Реологические свойства бр. Понятие о вязкости, ламинарном режиме течения и градиенте скорости сдвига. Закон внутреннего трения Ньютона. Реограмма ньютоновской жидкости.
Все жидкости обладают подвижностью, т.е. способностью течь. Наука о течении жидкостей называется реологией, а их свойства, связанные с течением, называются реологическими. Если жидкость, протекающую через трубку, разделить условно на концентрические слои, то окажется, что эти слои движутся с различными скоростями, причем форма (эпюра) распределения скоростей имеет вид параболы. Такое течение жидкости называется ламинарным (струйным). Отношение разности в скоростях соседних слоев Du к расстоянию между ними Dr называется скоростью сдвига g = Du/Dr. Сила взаимодействия между двумя соседними слоями, перемещающимися относительно друг друга с определенной скоростью, зависит от рода жидкости, площади соприкосновения трущихся слоев и скорости сдвига (закон внутреннего трения И. Ньютона) F = mSg, где F – сила трения между двумя соседними слоями жидкости; m - динамическая вязкость (вязкость), зависящая от природы жидкости; S – площадь соприкосновения слоев; g - скорость сдвига. Реограмма (график зависимости t = f(g) ньютоновских (вязких) жидкостей представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Из графика следует, что для ньютоновских жидкостей динамическая вязкость остается неизменной при любой скорости сдвига (в трубах, в затрубном пространстве, в насадках долота) и геометрически представляет собой тангенс угла наклона реологической кривой к оси скорости сдвига.
Пути решения экологических проблем, связанных с использованием бр.
С экологических позиций необходимо использовать биологически нестойкие ПАВ, быстро разлагающиеся под воздействием солнца и бактерий (сульфонол НП-3, хлористый сульфонол и др.). Пути экологизации промывочных жидкостей: минимизация объемов буровых отходов и токсичности той их части, которая подлежит размещению в ОПС;применение экологически безопасных промывочных жидкостей. Для снижения масштабов и степени загрязнения ОПС необходимо: исключить утечки промывочных жидкостей из всех элементов наземной циркуляционной системы (НЦС) скважины и из мест сбора образующихся отходов бурения; утилизировать (вторично использовать) отходы бурения путем применения в процессе сооружения скважины безамбарной технологии, заключающейся в непрерывной очистке промывочной жидкости от шлама, полном разделении определенной части промывочной жидкости на твердую и жидкую фазы; повторном использовании жидкой фазы на разбавление, приготовление новых порций промывочной жидкости и другие цели, а по окончании бурения – в отверждении обезвоженной твердой фазы с помощью различных вяжущих добавок, в частности, цемента.
Краткая характеристика основных химреагентов: кмц, гипана, паа и их аналогов; ущр, кссб, окзила, NaOh, Na2 co3 , CaCℓ2 , кCℓ, нтф, гкж.
Многие химреагенты ,применяющиеся в бурении имеют сложный химический состав или представляют собой смеси веществ разного химического строения. Но все они делятся на группы. КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза) относится к группе-- полисахариды-- естественные полимеры . Гипан(гидролизованный полиакрилонитрил) входит в группу--акриловые полимеры-- синтетические полимеры, являющиеся продуктами нефтехимии. ПАА (полиакриламид) тоже входит в группу-- акриловые полимеры. Все эти реагенты являются понизителями фильтрации. УЩР (углещелочной реагент)--гуматные реагенты--понизитель фильтрации. КССБ(конденсированная сульфатно-спиртовая барда)--лигносульфонаты(получают из отходов производства целлюлозы)--пониз. фильтр. NaOH, Na2 CO3 , CaCℓ2 , КCℓ-электролиты- выполняют роль структурообразователей, регуляторов щелочности, ингибиторов глинистых пород и регуляторов термостойкости.