Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 5

 

 

Калибровка. 

1. Снимите крышку с чаши и налейте в нее чистой или дистиллированной воды. 
2. Накройте крышкой и вытрите насухо. 
3. Замените градуированный балансир на основании лезвия, имеющем точку опоры. 
4.  Уровень  с  воздушным  пузырьком  должен  быть  центрирован,  если  рейтер 

установлен на 8,33. Если же нет, отрегулируйте с помощью калибровочного винта в конце 
градуированного  балансира.  Некоторые  весы  не  имеют  калибровочных  винтов,  вместо 
которых  используется  свинцовая  дробь,  которая  помещается  или  вынимается  через 
калибровочную крышку. 

 

Порядок взвешивания. 

1. Снимите крышку с чаши и доверху заполните её буровым раствором. 
2.  Закройте  крышку  и  завинтите  её  до  тех  пор,  пока  часть  раствора  не  будет 

вытеснена через отверстие в крышке. 

3. Смойте буровой раствор с внешней стороны чаши. 

Обратите  внимание

:  После  того,  как  раствор  смыт,  либо  вытрите  насухо,  либо 

смочите весы. 

4.  Установите  градуированный  балансир  на  основании  так,  чтобы  лезвие  ножа 

опиралось на точку опоры. 

5.  Перемещайте  рейтер  до  тех  пор,  пока  градуированный  балансир  не  займет 

горизонтальное  положение,  что  определяется  по  уровню  с  воздушным  пузырьком  на 
коромысле. 

6.  На  левой  стороне  рейтера  можете  прочитать  показания  плотности  бурового 

раствора, или его вес. 

7. Записывайте результаты измерения с точностью до последнего  деления шкалы в 

фунтах на галлов, фунтах на кубический фут, в фунтах на кв.дюйм на 2000 футов глубины 
или в единицах удельного веса. 

8.  Если  весы  имеют  только  крупные  деления  шкалы,  можно  использовать 

приведенное  в таблице 1  уравнение определения градиента жидкости. 

SG = 

33

,

8

/ галл

фунт

  или  

3

,

62

/

3

фут

фунт

    или    

3

см

грамм

 

 

      фунт/фут

3

= 7,48 х фунт/галл 

 
Градиент бурового раствора: 

фунт кв.д./фут = 0,052 х  фунт/галл 

  = 0,00695 х фунт/фут

3

 

  =0,4333 х  SG  

  kg/cm

2

/m = 

10

SG

 

SG при t° = 60° F = SG       при t° = 15.6°C = 

АНИ

O



5

,

131

5

,

141

 

 

SG

1

=





)

60

(

1

60

_

__

F

t

F

при

SG











 

SG

1

 = 





)

6

.

15

(

1

6

.

15

_

__

C

t

F

при

SG











 

где: 

АНИ = амер. нефт. Институт 
SG

1

 =  удельный вес при любой t°  либо ° F либо С°. 

 

 

t       = фактическая температуре, ° F или С°.  
δ      =  коэффициент объёмного расширения, на ° F 

         β      = коэффициент объёмного расширения, по С° 

 

Раздел 2 

Вязкость 

Оборудование 

Вискозиметр Марша применяется для повседневного определения вязкости бурового 

раствора.  Вискозиметр  Фенна  с  непосредственной  индикацией  применяется  для 
подтверждения, информации, полученной с помощью вискозиметра Марша, особенно при 
определении СНС. 

Вискозиметр V-G с непосредственной индикацией позволяет определять кажущуюся 

вязкость, пластическую вязкость, предельное напряжение сдвига и прочность геля. 

 

Вискозиметр Марша 

Вискозиметр  Марша  (рис.2)  представляет  собой  воронку  диаметром  б  дюймов  и 

длиной 12 дюймов. К нижней части воронки прикреплена гладкостенная трубка длиной 2 
дюйма  с  внутренним  диаметром  3/16  дюйма  без  образования  какого-либо  изменения  в 
месте соединения с воронкой. Проволочный фильтр с отверстиями размером 1/16 дюйма, 
перекрывающий половину воронки, прикреплен на расстоянии 3/4 ‚дюйма ниже верхней 
части вискозиметра. 

 

Рис.2.Вискозиметр Марша. 

Калибрование 

Заполните  воронку  до  нижней  части  диаметра  (1500  мл)  пресной  водой  с 

температурой 70° F (91°С)± 5°F. 

Время  истечения  одной  кварты  (946  мм)  воды  из  воронки  должно  равняться  26 

секундам ±1/2 секунды. 

 

Порядок действия 

1.  Держа  воронку  вертикально  закройте  отверстие  пальцем  и  наливайте  порцию 

свежего бурового раствора через фильтр до тех пор, пока уровень раствора не достигнет 
нижней части фильтра (1500 мл). 

2. Сразу же уберите палец, перекрывающий выпускное отверстие, и измерьте время, 

необходимое для заполнения принимающего сосуда до уровня 946 мл (1 кварта). 

3. Полученное время с точностью до секунды и определяет вязкость при температуре 

измерения в градусах Фаренгейта (рис.2.Вискозиметр Марша). 

 

Вискозиметр V-G с непосредственной индикацией. 

Описание. 

Вискозиметр  такого  типа  представляет  собой  вращающийся  прибор,  приводимый  в 

движение  электродвигателем  или  рукояткой  ручного  привода.  Буровой  раствор 
помещается  в  кольцевом  пространстве  между  двумя  концентрическими  цилиндрами. 

 

 

Внешний цилиндр или вращающаяся втулка вращается с постоянной скоростью (об/мин). 
Вращение  втулки  в  растворе  создает  крутящий  момент,  передаваемый  на  внутренний 
цилиндр,  который  сдерживает  перемещение  внутреннего  цилиндра,  а  градуированный 
диск,  прикрепленный  к  внутреннему  цилиндру,  показывает  смещение  внутреннего 
цилиндра. 

Константы  измерительных  приборов  были  подобраны  таким  образом,  что 

пластическая  вязкость  и  предельное  напряжение  сдвига  определялись  при  скоростях 
вращения  внешнего цилиндра 300 и 600 об/мин. 

 

Технические характеристики вискозиметра 

Внешний цилиндр. 

Внутренний диаметр……………….. 1,450 д. (36,83 мм) 
Общая длина ..... ................................. 3,425 д. (87,00 мм) 
Метка ..... ……………………………...2,30 д. (58,4 мм) выше дна цилиндра. 
Ниже  метки  расположены  два  ряда  1/8  д.  (3,18  мм)  отверстий  на  расстоянии  120° 

(2,09 радиана). 
Внутренний цилиндр. 

Диаметр…………………... 1,358 д. (34,49 мм) 
длина цилиндра ............. …1,496 д. (38,00 мм) 
Внутренний  цилиндр  закрыт  пластиной,  верхняя  часть  которой  переходит  в  конус. 

Константа крутящего момента: 

отклонение = 386 длина/см/градус. 

Скорость вращения ротора: 

верхняя скорость 600 об/мин,  
нижняя скорость 300 об/мин.. 
Ниже  приведены  типы  вискозиметров,  применяющихся  для  исследования  буровых 

растворов: 

1.  Вискозиметр,  приводимый  в  действие  рукояткой  ручного  привода,  имеет  две 

скорости вращения — 300 об/мин и 600 об/мин. Кнопка на втулке рычага для изменения 
скоростей вращения используется для определения прочности геля. 

2.  Вискозиметр,  приводимый  в  движение  электродвигателем  с  напряжением  12  в, 

также имеет две скорости вращения  — 300 и 600  об/мин. Регулирующий переключатель 
позволяет  создавать  большое  сдвигающее  усилие  перед  проведением  измерений,    а 
ручной маховик с насечкой используется для определения прочности геля. 

3. Вискозиметр, приводимый в движение синхронным двигателем напряжением  155 

в (рис.3), может вращаться со скоростью 3, 6, 100, 200, 300 и 600 об/мин. для определения 
прочности геля используют скорость 3 об/мин. 

 

 

 

Рис.3. Лабораторная модель вискозиметра V-G  с непосредственной индикацией. 

4.  Вискозиметр  с  переменной  скоростью,  приводимый  в  движение  двигателем 

напряжением 115 в и 240 в, может вращаться с любой скоростью, начиная от 1 об/мин до 
625 об/мин. для определения прочности геля используют скорость 3 об/мин. 

 

Методика определения кажущейся вязкости, вязкости и предельного 

напряжения сдвига. 

1.  Поместите  перемешанный  раствор  в  чашу  вискозиметра  так,  чтобы  его  уровень 

находился на метке вращающейся втулки. 

2.  Охладите  или  нагрейте  раствор  до  температуры  120±2°F.(49±1°С).  Не 

перемешивайте  раствор  при  вращении  со  скоростью  600  об/мин  при  доводке  до  нужной 
температуры. 

З.  Включите  двигатель,  переместив  переключатель  в  положение  максимальной 

скорости,  так,  что  переключатель  передач  всё  время  находится  в  нижнем  положении. 
Подождите, пока показания не стабилизируются и запишите их при 600 об/ми. Изменение 
передачи можно производить только при включённом двигателе. 

4.  Переведите  переключатель  в  положение  300  об/мин.  Подождите,  пока  показания 

не стабилизируются и запишите их при 300 об/мин. 

5.  Пластическая  вязкость  в  сантипаузах  определяется  как  разность  между 

показаниями при 600 об/мин и 300 об/мин (рис.4). 

6.  Предельное  напряжение  сдвига  в  фунт/100  кв.дюймов определяется  как  разность 

показаний при 300 об/мин и пластической вязкости в сантипаузах. 

7. Кажущаяся вязкость в сантипаузах равна частному от деления показаний при 600 

об/мин на 2. 

 

Рис.4.Типичный график реологических характеристик бурового раствора. 
 

Методика определения прочности геля 

1. Перемешайте раствор при 600 об/мин в течение 15 секунд и медленно передвиньте 

механизм передачи в верхнее положение. 

2. Отключите двигатель и подождите 10 секунд. 
3.  Передвиньте  переключатель  в  положение  малой  скорости  и  отметьте 

максимальное  отклонение  в  фунт/100  кв.ф.,  определяющее  начальное  СНС.  Если 
дисковый индикатор не возвращается в исходное положение после отключения двигателя, 
не возвращайте его в исходное положение. 

4.  Подождите  10  минут,  снова  установите  переключатель  в  положение  малой 

скорости и отметьте максимальное отклонение, определяющее СНС через 10 мин.