Реологические свойства буровых растворов.

При бурении промывочную жидкость прокачивают насосами че­рез скважину. Возникающие при течении жидкости сопротивления преодолеваются буровыми насосами, которые передают жидкости, необходимое для её движения давление. Способность жидкости оказывать сопротивление течению принято качественно характери­зовать понятием "вязкость". Те жидкости, которые не создают больших сопротивлений при течении, легко подвижны, считайся "маловязкими". Жидкости, создающие при течении большие сопротивления, называют "высоковязкими". Характеристику жидкости, обратну ю "вязкости" можно назвать "текучестью", "подвижностью".

Сопротивление жидкости течению определяется теми касатель­ными напряжениями, которые действуют между слоями текущей жид­кости. Величина касательных напряжений при ламинарном (струйном) течении жидкости зависит от скорости взаимного переме­щения слоев, иначе говоря, от скорости сдвига.

Установлено, что различные жидкости по-разному ведут се­бя при течении. У многих жидкостей напряжения сдвига в потоке увеличиваются прямо пропорционально скорости сдвига. У некото­рых жидкостей рост напряжения сдвига отстает от роста скорости сдвига, а у других, наоборот, напряжение сдвига увеличивается быстрее скорости сдвига. Дисперсные системы, которые способны образовывать структуру, не начинают течь до тех пор, пока каса­тельные напряжения не достигнут величины статического напряже­ния сдвига.

Оценка реологических свойств буровых растворов

Для измерения структурной вязкости и динамического напряжения сдвига буровых растворов служат ротационные и капиллярные (трубчатые) вискозиметры.

Капиллярный, или трубчатый Вискозиметр для промывочных жидкостей снабжён калиброванной трубкой, по которой прокачиваю» испытуемую жидкость. Измеряя перепад давления на измеритель­ном участке трубки при разных скоростях течения в ламинарной области, получают зависимость , по которой находят величины структурной вязкости и динамического напряжения сдвига.

Ротационный вискозиметр имеет два коаксиальных цилиндра. Внешний цилиндр через коробку перемены передач связан с электродвигателем. Внутренний цилиндр, свободно вращающийся в подшипниках, соединён с пружиной динамометра. Зазор между наружным и внутренним цилиндром заполняют испытуемой жидкостью. При вращении наружного цилиндра, благодаря вязкому сопротивлению жидкости в зазоре, крутящий момент от наружного цилиндра передаётся внутреннему. Внутренний цилиндр поворачивается до тех пор, пока крутящий момент, передаваемый жидкостью, не уравновесится сопротивлении пружины. Измеряя угол поворота внутреннего цилиндра при разных скоростях внешнего цилиндра получают зависимость напряжения сдвига в испытуемой жидкости от скорости сдвига.

Два показания прибора, соответствующие линейному участку реологической кривой для вязкопластичной жидкости, позволяют вычислить значения структурной вязкости и динамического напряжения сдвига.

Из записи уравнения Шведова-Бингама я реологической кривой легко видеть, что графически динамическое напряжение сдвига τ0 представляет собой отрезок, отсекаемый продолжением прямолинейного участка реологической кривой на оси напряжений. Струк­турная вязкость η графически представляется тангенсом угла наклона прямолинейного участка реологической кривой к оси скорости сдвига.

Дата добавления: 2015-07-11