ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Технические средства и методы определения параметров бурового раствора
1. Определение плотности бурового раствора
Плотность бурового раствора r, г/см3 – отношение массы бурового раствора к его объему. Различают кажущуюся и истинную плотность. Первая характеризует раствор, содержащий газообразную фазу, вторая – раствор без газовой фазы.
Для измерения плотности могут быть использованы:
весы рычажные –плотномер;
ареометр;
пикнометр
Весы рычажные- плотномер ВРП-1
Принцип работы ВРП-1 (рис. 1) основан на уравновешивании моментов левой и правой сторон подвижной части весов относительно опоры.
Основные характеристики:
диапазон измерения плотности бурового раствора:
по верхней шкале, г/см3 от 0,8 до 1,6
по нижней шкале, г/см3 от 1,6 до 2,6
погрешность измерения, г/см3 ± 0,01
Порядок работы:
залить раствор в мерный стакан 1 до верхней кромки и закрыть крыш- кой 2;
удалить излишки раствора, вытекшие через специальное отверстие;
установить подвижную часть на правую призму 5 стойки;
передвигая вправо или влево подвижный груз 7, установить рычаг 6 в положение равновесия и прочесть показания плотности раствора по верхней шкале;
если плотность раствора окажется большей, чем предел измерения по верхней шкале, то подвижную часть весов необходимо переставить на левую призму 4 и провести измерение по нижней шкале;
после замера снять крышку, вылить раствор из стакана, промыть мерный стакан и крышку водой, протереть их насухо.
В начале каждой смены, а также по мере надобности, прибор необходимо калибровать чистой пресной (дистиллированной) водой при температуре (20±5)0С. При этом показания прибора должны быть равны 1 г/см3.
Ареометр АГ ЗПП
Основные характеристики:
диапазон измерения при надетом калибровочном грузе, г/см3 |
от 0,9 до 1,7 |
диапазон измерения без калибровочного груза, г/см3 |
от 1,6 до 2,4 |
погрешность измерения, г/см3 |
± 0,02 |
объем пробы раствора, см3 |
78,5±1 |
Порядок работы:
при измерении плотности бурового раствора с помощью АГ-ЗПП может быть использована как пресная вода, так и минерализованная;
при использовании пресной воды чистый мерный стакан 2 заполнить буровым растворам, соединить с поплавком 3 поворотом последнего до упора; тщательно обмыть стакан снаружи, погрузить его в ведро 5 и сделать отсчет удельного веса по основной шкале 6 (по делению, до которого ареометр опустился в воду);
при использовании минерализованной воды делается поправка на ее плотность, для чего необходимо заполнить мерный стакан водой и соединить его с поплавком; погрузить прибор в ведро с водой и оставить свободно плавать, деление на поправочной шкале, до которого ареометр погрузится в воду, покажет алгебраическую величину поправки; затем вылить минерализованную воду из стакана, заполнить его буровым раствором, погрузить в ведро и произвести отсчет по основной шкале.
Плотность бурового раствора в случае применения минерализованной воды вычисляется по формуле:
r= rосн. + D r ( 1 )
где r - плотность бурового раствора, г/см3;
rосн. – отсчет плотности, сделанный по основной шкале, г/см3;
r - алгебраическая величина поправки ( отсчет плотности,
сделанный по поправочной шкале, г/см3
Пикнометр.
Пикнометр представляет собой стеклянный сосуд известного объема с притертой пробкой и меткой на шейке. Для выхода из пикнометра воздуха или газа, которые могут выделяться из раствора, в пробке прибора предусмотрена сквозная канавка.
Порядок работы:
взвесить сухой чистый пикнометр;
заполнить его буровым раствором до метки, закрыть пробкой, вытереть насухо и взвесить.
Плотность бурового раствора рассчитывается по формуле
(
2 )
где r - плотность бурового раствора, г/см3;
Р2- масса пикнометра, заполненного буровым раствором, г;
Р1 – масса пустого пикнометра, г;
Vn- вместимость пикнометра, см3
П р и м е ч а н и е: Если вместимость пикнометра заранее не известна, то она определяется по разности масс пикнометра с дистиллированной водой и пустого:
(
3 )
где Vn- вместимость пикнометра, см3;
Р12- масса пикнометра, заполненного буровым раствором, г;
Р1 – масса пустого пикнометра, г;
rв – плотность дистиллированной воды, г/см3
Истинная плотность бурового раствора, содержащего газообразные компоненты, рассчитываются по формуле:
(
4 )
где rист – истинная плотность, г/см3;
r - кажущаяся плотность, г/см3;
Vr- объем газов, % ( определяется согласно п. 3.12).
Весы компании
«Бароид»
Единицы измерения
фунт/галлон, фунт/фт3, г/см3, фунт/дюйм2 /1000 фт, sg
Пример
Плотность бурового раствора = 12 фунт/галлон (1,44 г/см3)
Оборудование
Рычажные весы-плотномер компании «Бароид»
Градуированная кружка для измерения плотности бурового раствора объемом 1 кварта (946 см3)
Термометр: от 32 до 220°F (от 0 до 104 °C)
Порядок действий:
Поставить основание или футляр от весов на плоскую ровную поверхность.
Отобрать пробу раствора.
Измерить и записать температуру пробы; перенести пробу на чашу весов плотномера.
Слегка постучать сбоку по чаше крышкой от чаши, чтобы освободить захваченный воздух или газ.
Примечание: Если имеется захваченный воздух или газ, то для определения веса раствора применить герметизированные весы. Порядок использования герметизированных весов совпадает с настоящим порядком действий.
Крутящим движением поставить крышку весов для раствора на место. Удостовериться, что некоторая часть анализируемой пробы выдавилась сквозь вытяжное отверстие в крышке.
Примечание: Для удобства закрытия крышки полезно погрузить ее в пробу раствора.
Герметизировать вытяжное отверстие пальцем и почистить весы водой, базовым маслом, или растворителем. Вытереть излишки воды, масла основы раствора или растворителя.
Установить призму весов на ось шарнира и уравновесить прибор путем перемещения рейтера по рычагу.
Примечание: Весы стоят ровно, если линия на смотровом стекле проходит через середину пузырька.
Записать плотность со стороны рейтера, ближайшей к чаше весов (на эту сторону указывает стрелка на рейтере). В отчете записать измерение с точностью до десятых долей фунт/галлон, до единиц фунт/фут3, до сотых долей г/см3, или до десятков фунт/дюйм2 /1000 фут.
Герметизированные
Универсальные весы компании «Фанн»
Единицы измерения
фунт/галлон, фунт/фт3, г/см3 (sg), фунт/дюйм2 /1000 фт, sg
Пример
Плотность бурового раствора = 12 lb/gal (1,44 г/см3) или (1,44 sg)
Оборудование
Универсальные весы-плотномер для измерения плотности компании «Фанн»
Градуированная кружка для измерения плотности бурового раствора объемом 1 кварта (946 см3)
Термометр: от 32 до 220°F (от 0 до 104 °C)
Порядок действий:
Отобрать пробу раствора.
Поставить основание или футляр от весов на плоскую ровную поверхность.
Измерить и записать температуру пробы, затем перенести пробу в чашу весов, наполнив ее так, чтобы от верха воронки до уровня жидкости оставалось от 1/4 до 1/8 дюйма. Несколько раз слегка постучать сбоку по чаше, чтобы освободить захваченный воздух или газ.
Установить крышку на чашу, установив обратный клапан в нижнее или открытое положение.
Примечание: Некоторая часть анализируемой пробы может оказаться вытесненной через клапан.
Сполоснуть отверстие для герметизации и весы водой, маслом основы раствора или растворителем и высушить.
Надеть корпус чаши на чашу весов снизу, совместив прорезь с рычагом весов. Привинтить укупоривающий затвор поверх крышки, работающей под давлением и затяните его вручную как можно туже, чтобы обеспечить полную посадку крышки на место.
Заполнить насос подъема давления испытуемым образцом.
Задвинуть наконечник насоса на отверстие для подъема давления в крышке.
Приложить давление к чаше с образцом путем поддержания направленной вниз усилия на корпус цилиндра. Одновременно с усилием 50-70 футов сдвиньте вниз рукоятку и освободите корпус цилиндра. Снимите насос.
Примечание: Обратный клапан в крышке приводится в действие давлением. Когда в чашу подается давление, обратный клапан выдвигается вверх в положение закрытия.
Отчистить раствор с внешних поверхностей чаши весов и крышки. Вытереть излишки воды, масла основы раствора или растворителя.
Установить призму весов на ось шарнира и уравновесить прибор, перемещая рейтер по рычагу.
Примечание: Весы стоят ровно если линия на смотровом стекле проходит через середину пузырька.
Записать плотность, выбрав значение со стороны рейтера, ближайшей к чаше весов. В отчете записать измерение с точностью до десятых долей фунт/галлон, до единиц фунт/фут3, до сотых долей г/см3, или до десятков фунт/дюйм2 /1000 фут.
Повторно подсоединить сборку плунжера и нажать на корпус цилиндра, чтобы стравить давление из чаши.
Снять крышку, работающую под давлением, проявляя при этом осторожность, чтобы не разлить пробу, затем слить пробу. Как можно скорее прочистить и высушить все части весов.
Герметизированные
весы для определения абсолютной
плотности
раствора
«Tru-wate
cup»
компании «Халлибуртон»
Единицы измерения
фунт/галлон, фунт/фт3, г/см3, фунт/дюйм2 /1000 фт, sg
Пример
Плотность бурового раствора = 12 фунт/галлон (1,44 г/см3) или (1,44 sg)
Оборудование
весы для измерения плотности раствора Tru-Wate Cup компании «Халлибуртон»)
Градуированная кружка для измерения плотности бурового раствора объемом 1 кварта (946 см3)
Термометр: от 32 до 220°F (от 0 до 104 °C)
Порядок действий:
Отобрать пробу раствора.
Поставить основание или футляр от весов на плоскую ровную поверхность.
Измерить и записать температуру пробы, затем перенести пробу в чашу весов.
Установить крышку на чашу, установив обратный клапан в нижнее или открытое положение.
Примечание: Некоторая часть анализируемой пробы должна быть вытеснена сквозь клапан.
Вытянуть обратный клапан в положение закрытия.
Сполоснуть колпачок и резьбу водой, маслом основы раствора или растворителем и высушить.
Затянуть колпачок с резьбой на чаше.
Заполнить сборку плунжера испытуемым образцом.
Надеть наконечник плунжера на ответную поверхность уплотнительного кольца обратного клапана.
Создать давление в чаше с образцом, приложив к корпусу цилиндра постоянное направленное вниз усилие. Одновременно прижать шток поршня книзу.
Примечание: Обратный клапан в крышке приводится в действие давлением. Когда в чашу подается давление, обратный клапан выдвигается вверх в положение закрытия.
Отчистить раствор с внешних поверхностей чаши весов и крышки. Вытереть излишки воды, масла основы раствора или растворителя.
Установить призму весов на ось шарнира и уравновесить прибор, перемещая рейтер по рычагу.
Примечание: Весы стоят ровно, если линия на смотровом стекле проходит через середину пузырька.
Записать плотность, выбрав значение со стороны рейтера, ближайшей к чаше весов. В отчете записать измерение с точностью до десятых долей фунт/галлон, до единиц фунт/фут3, до сотых долей г/см3, или до десятков фунт/дюйм2 /1000 фут.
Повторно подсоединить пустую сборку плунжера и нажать на корпус цилиндра, чтобы стравить давление из воронки.