Строительство скважин - Удельный вес и плотность бурового раствора

УДЕЛЬНЫЙ ВЕС И ПЛОТНОСТЬ БУРОВОГО РАСТВОРА

 

Удельный вес - вес 1 см3 промывочной жидкости - обозначается Y и выражается в г/см3. Под плотностью понимают величину, определяемую отношением массы тела к его объему. Обозначается она r и выражается в г/см3.

 

Удельный вес характеризует способность промывочной жидкости осуществлять в скважине гидродинамические и гидростатические функции:

 

1) удерживать во взвешенном состоянии и выносить из скважины частицы породы наибольшего размера;

 

2) создавать гидростатическое давление на стенки скважины, рассчитанное, исходя из необходимости предотвращения поступления в ствол скважины нефти, газа или воды из пласта и сохранения целостности стенок скважины;

 

3) обеспечивать снижение веса колонны бурильных и обсадных труб, в связи с чем уменьшается нагрузка на талевую систему буровой.

 

Плотность промывочной жидкости, содержащей газ, называют кажущейся, а плотность жидкости, не содержащей газа, истинной. Процесс измерения плотности основан на определении гидростатического давления на дно измерительного сосуда. Перед измерением промывочную жидкость пропускают через сетку вискозиметра ВБР-1.

 

Измерение плотности на рычажных весах.

 

Весы состоят из рычага, снабженного мерным стаканом для бурового раствора. Жидкость при измерении уравновешивается движком. Рычаг снабжен двумя призмами. При установке призмы в гнездо, которое находится в верхней части стойки, снабженной уровнем, измеряют плотность в пределах 1,5 - 2,4 г/см3, а при установке призмы 5 - в пределах 0,9 - 1,6 г/см3.

 

Перед измерением весы устанавливают горизонтально по уровню. Снимают рычаг и крышку. Мерный стакан заполняют до краев промывочной жидкостью, закрывают его крышкой, смывают водой излишек промывочной жидкости, выдавленный на стенки стакана, и устанавливают рычаг на стойке. Перемещая движок, уравновешивают рычаг и отсчитывают величину плотности по совпадению риски на движке с делением на соответствующей шкале. Если уравновешивание не удается, устанавливают рычаг на другую призму и снова уравновешивают. Для проверки прибора сосуд заполняют пресной водой при температуре 20 ± 50С. Плотность воды, измеренная путем уравновешивания движком, должна быть 1,00 ± 0,02 г/см3. При большем отклонении прибор необходимо отправить в мастерскую.

Определение плотности ареометром поплавкового типа

 

Прибор АБР-1.В комплект входит собственно ареометр и удлиненный металлический футляр в виде ведерка с крышкой, служащей пробоотборником для раствора.

 

Прибор состоит из мерного стакана, донышка, поплавка, стержня и съемного калибровочного груза. Мерный стакан имеет две полости: одну для пробы замеряемого раствора, другую - компенсационную. В компенсационную камеру помещается балласт, необходимый для устойчивости погруженного в воду прибора, и компенсационный груз для тарировки, представляющий собой обычную чугунную дробь.

 

Поплавок перекрывается донышком, которое, с одной стороны, обеспечивает герметичность поплавковой камеры, а с другой - постоянный объем раствора в мерном стакане.

 

Стержень представляет собой дюралевую трубку с нанесенными на ней шкалами (одна основная, вторая поправочная, по которой определяют поправку в случае применения минерализованной воды). Трубка закрывается сверху полиэтиленовой пробкой на резьбе.

 

Съемный груз, обеспечивающий два диапазона измерения, представляет собой стальную арматуру, залитую снаружи полиэтиленовой оболочкой

 

Техническая характеристика АБР-1:

 

Пределы измерения, г/см3:

 

с калибровочным грузом ………………………………… 0,9 - 1,7

 

без калибровочного груза ……………………………….. 1,6 - 2,4

 

Погрешность измерения, г/см3……………………………….. 0,02

 

Объем пробы раствора, см3…………………………………… 78,5

 

Порядок измерения.

 

Перед использованием ареометр проверяют. Для этого мерный стакан заполняют водой, залитой в ведро, и измеряют ее плотность, отсчет берут по поправочной шкале. Деление на поправочной шкале, до которого погрузился ареометр, покажет алгебраическую величину поправки, которую следует добавлять к показаниям, полученным при основном измерении.

 

При измерении поплавок снимают со стакана, наполняют последний жидкостью, вновь присоединяют поплавок, обмывают снаружи, и ареометр в вертикальном положении опускают в футляр, наполненный чистой пресной водой. Отсчет плотности ведут по основной шкале. При надетом калибровочном грузе отсчет снимается по левой шкале с оцифровкой от 800 до 1700 г/см3. Если при надетом калибровочном грузе ареометр погрузится так, что шкала окажется под уровнем воды в ведре, то следует снять груз и отсчет вести по правой основной шкале с оцифровкой от 1700 до 2600 г/см3.

 

Стабильность и суточный отстой

 

 

clip_image001Эти параметры используются в качестве технологических показателей устойчивости промывочной жидкости как дисперсной системы.

 

Показатель стабильности С измеряется с помощью прибора ЦС-2, представляющего собой металлический цилиндр объемом 800 см3со сливным отверстием в середине. При измерении отверстие перекрывают резиновой пробкой, цилиндр заливают испытываемым раствором, закрывают стеклом и оставляют в покое на 24 ч. По истечении этого срока отверстие открывают и верхнюю половину раствора сливают в отдельную емкость. Ареометром определяют плотность верхней и нижней частей раствора. За меру стабильности принимают разность плотностей раствора в нижней и верхней частях цилиндра.

 

Чем меньше значение С, тем стабильность раствора выше.

 

Суточный отстой измеряют с помощью стеклянного мерного цилиндра объемом 100 см3, обозначают буквой 0.

 

Испытываемую жидкость осторожно наливают в мерный цилиндр до отметки 100 см3, закрывают стеклом и оставляют в покое на 24 ч, после чего визуально определяют величину слоя прозрачной воды, выделившейся в верхней части цилиндра. Отстой выражают в процентах выделившейся жидкости от объема пробы. Чем меньше суточный отстой, тем устойчивее, стабильнее промывочная жидкость.

 

Эти параметры следует измерять при температурах, соответствующих температуре раствора в скважине.

 

Стабильным считается раствор, у которого С = 0,02-0,03 г/см3, 0 = 3-4%.