14. Реологические кривые ньютоновских и неньютоновских флюидов.

1. 

2. 

Пояснения бери из 13.

15. Определение динамического напряжения сдвига. Физическое объяснение.

Динамическое напряжение сдвига – напряжение, при приложении которого жидкость приобретает свойство текучести.

Физическое объяснение:

• Заряженные частицы раствора, притягиваясь друг к другу разноимёнными зарядами, образуют внутреннюю структуру раствора, для разрушения которой требуется приложение дополнительной силы.

• В статике прочность этой структуры возрастает со временем (СНС).

• При течении раствора устанавливается динамическое равновесие между количеством вновь образуемых связей частиц и количеством разрушенных при сдвиге связей.

• В соответствии с этим ДНС – мера прочности внутренней структуры раствора в динамических условиях.

• Величина ДНС определяется силой электрохимического взаимодействия между частицами активной твёрдой фазы (глины, полимеров, дисперсантов).

ДНС зависит от:

• Концентрации зарядов на поверхности / сколах частиц твёрдой фазы;

• Объёмной концентрации твёрдой фазы;

• Концентрации и типов ионов в жидкой фазе.

Если ввести в рассмотрение производную dw/dy, то она будет характеризовать скорость сдвига, т.е. разность скоростей слоёв жидкости, рассчитанную на единицу расстояния между ними. Оказывается, что для многих жидкостей справедлив закон, согласно которому касательное напряжение τ_yz между слоями пропорционально разности скоростей этих слоёв, рассчитанной на единицу расстояния между ними:

16. Гидростатика жидкостей, обладающих динамическим напряжением сдвига.

Рисунок 1. В трубке с поршнем налита вода. Если поршень внезапно убрать, то вода выльется.

Рисунок 2. В трубке с поршнем глинистый раствор. Если поршень внезапно убрать, то он не выливается, потому что не течет.

Рисунок 3. В трубке с поршнем глинистый раствор. Если к поршню приложить силу F, то, при определенном значении силы, раствор начнет двигаться.

τ – касательные напряжение

T – касательная сила, действует на боковые поверхности цилиндра

Pвн – давление внизу; Pвв – давление вверху

Таким образом мы получили гидростатику флюида, учитывая напряжения в жидкости.

(1) Характеризует бесконечно много положений равновесия. P_вв мы не меняем, а P_вн ↑, растёт напряжение τ и достигает τ_0. Напряжение τ зависит от наклона стенок.

Если мы приложим силу F сверху, то напряжение действует с другой стороны.

d – внутренний диаметр труб

(4) полностью характеризует все состояния равновесия (а их множество) для флюидов, образующих τ₀

Как выбирать знаки?

Если F действует снизу, то «+», если сверху, то «-»

Уравнение (4) полностью характеризует все состояния равновесия.

h – длина ствола скважины. Если скважина строго вертикальна, то h=H, где H – глубина скважины. Если скважина наклонная, то h = L

Для кольцевого пространства:

Где d_г=d_c-d_н

- гидравлический диаметр; d_с – диаметр стенок скважины (долота); d_н – наружный диаметр БТ; d_T – внутренний диаметр трубы

В 3-их слагаемых в уравнении (4) h следует заменить на L для наклонно-направленных скважин