Классификация физико-химических систем по степени дисперсности и агрегатному состоянию дисперсной фазы.

Классификация физико-химических систем по степени дисперсности и агрегатному состоянию дисперсной фазы.

Степень дисперсности D определяется величиной, обратной размерам частиц дисперсной фазы D = 1/a, см^-1, где а – характерный размер частиц дисперсной фазы, см: а)диаметр (для сферических и волокнистых частиц); б)длина ребра (для частиц кубической формы); в) толщина пленки (для пластинчатых частиц).Степень дисперсности численно равна числу частиц, которые можно плотно уложить в ряд длиной 1 см. По степени дисперсности гетерогенные системы делятся на две группы: высокодисперсные или коллоидные а » 10^-5…10^-7 см, D » 10⁵…10⁷ см^-1 и грубодисперсные а > 10^-5 см, D < 10⁵ см^-1. Следующим отличительным признаком гетерогенных систем с жидкой дисперсионной средой является агрегатное состояние дисперсной фазы, которая может быть твердой, жидкой и газообразной. Системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой называются суспензиями ТДФ + ЖДС = суспензия. Системы, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда представляют собой несмешивающиеся жидкости, называются эмульсиями ЖДФ + ЖДС = эмульсия. В этом случае одна из жидкостей должна быть полярной, а другая неполярной. Обычно полярную жидкость условно называют «водой», а неполярную – «маслом».

Триботехнические (смазочные) свойства БР. Принципиальные схемы существующих трибометров.

Триботехнические свойства отвечают за способность бурового раствора снижать силу трения между контактирующими в нем поверхностями. В общем случае при бурении контактирующими в буровом растворе поверхностями являются следующие: наружная поверхность бурильных труб и их соединений - стенка ствола скважины; вооружение породоразрушающего инструмента - забой скважины; внутренняя поверхность керноприемной трубы – керн; поршень (плунжер) - цилиндр бурового насоса. Снижение силы трения позволяет: уменьшить крутящий момент при вращении колонны бурильных труб и снизить сопротивления при ее продольном перемещении в скважине, что в целом снижает энергоемкость процесса бурения; снизить вероятность возникновения дифференциальных прихватов (затраты на их ликвидацию); повысить ресурс работы бурильных труб и их соединений, породоразрушающего инструмента, гидравлических забойных двигателей, гидравлических частей буровых насосов; Показателем триботехнических свойств промывочной жидко­сти является коэффициент триады трения «бурильные трубы - промывочная жидкость - стенка ствола скважины», так как наибольшие трудности, обусловленны силой трения и со­противления при подъеме бурильной колонны, возникающих в наклонных и го­ризонтальных скважинах.Для определения значений коэффициента трения (оценки качества смазочных добавок и нахождения их оптимальных концентраций в тех или иных буровых растворах) используют специальные приборы - трибометры. Первой серийно выпускаемой установкой для оценки сма­зочных свойств промывочных жидкостей в нашей стране была СР-1.Узел трения в установке СР-1 представляет собой пирамиду из трех неподвижных и одного подвижного шаров, что ни по схеме взаимодействия трущихся тел, ни по форме площа­док их контакта не соответствует условиям работы колонны бурильных труб в скважине.
9.Техническая вода. Назначения и требования к качеству. Достоинства, недостатки и область применения воды как очистного агента.

Техническая вода является наиболее доступным и дешевым очистным агентом, поэтому широко используется при бурении устойчивых пород в случае отсутствия флюидопроявлений. Ещё техническая вода служит основой, т. е. дисперсионной средой, для получения абсолютного большинства других типов очистных агентов (буровых растворов на водной основе). а) При использовании тех воды, как самостоятельного очистного агента важным показателем её качества является состав минерализации. Состав минерализации определяет агрессивность вод по отношению к металлу и тампонажному (цементному) камню, проявляющуюся в разрушении металла и растворении компонентов цементного камня. Сернокислые воды обладают сильной агрессивностью по отношению к металлу, а магнезиальные – к цементному камню. В качестве очистного агента эти воды применять нельзя. б)При использовании технической воды как основы для приготовления буровых растворов наиболее важными показателями её качества являются жесткость и степень минерализации. Для смягчения жесткой воды ее обрабатывают NaOH, Na₂CO₃ и Na₃PO₄× 10H₂O. Степень минерализации воды оказывает существенное влияние на эффективность действия (расход) химических реагентов и степень гидратации глин. Кроме своей доступности и дешевизны вода, как очистной агент, обладает целым рядом и других преимуществ: малой вязкостью (1 мПа× с при t = 20, 5 º С); низкой плотностью (1000 кг/м³); высокой охлаждающей способностью. Совокупность этих свойств воды обеспечивает эффективную работу породоразрушающего инструмента (высокую механическую скорость бурения и проходку на долото), гидравлических забойных двигателей и буровых насосов.

Однако вода, как очистной агент, имеет и ряд недостатков: вызывает интенсивную гидратацию, набухание и диспергирование глинистых пород; легко поглощается и размывает керн при бурении в трещиноватых, пористых и рыхлых породах; растворяет соли; замерзает при отрицательной температуре; плохо удерживает частицы выбуренных пород при прекращении циркуляции. Вывод: применение воды в качестве очистного агента целесообразно и эффективно лишь при бурении в устойчивых (не размываемых, не растворяемых и не набухающих) породах при отсутствии зон поглощений и флюидопроявлений. Вода может успешно применяться для вскрытия водоносных горизонтов.

Классификация очистных агентов по числу фаз, агрегатному состоянию дисперсионной среды, ее характеру (природе), агрегатному состоянию дисперсной фазы и др. признакам.

Важнейшими физико-химическими признаками очистных агентов, как физико-химических систем, являются следующие: число фаз; природа (состав) дисперсионной среды; агрегатное состояние дисперсной фазы. По числу фаз очистные агенты можно разделить на два больших класса: гомогенные (однофазные) и гетерогенные (многофазные). По природе (составу) системы в целом или её дисперсионной среды можно выделить подклассы водных (полярных), углеводородных (неполярных) и газообразных очистных агентов. Кроме того, гетерогенные системы могут быть разделены на группы по агрегатному состоянию дисперсной фазы, которая может быть твердой, жидкой, газообразной и комбинированной.

Схема и принцип работы капиллярного вискозиметра. Устройство полевого вискозиметра ВБР-1 и порядок работы с ним.

Для оперативной оценки реологических свойств буровых растворов в нашей стране используют вискозиметр ВБР-1, представляющий собой стандартную воронку объемом 700 см³, заканчивающуюся калиброванной трубкой диаметром 5 мм и длиной 100 мм. Показателем реологических свойств в этом случае является условная вязкость (УВ, с) - величина, косвенно характеризующая гидравлическое сопротивление течению. Условная вязкость определяется временем истечения 500 см³ бурового раствора через вертикальную трубку 2 из воронки 1, за полненной 700 см³ бурового раствора. В состав ВБР-1 так же входят мерная кружка 3 и сетка 4.За рубежом условную вязкость буровых растворов измеряют с помощью воронки Марша, которая в отличие от ВБР-1 оснащена трубкой меньшей длины (50, 8 мм) и меньшего диаметра (4, 7 мм), но при этом ее воронка и мерная кружка имеют большую вместимость: соответственно 1500 и 946 см³.

Содержание газа. Пути поступления газа в БР. Определение содержания газа прибором ПГР - 1 и методом разбавления.

Промывочная жидкость может загрязняться газом при разбуривании газосодержащих пластов, в результате негерметичности всасывающей и нагнетательной линий буровых насосов, а также обработки промывочной жидкости реагентами, вызывающими ее вспенивание.Насыщение промывочной жидкости газом (аэрация) приводит к снижению ее плотности и повышению вязкости со всеми вытекающими в связи с этим возможными осложнениями, в частности, флюидопроявлениями и нарушениями устойчивости стенок скважин. Кроме этого, с увеличением концентрации газа в промывочной жидкости ухудшается и работа буровых насосов. Концентрацию газа (С₀, %) можно определить с помощью прибора ПГР-1. Принцип действия прибора основан на свойстве газов сжиматься под действием избыточного давления, создаваемого в масляной камере корпуса и передаваемого на исследуемую промывочную жидкость через резиновый разделитель при вращении маховика и гайки, приводящем к опусканию штока и растягиванию сильфона.Метод разбавления: метод основан на уменьшении объема бурового раствора в результате удаления газа из пробы раствора, разбавленного водой.Порядок работы: в мерный цилиндр с притертой пробкой налить 50 см³ бурового раствора, отмеренного мензуркой, вылить в цилиндр 200 см³ воды, предворительно обмыв этой водой мензурку из под бурового раствора.Закрыть цилиндр с разбавленным раствором притертой пробкой, энергично взбалтать в течение 1 минуты и оставить в покое на некоторое время. После опадения пены отметить объем жидкости в цилиндре.Концентрацию газа вычисляют по формуле: C_о=(250-v_ж)*2.Где: C_o-концентрация газа, %; 250-суммарный объем бурового раствора с газом и водой, см³; v_ж-объем бурового раствора и воды послеудаления газа, см³.

Классификация физико-химических систем по степени дисперсности и агрегатному состоянию дисперсной фазы.

Степень дисперсности D определяется величиной, обратной размерам частиц дисперсной фазы D = 1/a, см^-1, где а – характерный размер частиц дисперсной фазы, см: а)диаметр (для сферических и волокнистых частиц); б)длина ребра (для частиц кубической формы); в) толщина пленки (для пластинчатых частиц).Степень дисперсности численно равна числу частиц, которые можно плотно уложить в ряд длиной 1 см. По степени дисперсности гетерогенные системы делятся на две группы: высокодисперсные или коллоидные а » 10^-5…10^-7 см, D » 10⁵…10⁷ см^-1 и грубодисперсные а > 10^-5 см, D < 10⁵ см^-1. Следующим отличительным признаком гетерогенных систем с жидкой дисперсионной средой является агрегатное состояние дисперсной фазы, которая может быть твердой, жидкой и газообразной. Системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой называются суспензиями ТДФ + ЖДС = суспензия. Системы, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда представляют собой несмешивающиеся жидкости, называются эмульсиями ЖДФ + ЖДС = эмульсия. В этом случае одна из жидкостей должна быть полярной, а другая неполярной. Обычно полярную жидкость условно называют «водой», а неполярную – «маслом».

Поделиться: