Опис приладу

. (6.24)

Визначення пластичної в'язкості і динамічного напруження зсуву має зміст тільки в тому випадку, коли течія досліджуваних бурових розчинів в зазорі віскозиметра описується моделлю Шведова-Бінгама. Тому при вимірюванні реологічних параметрів невідомих бурових розчинів завжди необхідно визначати кути закручування пружини на частотах обертання циліндра 600, 400, 300 і 200 об/хв.

Вимірювання реологічних характеристик за допомогою ротаційного віскозиметра ВСН-2М (рисунок 6.12)

Виконання роботи:

► відібрати пробу розчину і заповнити ним контейнер 5 до мітки (100 см³) і встановити автоклав 6;

► встановити за манометром 10 необхідний тиск. але не більший ніж 15 МПа:

► ввімкнути прилад і перемішувати розчин з частотою обертання зовнішнього циліндру 400-500 об/хв.;

► нагріти буровий розчин до заданої температури;

► після досягнення заданої температури збільшити частоту обертання і довести до 600 об/хв. з метою руйнування структури;

► зняти фіксовані і стійкі (протягом 2-3 хв.) покази кутів повороту шкали при частотах обертання 600, 400, 300 і 200 об/хв.;

► побудувати графічну залежність;

► оформлення результатів дослідження аналогічне попереднім рекомендаціям.

  1- Змійовик;2 - Внутрішній вимірювальний елемент; 3 - Зовнішній вимірювальний елемент; 4 - Нагрівальний елемент; 5- Контейнер; 6 - Автоклав; 7- Шпиндель; 8 - Шкала; 9 - Пружна нитка; 10 – Манометр; 11 - Магнітна муфта; 12 - Тахогенератор Рисунок 6.12– Ротаційний віскозиметр ВСН-2

6.6.5 Фільтраційні властивості промивних рідин

У промивній рідині міститься значна кількість вільного дисперсійного середовища, яке не зв’язане ні фізично, ні хімічно із дисперсною фазою. У випадку, коли тиск промивальної рідини у свердловині більший за пластовий, а також за рахунок осмотичного тиску відбувається фільтрація промивальної рідини у проникні гірські породи.

Тобто, при контакті бурового розчину з пористою породою остання діє як фільтр, який пропускає рідину, а також невеликі тверді частинки і затримує більш великі.

Розміри порових каналів близькі до розмірів дисперсної фази або менші від них, тому вони швидко перекриваються, сповільнюючи швидкість фільтрації. Дисперсна фаза уже не здатна проникнути в проникні пласти і вона накопичується в ущільненому стані на поверхні стінки свердловини (формується фільтраційна кірка), через яку відбувається фільтрування вільного дисперсійного середовища у породу.

Рідина, виділена з розчину, рахується фільтратом бурового розчину, а прошарок твердих частинок, який утворився на поверхні гірської породи, називається фільтраційною кіркою.

Таким чином, під фільтрацією (водовіддачею) розуміють здатність бурового розчину відфільтровувати рідку фазу (фільтрат) в породу під дією надлишкового тиску в свердловин з утворенням на стінках свердловини шару із дисперсної фази, який називають фільтраційною кіркою.

Якість бурового розчину залежить від об’єму фільтрату, який поглинається пластом, товщини і міцності фільтраційної кірки.

Високодисперговані розчини утворюють, як правило, тонкі, але ущільнені кірки, фільтрація води через які з часом приближується до нуля. Грубодисперсні, низькоякісні нестабільні розчини утворюють товсті, рихлі і неущільнені кірки з стійкими розмірами капілярів, через які продовжує протікати вода. Такі розчини характеризуються високою фільтрацією.

Великий показник фільтрації бурового розчину та груба (товста) фільтраційна кірка на стінках свердловин спричиняє такі негативні наслідки:

► звуження стовбуру свердловини, осипань і обвалювання деяких гірських порід, а це в свою чергу затрудняє процес будівництва свердловини;

► підвищується вміст шламу і забруднюється буровий розчин;

► збільшуються гідравлічні втрати;

► виникають затягування та сальникоутворення при підйомі бурильної колони (збільшується імовірність виникнення прихватів);

► спотворюються покази геофізичних приладів;

► проникнення фільтрату бурового розчину в пласти погіршує їх природню продуктивність і для її відновлення інколи необхідно проводити перфорацію спеціального типу або декілька кислотних обробок пласта;

► підвищується імовірність утворення тріщин і каналів у фільтраційній кірці при контактуванні із тампонажним каменем.

Фільтрація зменшується із збільшенням вмісту колоїдних частинок і зростає при збільшенні концентрації грубодисперсних частинок, а також при підвищенні температури. При збільшенні перепаду тиску швидкість фільтрації зростає.

Фільтрація у статичних умовах суттєво менша, ніж у дина­мічних, оскільки у стані спокою проникність фільтраційної кірки зменшується у міру її потовщення, а з часом процес фільтрування може взагалі припинитись. У динамічних умовах верхні шари фільтраційної кірки змиваються і чим більша швидкість руху. тим менша товщина кірки і її фільтраційний опір.

Ідеальний буровий розчин – це розчин, який володіє невеликою фільтрацією і утворює тонку ущільнену кірку (до 2 мм) на поверхні проникних пластів.

Існуючі прилади для вимірювання фільтрації діляться на:

• працюючі під тиском;

• працюючі під вакуумом.

Перші діляться на прилади, вимірюючі статичну фільтрацію, і прилади, за допомогою яких вимірюють динамічну фільтрацію (в процесі циркуляції над фільтром).

Фільтрація оцінюється об'ємом фільтрату, який відділяється від промивальної рідини протягом 30 хвилин при фільтруванні через паперовий фільтр діаметром 75 мм при встановленому перепаді тиску. Найчастіше фільтрацію визначають при перепаді тиску 0,1 МПа (у зарубіжній практиці 0,75 МПа).

Для заміру фільтрації застосовують прилади ВМ-6, ВГ-1М, прилад ГрозНДІ ФП-20, УДВ-2, ФЛР-1 та інші, але до найбільш поширених в практиці буріння приладів відносяться ВМ-6 і ВГ-1М, в яких фільтрація вимірюється в статичному стані при перепаді тиску 0,1 МПа.

За показник фільтрації (Ф) приймається кількість рідини (см³), яка відфільтровується через круглий паперовий фільтр площею 28 см² за 30 хвилин.

Вимірювання фільтрації приладом ВМ-6

Прилад ВМ-6 складається з напірного і фільтраційного вузлів (рисунок 6.13). Процес фільтрації здійснюється через паперовий фільтр 8, який лежить на дні підставки 7.

  Рисунок 6.13– Прилад ВМ-6

В напірний вузол входить циліндр 3. плунжер 1 і шкала 2, яка закріплена на плунжері. На верхньому кінці циліндра нанесена відлікова мітка. Для встановлення шкали на “нуль” і спуску надлишкового масла з циліндра в нижній частині його розміщений отвір який перекривається голковим клапаном 4. Фільтраційний вузол складається із фільтраційного стакана 8 і підставки. В нижній частині підставки є отвір 9, який перекривається гумовим корком 6 перед заповненням фільтраційного стакана. Розчин заливається у фільтраційний стакан 5 з паперовим фільтром на підставці 8. На фільтраційний стакан, закритий корком 6. нагвинчується циліндр 3, який потім наповнюють поверх розчину машинним маслом. В цей циліндр входить плунжер 1 з шкалою 2, який створює тиск фільтрації, рівний 0,1 МПа. Фільтрація починається після відкриття отвору 9 у підставці.

Підготовка приладу:

• встановити прилад на столі;

• витягнути плунжер з циліндра і поставити його біля підставки;

• відгвинтити циліндр, закрити голковий клапан і поставити на стіл;

• розібрати фільтраційний стакан і протерти основу підставки насухо;

• взяти фільтрувальний папір, зволожити його водою. додати до нього сухий папір і поставити на дно підставки симетрично внутрішньому діаметру;

• пригвинтити підставку до стакана, при цьому боковий отвір закривають гумовим корком;

• підготувати секундомір і поставити його біля приладу.

Вимірювання фільтрації:

► відібрати пробу розчину і добре перемішати її;

► заповнити стакан приладу розчином на 3-4 мм нижче верхнього вінця;

► витерти різьбу від розчину;

► пригвинтити на стакан циліндр;

► заповнити циліндр машинним маслом і забрати його залишки з зовнішньої частини циліндра;

► встановити плунжер в циліндр;

► сумістити “нуль” шкали з верхньою міткою циліндра шляхом привідкриття перепускного голкового клапана. При цьому необхідно притримувати плунжер рукою;

► вийняти гумовий корок і одночасно включити секундомір;

► записати покази приладу через 1; 2; 3; 4; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25 і 30 хв. від початку вимірювання;

► при великій кількості вимірювань або якщо фільтрація за 30 хв. більша 40 см³ можна скористатись прискореним методом. В цьому випадку беруть відліки через 2 і 10 хв. і з допомогою логарифмічної сітки визначають фільтрацію за 30 хв. або користуючись аналітичною залежністю визначають розрахункову фільтрацію за результатами показів приладу через будь-який час

Дата добавления: 2014-10-15