Дисперсные системы и промывочные жидкости - ПЛОТНОСТЬ

ПЛОТНОСТЬ

 

Плотность промывочной жидкости ρ есть масса единицы объема. Измеряется в кг/м3 или г/см3.

Плотность промывочной жидкости определяет гидростатиче­ское давление в скважине:

                               pгст=ρgН                                                       (III.1)

где Н — глубина скважины по вертикали, м; gускорение сво­бодного падения, м/с2.

С увеличением плотности промывочной жидкости возрастают гидравлические сопротивления в циркуляционной системе сква­жины, уменьшается подача насосов, ухудшается очистка забоя. Наряду с этим увеличение гидростатического давления приводит к снижению темпа разрушения породы на забое и в итоге к уменьшению механической скорости бурения. Для примера на рис. 10 приведена кривая, характеризующая падение скорости бурения в глинистом сланце средней крепости с ростом гидро­статического давления.

Повышение плотности промывочной жидкости, особенно свя­занное с ростом содержания активной твердой фазы, сопровождается увеличением ее вязкостных свойств, что приводит к по­явлению целого комплекса факторов, снижающих механическую скорость бурения.

В нормальных условиях бурения увеличение плотности про­мывочной жидкости нежелательно. Лишь при бурении в крепких, но неустойчивых вследствие трещиноватости породах стремятся увеличить плотность промывочной жидкости. За счет повышен­ного гидростатического давления такой жидкости стенки сква­жины становятся более устойчивыми. Для повышения плотно­сти применяют специальные добавки — утяжелители.

При поглощениях промывочной жидкости или с целью умень­шения ее отрицательного влияния на проницаемость пластов (например, при бурении гидрогеологических скважин) плот­ность жидкости уменьшают. В отдельных случаях для резкого снижения плотности промывочные жидкости насыщают возду­хом (аэрируют).

Плотность промывочных жидкостей в полевых условиях из­меряют ареометрами АГ-ЗПП (рис. 11) или АБР-1. В комплект прибора входят собственно ареометр и удлиненный металличе­ский футляр с крышкой в виде ведерка 9. Прибор состоит из следующих   основных  частей:   мерного  стакана  5,  донышка  6, поплавка 7, стержня 8 и съемного груза 1

 

clip_image044

 

Мерный стакан име­ет две полости: одну — для пробы замеряемого раствора и вто­рую— компенсационную. В компенсационной камере помещает­ся металлический балласт 4, необходимый для устойчивости по­груженного в воду прибора, и компенсационный груз 3 для та­рировки, представляющий собой обычно чугунную дробь. Ком­пенсационная камера перекрывается полиэтиленовой заглуш­кой 2, которая крепится к стакану эпоксидным клеем. В верх­ней части стакана расположены зерновидные прорези для слива излишков раствора.

Поплавок 7 перекрывается донышком 6, которое, с одной стороны, обеспечивает герметичность поплавковой камеры, а с другой — постоянный объем раствора в мерном стакане 5.

Стержень 8 представляет собой дюралевую трубку с нане­сенными на ней шкалами. Одна шкала с делениями от 0,9 до 1,7 г/см3, вторая (служащая для определения плотности утяже­ленных растворов)—от 1,6 до 2,4 г/см3. Трубка закрывается сверху полиэтиленовой пробкой 10 на резьбе. Съемный груз 1, обеспечивающий два диапазона измерения ареометра, представ­ляет собой стальную арматуру, залитую снаружи полиэтилено­вой оболочкой. При соединении съемного груза с мерным ста­каном 5 используется полиэтилен.

При измерении поплавок снимают со стакана, наполняют по­следний жидкостью, вновь присоединяют поплавок и ареометр в вертикальном положении опускают в футляр, наполненный чистой пресной водой. Отсчет плотности ведут по шкале с мень­шими значениями ρ. Перед измерением ареометр следует про­верить путем определения плотности пресной воды. В этом слу­чае ареометр должен показывать ρ=1 г/см3. Точность измере­ний ареометром составляет 0,01 г/см3. В лабораторной практике, если  такая точность недостаточна,  применяют  пикнометры.