Реология и гидродинамика

РЕОЛОГИЯ И ГИДРОДИНАМИКА.

Введение

Физические  свойства бурового раствора такие, как его плотность и реологические параметры подвергаются изменениям и контролю с целью оптимизации процесса бурения.

Буровой раствор не может подходить ко всем процессам бурения в одинаковой мере. В виду этого производится изменение основных параметров бурового раствора и его свойств, с целью выполнения определенных функций для конкретных условий бурения. Данный вид работ осуществляется по средствам подбора рецептур (состава) раствора и их регулирование. При этом должны сохраняться остальные параметры промывочной жидкости на приемлемом уровне.  

Реология и гидродинамика являются взаимосвязанными частями механики жидкостей.  Реология – это наука о поведении жидкости при его механическом нагружении. Математические выражения связи между деформациями или скоростями деформаций называются реологическими моделями жидкостей. Гидродинамика - наука, изучающая реологические модели жидкости и связанные с ней движения жидкостей и воздействия жидкостей на обтекаемые ими тела.

Данная глава описывает реологические свойства буровых промывочных жидкостей, факторы, влияющие на эти свойства, а так же воздействие этих факторов на процессы бурения скважин.

Реология

Изменение основных реологических характеристик бурового раствора и его свойств проводится экспериментальными методами. Измерения реологических характеристик бурового раствора проводится для определения характера его течения при различной температуре, давлении и скорости сдвига.

Терминология

На рисунке 1 приведены термины нефтяной промышленности по системе компании M-I SWACO, характеризуют реологические параметры буровых растворов, и их единицы измерения.

[pic 1]

Рисунок 1 – Параметры бурового раствора по системе компании M-I SWACO

Данные реологические параметры бурового раствора являются важнейшими его показателями, которыми оперируют при изменении его свойств для оптимизации процесса бурения.

Вязкость

Вязкостью называется способность среды сопротивляться течению. Такое трактование термина «вязкость» содержит в себе общую характеристику текучести жидкости, а так же их пластические и тиксотропные свойства. В связи с этим для подробного анализа и изменения определенных его параметров и свойств ,  существуют различные показатели вязкости.  

Условная вязкость

Условная вязкость (УВ, с) — величина, которая определяется временем стекания определенного объема бурового раствора из стандартной воронки и показывает подвижность бурового раствора, то есть гидравлическое сопротивление течению. Условная вязкость применяется в промысле в качестве индикатора относительных изменений текучести раствора. Условная вязкость не используется в качестве критерия сравнения различных видов буровых растворов и нет наилучшего ее значения для всех систем растворов.  К глинистым буровым растворам существует простое правило: плотность бурового (в фунтах/галлон) раствора должна быть в 4 раза меньше условной вязкости большинства глинистых растворов. Данное правило не относится к инвертно-эмульсионным, полимерным растворам .

 Напряжение сдвига и скорость сдвига

Динамическое напряжение сдвига. Динамическое напряжение сдвига τ0 (дПа) — это прочностное сопротивление перемещению бурового раствора.

Сопротивление сдвигу. Сопротивление сдвигу или предельное статическое напряжение сдвига бурового раствора в статических условиях характеризует меру минимального сдвигающего напряжения, необходимого для создания движения с проскальзыванием. Эти значения дают предельное напряжение сдвига в фунтах на 100 футов2 площади (коэффициент перевода в дПа — 4,8) и определяются непосредственно считыванием с отградуированной шкалы.