибора имеет разбор- ное дно, состоящее из металлической решетки 6, клапана 4 с рези- новой прокладкой и поддона 5 с винтом 3, прижимающим клапан к решетке. На фильтрационный стакан навинчен цилиндр 9, в ко- торый входит плунжер 11 с грузом-шкалой 10, создающей давле- ние 0,1 МПа. Для установки шкалы прибора на нуль и спуска мас- ла из цилиндра после определения показателя фильтрации в ниж- ней части цилиндра имеется отверстие, перекрываемое иглой 8.
Фильтрат собирается в чашке 1, установленной в нижней части кронштейна 2.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

52
Рис. 12. Прибор ВМ–6
Аппаратура и материалы
1. Ареометр АГ–3ПП с ведерком.
2. Технические весы.
3. Лабораторная мешалка.
4. Воронка СПВ–5 с сеткой.
5. Кружка объёмом 200 и 500 см
3 6. Секундомер.
7. Прибор ВМ–6.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

53
Указания по технике безопасности
1. Лабораторная работа выполняется только после инструкта- жа по технике безопасности с обязательной росписью студентов в журнале по технике безопасности.
2. Допуск к приборам студентов, выполняющих лабораторную работу, осуществляется только в присутствии преподавателя.
Методика и порядок выполнения работы
Определение плотности бурового раствора
Наливаем в ведерко чистую воду, такой же водой заполняем мерный стакан ареометра. Навинчиваем поплавок и погружаем ареометр в ведерко. Определяем показания поправки на поправоч- ной шкале.
Готовим промывочную жидкость объемом до 400 мл с приме- нением лабораторной мешалки. Наполняем стакан ареометра про- мывочной жидкостью, навинчиваем поплавок и вытираем излишки жидкости на стакане. К низу стакана прикрепляем специальный калибровочный груз, опускаем ареометр в ведерко с водой и сни- маем отсчет по левой части основной шкалы. Если ареометр при надетом грузе погрузится так, что оцифрованное деление окажется ниже уровня воды в ведерке, следует снять груз и отсчет брать по правой части основной шкалы.
Плотность раствора равна алгебраической сумме показаний основной и поправочной шкал.
После замера снимают крышку, выливают раствор из стакана и промывают стакан и крышку водой.
Определение условной вязкости бурового раствора
Приготовленную промывочную жидкость кружкой наливают в воронку, закрыв пальцем отверстие. Объём – 200 плюс 500 см
3
Кружку объёмом 500 см
3
ставят под воронкой. Одновременно включают секундомер и открывают отверстие воронки. После ис- течения 500 см
3
жидкости секундомер останавливают и закрывают отверстие.
Время истечения 500 см
3
промывочной жидкости и будет ха- рактеризовать её условную вязкость.
По мере надобности надо производить проверку водного чис- ла вискозиметра. Время истечения 500 см
3
чистой пресной воды при температуре 20

5
о
С должно быть равным 15 с. Если значение
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

54 будет больше 15 с, то трубку вискозиметра надо прочистить, если меньше – вискозиметр следует заменить.
Определение фильтрациибурового раствора
Работу с прибором ВМ-6 выполняют в следующем порядке:
1. Вынимают плунжер из цилиндра, свинчивают цилиндр, проверяют закрыта ли игла. Разбирают стакан – вывинчивают из поддона, вынимают решетку, клапан и вытирают насухо. Берут заготовленный фильтр, смачивают его водой, кладут на решетку и удаляют избыток воды сухим фильтром.
2. Решетку с фильтром кладут в выточку стакана, бумагой внутрь его, таким образом, чтобы паз на решетке попал на штифт в выточке стакана.
3. Накладывают на решетку клапан и навинчивают поддон на стакан. Винт должен быть вывинчен.
4. Вставляют собранный стакан в кронштейн и прочно затяги- вают руками резьбу, после чего винтом закрывают клапан.
5. Пробу раствора тщательно перемешивают и наливают через горлышко в стакан (заполняя на 3 – 4 мм ниже края горлышка), резьбу стакана вытирают, на стакан навинчивают цилиндр. Нали- вают в цилиндр машинное масло (масло должно быть не очень гу- стым, очень густое масло надо разбавить керосином). Масло сле- дует наливать на внутренний край цилиндра таким образом, чтобы оно стекало по стенкам цилиндра. В противном случае струя мо- жет пробить раствор и смешаться с ним: масло не надо доливать до верхнего края втулки на 1 см. Вставляют плунжер в цилиндр.
6. Приоткрывая спускную иглу, подводят нулевое деление на шкале к отсчетной риске. Если при этом нулевое деление опусти- лось ниже риски, то замечают начало отсчета и вычитают его из конечного показания прибора. Если нулевое деление опускается ниже, чем на 10 делений, то вынимают плунжер, переворачивают его, заливают его полностью маслом, прикрывают отверстие паль- цем и вновь вставляют в цилиндр.
7. После этого открывают клапан, вывинтив на 1 – 2оборота, и одновременно пускают в ход секундомер. Отмечают скачок плунжера в момент открытия клапана по шкале и в дальнейшем вычитают величину его из окончательного результата.
8. Через 30 минут, сделав отсчет по шкале, открывают спуск- ную иглу, выпускают масло из цилиндра и опускают плунжер с грузом. После этого при открытой игле вынимают плунжер из ци-
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

55 линдра, закрывают иглу, отвинчивают цилиндр со стакана и сли- вают масло из чашки цилиндра в бачок. Затем разбирают стакан, моют и вытирают все детали.

56
Лабораторная работа 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
БУРОВЫХ РАСТВОРОВ
Цель: изучение метода определения статического напряжения сдвига, структурной вязкости и динамического напряжения сдвига промывочной жидкости.
Знания и умения: методы определения статического напря- жения сдвига, структурной вязкости и динамического напряжения сдвига промывочной жидкости.
Формируемые компетенции:
ПК-2 – выбирать технические средства для решения общепро- фессиональных задач и осуществлять контроль за их применением.
Актуальность темы: при бурении нефтяных и газовых скважин одним из главных и наиболее часто встречающихся видов осложнений является поглощение буровых растворов. Из них наиболее сложными являются катастрофические поглощения с интенсивностью, достигающей значений свыше сотни кубических метров в час.
Теоретическая часть
Промывочные жидкости характеризуются такими структурно- механическими характеристиками как пластическая вязкость (

), динамическое предельное напряжение сдвига (

0
) и статическое напряжение сдвига (

).
Статическое напряжение сдвига – это величина того каса- тельного напряжения, при котором исследуемая жидкость будет выведена из состояния равновесия и начнёт двигаться.
Структурная (пластическая) вязкость – это вязкость полно- стью разрушенной структуры и представляет собой силу трения, приходящуюся на квадратную единицу поверхности при градиенте скорости, равном единице.
Динамическое напряжение сдвига (ДНС) – это минимальное напряжение, которое надо приложить к раствору, чтобы вывести его из состояния равновесия (считая раствор идеально пластиче- ским телом).
Промывочные жидкости и тампонажные растворы являются структурирующимися. Их реологическая кривая приведена на рис. 13.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

57
Рис. 13. Кривая зависимость напряжения сдвига от градиента измене-
ния скорости сдвига:

0
– предельное динамическое напряжение сдвига,
Па;

(

) – статическое напряжение сдвига, Па;

– пластическая вязкость, Па·с; du/dn – градиент изменения
скорости деформации du на участке dn
Прямолинейный участок этого графика с достаточной степе- нью достоверности описывается вязкопластической моделью
Шведова-Бингама:
 

=
0

du
dn
Отсюда

 


0
du dn
/
Дляопределения структурной вязкости и ДНС используется ротационный вискозиметр ВСН–3 (рис. 14), который состоит из следующих частей: корпуса 9, измерительного механизма, кото- рый включает наружный цилиндр (ротор) 3, внутренний цилиндр
(боб) 4, измерительную шкалу 6, пружину 7, синхронные двига- тели (СД–54 и СД–2) 8. На телескопический столик 1 ставится стакан 2 с буровым раствором. На приборе также имеется смот- ровое стекло 5, переключатель скоростей 11 и выключатель 10.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

58
Рис. 14. Ротационный вискозиметр ВСН–3
Статическое напряжение сдвига определяется на приборе
СНС–2 (рис. 15) состоит из измерительной части и привода, смонтированных на прямоугольной плите. Стакан 7, установ- ленный на вращающемся столике 5, и внутренний цилиндр 3,
подвешенный на стойке 4 с помощью стальной проволоки 1,
которая защищена металлической трубкой 8, составляют изме- рительную часть. На стойке укреплен кронштейн сриской ука- зателя 2. В зависимости от толщины нити имеют номера от 1до
6. В верхней части трубки установлен градуированный диск 9 со шкалой, с ценой делений, равной 1°. Диск жестко связан с внут- ренним (подвесным) цилиндром 3.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

59
Рис. 15. Прибор СНС–2
Привод вращающегося столика осуществляется от электро- двигателя 6 через редуктор и гибкую передачу, частота вращения
0,2 об/мин.
Аппаратура и материалы
1. Прибор СНС–2.
2. Лабораторная мешалка.
3. Секундомер.
4. Ротационный вискозиметр ВСН–3.
5. Мерный цилиндр.
Указания по технике безопасности
1. Лабораторная работа выполняется только после инструкта- жа по технике безопасности с обязательной росписью студентов в журнале по технике безопасности.
2. Допуск к приборам студентов, выполняющих лабораторную работу, осуществляется только в присутствии преподавателя.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»