Структурно - механические свойства БР. Понятие о золях и гелях. Явление тиксотропии. Устройство прибора СНС - 2 и порядок работы с ним.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

Механические свойства буровых растворов (пластичность, упругость, эластичность и прочность) определяются их внутренней структурой и вследствие этого, называются структурно-механическими. По механическим свойствам гетерогенные (многофазные) буровые растворы могут быть: бесструктурными (свободнодисперсными); структурированными (связнодисперсными). В бесструктурных системах, называемых золями, частицы дисперсной фазы не взаимодействуют друг с другом и не способны создавать какую-либо пространственную сетку, именуемую структурой. Механические свойства этих систем аналогичны механическим свойствам их дисперсионной среды и одинаковы в покое и при течении. В структурированных системах, называемых гелями, частицы дисперсной фазы связаны между собой и образуют пространственную структуру, имеющую определенную механическую прочность. В покое гели упрочняются, а попавшие в ячейки структуры дисперсионная среда (свободная вода) теряет свою подвижность. Однако перемешивание или нагревание системы нарушает структуру и возвращает ей свойства золя. Явление перехода геля в золь и обратно носит название тиксотропии. Для измерения величины статического напряжения сдвига используют прибор СНС-2, а также ротационные вискозиметры ВСН-3, ВСН-2М. В комплект прибора СНС-2 входят футляр, ковш, отвертка и нити шести номеров, каждая из которых имеет свою константу К в Па/град, указываемую в паспорте прибора. Принцип работы прибора основан на измерении сдвиговых напряжений в контролируемой среде, расположенной между соосными цилиндрами. Мерой сдвиговых напряжений является угол поворота подвесного цилиндра вокруг своей оси. Порядок работы: устанавливают на вращающемся столике внешний цилиндр; помещают подвесной цилиндр, с установленной на нем шкалой, во внешний цилиндр и подвешивают нить на пробку; тщательно перемешивают пробу бурового раствора и заливают во внешний цилиндр (подвесной цилиндр при этом должен быть погружен в раствор точно до верхнего края); устанавливают «0» шкалы против риски указателя и оставляют в покое на одну минуту; через одну минуту включают электродвигатель и производят отсчет угла закручивания нити после остановки подвесного цилиндра; устанавливают шкалу в нулевое положение и оставляют раствор в покое на 10 минут; затем снова включают прибор и замеряют максимальный угол закручивания нити. Статическое напряжение вычисляют по формуле: q_{1, 10} = А × j_{1, 10}, где: q_{1, 10} - статическое напряжение сдвига через 1 и 10 минут, Па; А - коэффициент погрешности (дается в паспорте прибора); j_{1, 10} - угол закручивания нити, замеренный после 1 и 10 минут покоя, град.

Свойства и условия применения гидрофобных (инвертных) эмульсий, их отличия от РУО, недостатки.

ИЭР по свойствам и условиям применения близки к РУО, но выгодно отличаются от них тем, что содержат значительное количество воды, а следовательно существенно дешевле. ИЭР представляют собой гидрофобно - эмульсионно -суспензионные системы. Дисперсионная среда ИЭР: дизельное топливо марок «Л» или «З»; разгазированная нефть (с температурой вспышки > 70 °С). Дисперсная фаза ИЭР: жидкая - минерализованная CaCl₂ (NaCl, MgCl₂) техническая или пластовая вода (содержание соли 180…240 кг/м³); твердая - молотая негашеная известь (гидроокись кальция - СаО), глинопорошок (ПББ, ПБВ), железный купорос, хлорное железо, мел (утяжелитель), барит (утяжелитель). Основным недостатком ИЭР (кроме общих недостатков с РУО) является их обратимость при повышенном содержании твердой фазы.

Поверхностное натяжение. Свойства ПАВ. Форма молекул ПАВ. Сталагмометр и порядок работы с ним.

Пове́ рхностное натяже́ ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз. Поверхностно-активными называются такие вещества, которые способны адсорбироваться (концентрироваться) на поверхностях раздела фаз и понижать вследствие этого их поверхностное натяжение. Молекулы ПАВ имеют дифильное (двойственное) строение. Их принято изображать в виде головастика, у которого головка полярная (гидрофильная), а хвостик – неполярный (гидрофобный). Добавки ПАВ к технической воде позволяют: Интенсифицировать процесс разрушения горных пород на забое. Снизить силу трения между стенками скважины (аксиальное трение) и бурильными трубами, а также износ последних. Материал бурильных труб и горные породы гидрофобны, поэтому молекулы ПАВ адсорбируются на них своими гидрофобными (углеводородными) частями. Образующиеся в результате граничные пленки («молекулярный ворс») способны значительно уменьшить трение и износ контактирующих в скважине поверхностей. Повысить износостойкость породоразрушающего инструмента за счет образования аналогичной граничной пленки на вооружении и опорах долот. Область применения водных растворов ПАВ та же, что и у технической воды. Однако их преимущества говорят о необходимости и целесообразности добавок ПАВ к технической воде (полимерным и другим растворам) практически во всех случаях, когда это возможно (исключение: бурение в зонах поглощений и вскрытие водоносных горизонтов хозяйственно-питьевого назначения). ПАВ рекомендуется вводить в буровой раствор и перед вскрытием нефтяных пластов. Сталагмометр СТ-1 предназначен для определения поверхностного натяжения растворов ПАВ методом определения объема капель, выдавливаемых на границах: раствор-ПАВ-антиполярная жидкость или раствор ПАВ-воздух УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Самой существенной частью сталогмометра является микрометр 1 определяющий объем выдавливаемой капли. Микрометр прикреплен к корпусу 2, который должен свободно перемещаться по стойке 3. Положение микрометра фиксируется винтом 4. К корпусу 2 прикрепляется корпус медицинского шприца 5, верхний конец которого прикреплен к пружине 6, благодаря чему исключается самопроизвольное перемещение поршня. На шприц надевается игла, которая вводится в капилляр. Игла подбирается с таким внешним диаметром, чтобы посадка на нее капилляра была скользящей. Поверхность капилляра, соприкасающаяся со шприцом, должна быть идеально отполирована.

Принцип действия сталагмометра: при вращении микрометра наконечник 7 оказывает давление на подвижный шток поршня.

Поверхностное натяжение на границах двух жидкостей..

Понятие об эффективной вязкости. Определение эффективной вязкости псевдопластичных БР в различных каналах скважины.

Эффективная вязкость характеризует ту действительную вязкость, которой обладает буровой раствор при скорости сдвига, имеющей место в кольцевом пространстве скважины, в бурильных трубах или в насадках долота. Эффективная вязкость при скорости сдвига равной 100 с^-1 (ЭВ₁₀₀, Па× с) характеризует вязкость бурового раствора в кольцевом пространстве скважины и является основным показателем, определяющим транспортирующую способность его потока, которая тем выше, чем выше значения ЭВ₁₀₀. ЭВ₁₀₀ = k (100) ⁿ^{- 1}. Однако с ростом ЭВ₁₀₀ увеличиваются гидравлические сопротивления при течении бурового раствора в кольцевом пространстве и, соответственно, дифференциальное давление, что ведет к снижению механической скорости бурения и проходки на долото в результате не только удержания частиц разрушенной породы на забое, но и ухудшения условий формирования зоны предразрушения (условий зарождения и развития макро- и микротрещин). Эффективная вязкость при полностью разрушенной структуре (ЭВ₁₀₀₀₀) характеризует вязкость бурового раствора в насадках долот и в песко- илоотделителях (гидроциклонах). С уменьшением ЭВ₁₀₀₀₀ повышается степень очистки забоя скважины от шлама и степень охлаждения вооружения долота, вследствие чего возрастает ресурс его работы и механическая скорость бурения. Кроме того, с уменьшением ЭВ₁₀₀₀₀ снижается интенсивность обогащения бурового раствора шламом, так как при меньшей вязкости последний легче отделяется в очистных устройствах.

⇐ Предыдущая 1 2 34