3. Содержание программы и методические указания к самостоятельной работе по изучению дисциплины

3.1. Буровые и тампонажные растворы как полидисперсные гетерогенные системы.

3.1.1.Основные понятия. Гомогенные и гетерогенные системы.

3.1.2.Классификация дисперсных систем: по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды; по размерам частиц дисперсной фазы.

3.1.3.Устойчивость дисперсных систем: седиментационная и агрегативная. Устойчивость дисперсной системы с молекулярно-кинетической точки зрения.

3.1.4.Поверхностные явления. Адсорбция. Суспензионный эффект. Смачивание твердых тел. Ионный обмен в глинистых и цементных суспензиях. Коагуляция и стабилизация.

Материалы по данному разделу изучите в [1], [2] и [7].

Вопросы для самоконтроля:

► Чем отличаются гомогенные и гетерогенные системы?

► Что означают термины “диспергирование” и “конденсация”?

► Что такое “удельная поверхность”?

► Чем обусловлена седиментационная устойчивость водной суспензии глинистых минералов?

► Чем отличается хемосорбция от физической адсорбции?

► Объясните механизм действия реагентов-стабилизаторов, понизителей вязкости и замедлителей сроков схватывания цементных растворов.

► Перечислите формы связи воды с дисперсными материалами (по Ребиндеру).

► Перечислите причины катионного обмена глинистых минералов.

► Каким образом можно предотвратить электролитную коагуляцию глинистой суспензии?

3.2. Структурообразование в дисперсных системах.

3.2.1. Понятие структуры.

3.2.2. Классификация дисперсных систем по структурно-механическим свойствам. Конденсационно-кристаллизационные структуры. Коагуляционные структуры.

3.2.3. Свободнодисперсные и связнодисперсные системы.

3.2.4. Структурообразование в глинистых суспензиях.

3.2.5. Факторы, влияющие на процесс твердения цементных растворов.

Для усвоения данного раздела прочтите необходимые материалы в [1], [2] и [7].

Вопросы для самоконтроля:

► Дать характеристику структуры цементного камня.

► Какая структура свойственна буровым растворам?

► Какое отличие свободнодисперсных систем от связнодисперсных?

► Связь коагуляционных процессов с возникновением пространственной структуры в глинистой суспензии.

► Какое основное условие необходимо для образования структуры в дисперсной системе?

► Какое влияние оказывают температура и давление на процесс твердения цементных растворов?

► От каких факторов зависят сроки схватывания цементных растворов?

3.3. Реология буровых растворов.

3.3.1.Классификация буровых растворов по их реологическим характеристикам (по Филатову).

3.3.2. Влияние концентрации глинистой фазы, температуры и давления на реологические свойства буровых растворов.

3.3.3. Течение буровых растворов: ламинарный и турбулентный режимы.

3.3.4. Реологические свойства, обеспечивающие оптимальные показатели бурения.

3.3.4.1. Влияние свойств буровых растворов на скорость проходки.

3.3.4.2. Очистка ствола скважины.

3.3.4.3.Оптимальные реологические свойства для очистки ствола. Поддержание устойчивости ствола.

Материалы по данному разделу найдете в [1], [3], [6] и [8].

Вопросы для самоконтроля:

► Чем отличаются ньютоновские жидкости от глинистых и тампонажных растворов?

► К какому типу (по реологической характеристике) относится раствор, имеющий показатель нелинейности (n), равный 0,3?

► Как влияет повышение температуры на пластическую вязкость и динамическое напряжение сдвига глинистой суспензии, не содержащей стабилизирующих реагентов?

► Как изменяется профиль скоростей при ламинарном течении бурового раствора при снижении показателя нелинейности 1,0 до 0,2?

► При каком значении критерия Re происходит переход ламинарного режима течения в турбулентный?

► Как влияет повышение содержания коллоидных частиц твердой фазы на скорость бурения?

► Какой должна быть эффективная вязкость бурового раствора при скорости сдвига ≈100 тыс. с^-1 (при истечении из насадок долота)?

8. ► От каких реологических параметров зависит очистка ствола скважины?

► Что характеризует показатель нелинейности?

► На какие процессы при промывке скважины оказывают отрицательное влияние высокие значения СНС?

► Какой должна быть скорость движения потока бурового раствора в кольцевом пространстве?