Виконання роботи

1. Відібрати пробу розчину і заповнити ним контейнер 5 до мітки (100 см³) і встановити автоклав 6.

2. Встановити за манометром 10 необхідний тиск. але не більший ніж 15 МПа.

3. Ввімкнути прилад і перемішувати розчин з частотою обертання зовнішнього циліндру 400-500 об/хв.

4. Нагріти буровий розчин до заданої температури.

5. Після досягнення заданої температури збільшити час-тоту обертання і довести до 600 об/хв з метою руйнування структури.

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

7. Побудувати графічну залежність .

8. Оформлення результатів дослідження аналогічне попереднім рекомендаціям.

Контрольні запитання

1. Що таке реологія? Запишіть рівняння Шведова-Бінгама.

2. Дайте визначення реологічних показників промивальних рідин “пластичної в’язкості”, “динамічного напруження зсуву”, “ефективної в’язкості”.

3. Методика визначення реологічних показників на приладі ВСН-3.

4. Які фактори впливають на зміну реологічних показників промивальних рідин?

5. Які межі числових значень реологічних параметрів?

6. Які одиниці вимірювання реологічних показників промивальних рідин?

7. Графічне зображення рівняння Шведова-Бінгама.

Лабораторна робота № 5 визначення концентрації іонів водню та процентного вмісту газу у буровому розчині

5.1 Визначення концентрації іонів водню в бурових розчинах

Теоретичні відомості

Вплив концентрації іонів водню на властивості бурових промивальних рідин встановлено давно і він був предметом дослідження багатьох вчених. Концентрацію іонів водню найзручніше виражати у вигляді водневого показника (рН).

Водневий показник рН – це десятковий логарифм концентрації іонів водню у фільтраті промивальної рідини, взятий із протилежним знаком.

Встановлено, що залежність між концентраціями Н⁺ і ОН^- для більшості сумішей є постійною і дорівнює

Н⁺  ОН^-=110^-14.

Для нейтральних рідин, наприклад, для дистильованої води концентрація ІТ дорівнює концентрації ОН^-, що дає

Н⁺= ОН^-= 110^-7 або рН = - lg H⁺ = - lg10^-7= +7/

Якщо рН <7 - середовище кисле, а при рН > 7 - лужне.

Зі збільшенням рН концентрація іонів водню зменшується при одночасному збільшенні гідроксидів ОН^-. Так при рН=4 концентрація іонів водню у 10 раз менша, ніж при рН=3, а то при рН=11 концентрація гідроксидів у 10 раз менша від рН=12.

Для оцінки якості бурового розчину на водній основі рН має важливе значення. Так, деякі хімічні реагенти забезпечують стабільність промивальних рідин тільки у визначеному діапазоні рН. Бурові розчини здатні до флокуляції, при значеннях рН>11 і при рН<8. При 8<рН<11 краще диспергуються глини, більша активність реагентів-стабілізаторів. Значення рН також є важливим індикатором для боротьби із корозією.

Відомо, що при рН<7 суттєво інтенсифікується корозія стальних труб, а при рН>10 – легкосплавних. Більшість хімічних реагентів добре проявляють свої властивості в буровому розчині лише в лужному середовищі. За зміною рН бурового розчину можна прогнозувати проходження хемогенних відкладів, приплив у свердловину мінералізованих пластових вод, а інколи і можливе ускладнення.

При великих значеннях рН розчинність кальцію суттєво обмежена, що дає змогу застосовувати розчини із високим значенням рН для розбурювання гірських порід насичених кальцієм (гіпсів, ангідритів), які чутливі до розмивання водою.

Як приклад, нижче приведені значення рН для найчастіше вживаючих у бурінні рідин.

Дистильована вода – 7

Бентонітова суспензія –7,58

Каустична сода –13-14

10% розчин лігносульфатних реагентів –5-6

Величину водневого показника визначають колометрич-ним та електричним способами відповідно з додатними до приладів інструкціями. Замір рН оснований на принципі, що електролітичні розчини здатні дисоціювати на катіони водню (Н⁺) та гідроксидні групи (ОН^-). В умовах бурової, якщо фільтрат промивальної рідини безколірний, величину рН можна визначити за забарвленням індикаторного (лакмусового) паперу.

Смужки індикаторного (лакмусового) паперу, просочені органічним барвником при контакті із рідиною набувають забарвлення, яке відповідає конкретному значенню рН. Краплю фільтрату наносять на смужку паперу і дивляться на неї з протилежного боку, порівнюючи із забарвленням еталону. Смужки індикаторного паперу розміщені у спеціальному стакані. який обгорнений в довідкову кольорову таблицю. Деколи смужки можуть бути у блоці на зразок блокноту, обгортка якого також виконана у вигляді довідкової кольорової таблиці. Індикаторний папір застосовують двох типів: широкого діапазону індикації для заміру рН з похибкою 0,5 одиниці та вузького діапазону індикації для заміру рН із похибкою 0,2 одиниці.