Определение условной вязкости

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ БУРОВОГО РАСТВОРА

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= r_осн. + D r ( 1 )

где r - плотность бурового раствора, г/см³;

r_осн. – отсчет плотности, сделанный по основной шкале, г/см³;

D 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;

V_n- 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 V_n- вместимость пикнометра, см³;

Р¹₂- масса пикнометра, заполненного буровым раствором, г;

Р₁ – масса пустого пикнометра, г;

r_в – плотность дистиллированной воды, г/см³

Истинная плотность бурового раствора, содержащего газообразные компоненты, рассчитываются по формуле:

( 4 )

где r_ист – истинная плотность, г/см³;

r - кажущаяся плотность, г/см³;

V_r- 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.

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.

Повторно подсоединить пустую сборку плунжера и нажать на корпус цилиндра, чтобы стравить давление из воронки.

Определение условной вязкости

Условная вязкость УВ, с – величина, определяемая временем истечения из стандартной воронки определенного объема бурового раствора. Условная вязкость косвенно характеризует гидравлическое сопротивление течению, т.е. подвижность бурового раствора.

Для измерения условной вязкости используется вискозиметр ВБР-1, который состоит из мерной кружки и воронки.

Основные характеристики:

постоянная вискозиметра время истечения 500 см³ воды при температуре (20±5) ⁰С, с	15;
погрешность постоянной вискозиметра, с	±0,5;
вместимость воронки вискозиметра, см³	700;
вместимость мерной кружки, см³

Порядок работы:

промыть водой воронку вискозиметра и мерную кружку ( при работе с растворами на водной основе);

закрыть отверстие трубки пальцем и налить в воронку через сетку испытуемый буровой раствор до перелива;

подставить мерную кружку под трубку вискозиметра и убрав палец, открыть отверстие трубки, одновременно включив секундомер;

в момент заполнения кружки раствором до краев остановить секундомер, закрыть отверстие трубки пальцем и прочесть показания секундомера;

после измерения кружку и воронку вымыть.

В начале каждой смены, а также по мере надобности необходимо производить проверку водного числа вискозиметра. Время истечения 500 см³ чистой пресной (дистиллированной) воды при температуре ( 20±5) ⁰С должно быть равным 15 с. Если значение будет больше 15 с, то трубку вискозиметра надо прочистить, если меньше – вискозиметр следует заменить.

вискозиметр Марша

Единицы измерения

сек/кварта

Пример

Условная вязкость = 57 cек/кв

Оборудование

Вискозиметр Марша

Градуированная кружка для измерения плотности бурового раствора объемом 1 кварта (946 см3)

Термометр: от 32 до 220°F (от 0 до 104 °C)

Секундомер

Порядок действий:

Отобрать пробу раствора.

Закрыть отверстие воронки пальцем и заливать пробу раствора сквозь сито, до тех пор пока уровень пробы не дойдет до нижней стороны сита.

Держать воронку над градуированной кружкой для раствора.

Убрать палец с отверстия воронки и одновременно включить секундомер.

Записать время, за которое 1 кварта пробы вытечет из воронки в качестве величины условной вязкости.

Примечание: Записать время в секундах на кварту. Время, за которое сквозь воронку Марша проходит 1 кварта чистой пресной воды при 70°F (21 °C), составляет 26 секунд (± 0,5 секунд).

Измерить и записать температуру пробы раствора.