Вимірювання граничного статичного напруження зсуву бурового розчину

Статичне напруження зсуву (СНЗ), Па – це дотичне напруження зсуву, при якому починається руйнування структури бурового розчину, який перебуває у стані спокою. Снз характеризує міцність тиксотропної структури та інтенсивність її зміцнення в часі.

Тиксотропія характеризує здатність бурового розчину перетворюватися у стані спокою в гель і при перемішуванні відновлювати свої попередні властивості.

Граничне СНЗ – це те мінімальне напруження зсуву, яке необхідно прикласти до бурового розчину, який знаходиться у стані спокою, щоб зруйнувати тиксотропну структуру і вивести його зі стану рівноваги (відновити текучість системи).

Міцність тиксотропної структури оцінюється двома значеннями СНЗ, які свідчать про здатність промивальної рідини виконувати певні функції.

Початкове значення СНЗ вимірюють через одну хвилину перебування у стані спокою промивальної рідини (_). Воно характеризує здатність промивальної рідини утримувати шламу певного розміру та густини у змуленому стані.

Кінцеве значення СНЗ вимірюють через 10 хвилин після перебування промивальної рідини у стані спокою. Воно характеризує інтенсивність зміцнення тиксотропної структури у часі.

М

Рисунок 2.3 – Прилад СНС-2

іцність структури при тривалому перебуванні у стані спокою може досягти таких значень, при яких у момент відновлення циркуляції опір структури буде причиною зростання гідравлічних тисків, що може бути причиною гідророзриву пласта. Висока міцність структури суттєво погіршує проходження геофізичних приладів у свердловині, що є однією з причин обриву геофізичного кабелю, або не доходження приладу до встановленої глибини. Також можливе часткове зменшення гідростатичного тиску у свердловині за рахунок утворення тиксотропної структури бурового розчину.

Тиксотропність структури характеризується коефіцієнтом тиксотропії, який можна визначити за формулою:

. (2.2)

Статичне напруження зсуву можна визначити на приладах СНС-2 і ВСН-3.

Опис приладу снс-2

Прилад СНС-2 (рис. 2.3) складається з вимірювальної частини, стійки 3 і плити основи 1. До вимірювальної частини відноситься коаксіальний циліндр 9, який підвішений на стійці за допомогою сталевої нитки 5 і занурений у стакан 10 з буровим розчином. Для визначення кута повороту циліндра призначений проградуйований на 360° лімб 7 з ціною поділки 1. Диск жорстко з’єднаний через трубку 6 з циліндром 9. Для відліку кута закручування нитки напроти диску закріплений прозорий візир 8 з двома рисками.

Стакан 10 встановлюють на обертовий столик, з’єднаний гнучкою передачею 11 з редукторним електродвигуном 12, який обертає стакан зі швидкістю 0,2 об/хв. В комплект приладу входить набір 3-х пар пружних ниток (діаметр 0,3; 0,4; 0,5 мм), які рекомендується використовувати при різних діапазонах вимірювання.

Підготовка приладу до роботи

1 Встановити прилад на столі, де відсутні вібрації.

2 Підвісити циліндр за допомогою нитки до стійки.

3 Регулювальним гвинтом 2 концентрично розмістити циліндр 9 у стакані 10.

4 Встановити “нуль” шкали проти риски на візирі, плавно повернувши диск підйомної системи гвинтом 4.

5 Зняти підвісну систему і покласти її на стіл.

6 Підключити прилад до електромережі і, включивши тумблер 13, перевірити роботу електродвигуна.

7 Взяти секундомір і покласти його біля приладу.