Реологическая характеристика - буровой раствор
Cтраница 1
 |
Эпюры распределения скоростей в трубах и затрубном пространстве для вязких ( а и вязкопластичных ( б жидкостей при спуске колонны. [1] |
Реологические характеристики буровых растворов замеряются на капиллярных вискозиметрах и приборах с коаксиальными цилиндрами ( торсионных вискозиметрах), представляющих разновидность N большой группы ротационных приборов с сочетанием измерительных поверхностей различных форм. [2]
Перед определением реологических характеристик буровых растворов выбирают основные показатели упрощенного оптимизированного варианта гидравлической программы. [3]
Влияние изменения реологических характеристик бурового раствора ( вследствие добавок различных полимеров) на колебания давления при спуске обсадной колонны [ рассчитанные по формуле (6.86) ] показано на рис. 6.19 для двух частных случаев: ir 0 5 и 0 75 м / с. [5]
Условно считается, что стационарные реологические характеристики буровых растворов можно определить при условии интенсивного предварительного разрушения тиксотропной структуры с последующей регистрацией стационарных касательных напряжений при более низких скоростях сдвига. Диапазон изменений скоростей сдвига при этом должен соответствовать условиям практики. [6]
Отечественная гидравлическая программа Фея [47] позволяет выбрать рациональные реологические характеристики буровых растворов и режимов промывки скважин методами линейного программирования. В качестве целевой функции фигурируют потери давления в кольцевом пространстве. Формализуют оптимизационную задачу линейные ограничения в виде неравенств. Основными недостатками программы Фея являются: использование в широкой области изменения параметров детерминированных моделей при структурном течении буровых растворов, что связано с неадекватностью моделей реальным показателям течения; упрощенное математическое описание процесса осаждения частиц шлама в вязкопластичной жидкости модифицированной моделью Стокса, приемлемой лишь при малых скоростях осаждения ( Р.И. Шищенко и др:) без учета стесненного движения и режимов обтекания частиц; произвольный выбор целевой функции, требующей обоснования; пренебрежение эффектом превышения плотности промывочной жидкости за счет выбуренных частиц шлама ( В. [7]
Американский вискозиметр Фанн ви-джиметр широко используется для промысловых замеров реологических характеристик буровых растворов и имеет оригинальную конструкцию. Прибор имеет два гладких коаксиальных цилиндра, из которых внешний вращается, а на внутреннем замеряется вращающий момент, передаваемый через жидкость. Вся система до определенной глубины погружается в сосуд с испытуемой жидкостью. Для уменьшения седиментации утяжелителя на поверхности вращающегося цилиндра имеются отверстия для создания слабой осевой циркуляции жидкости. [8]
Остаются полностью или частично не решенными вопросы, связанные с применением добавок для улучшения реологических характеристик буровых растворов и буферной жидкости, понижением порога турбулентности, гашением турбулентной пульсации, резким снижением гидродинамического сопротивления при добавлении к жидкости некоторых растворимых полимеров ( эффект Томса), эффектом антитурбулентности ( эффект Грэя), возникающим при наличии покрытия на трубах, которое служит демпфером, способствующим предотвращению развития турбулентности и срыву потока. [9]
Таким образом, методическое обеспечение современных гидравлических программ ( предусматривающих выбор подачи насосов, насадок гидромониторных долот и реологических характеристик буровых растворов) базируется на недостаточно обоснованных представлениях о гидромеханических процессах промывки при бурении скважин и поэтому требует принципиальных / совершенствований. В частности, рассмотрены задачи выбора способа спуска и цементирования обсадной колонны; типа тампонажного раствора и буферной жидкости; технологической оснастки обсадной колонны и режима ее спуска; способа приготовления тампонажного раствора, а также задача оптимизации показателей свойств и режима цементирования. Последняя задача непосредственно связана с рассмотрением гидромеханических процессов при цементировании скважин. Результаты ее решения значимы для практики бурения, поскольку в существенной мере определяют качество крепления обсадных коллон. Однако при выборе режимов цементирования в работе [47] за целевую функцию приняты суммарные затраты на технологический процесс. Это обусловлено невозможностью оптимизации по критерию коэффициента замещения бурового раствора тампонажным ( k -) из-за отсутствия надежных математических моделей, связывающих k с влиянием внешних условий. Между тем, гидромеханические процессы замещения буровых растворов в кольцевом пространстве скважины остаются неясными до настоящего времени и поэтому требуют обстоятельного рассмотрения. [10]
В настоящее время на Бакинском приборостроительном заводе освоен промышленный выпуск ротационных вискозиметров типа ВСН-3 и ВСН-2, предназначенных для измерения реологических характеристик буровых растворов как в промысловых, так и в лабораторных условиях. Мерой сдвиговых напряжений является упор поворота измерительного элемента вокруг своей оси. Прибор ВСН-3 назначен для изучения буровых растворов при температуре до 100 С. [11]
Инструкция предусматривает неадавленнмй выбор подачи буровых насосов, диаметров и количества насадок гидромониторных долот, а также допустимых диапазонов изменения реологических характеристик буровых растворов. [12]
Оптимизированный вариант гидравлической программы предусматривает выбор подачи насосов, диаметра и числа насадок гидромониторных долот, а также допустимых диапазонов измерения реологических характеристик буровых растворов с учетом горно-геологических и технико-технологических условий бурения. Помимо этой основной выходной информации определяются: гидравлические сопротивления в элементах циркуляционной системы; гидравлическая мощность и критерий Рейнольдса в насадках долота; допустимая скорость восходящего потока; дифференциальное давление на забое скважины; предельные скорости спуска и подъема бурильных труб для наибольших значений реологических характеристик буровых растворов. [13]
В ламинарном режиме скорость проскальзывания частиц, а, следовательно, и скорость восходящего потока малы и могут подвергаться регулированию посредством изменения реологических характеристик бурового раствора. Опасность размыва стенок скважины сравнительно невелика. Однако ламинарный режим течения имеет и недостатки. Увеличение длительности транспортирования шлама повышает вероятность диспергирования твердых частиц и загустевания бурового раствора, затрудняется перенос плоских частиц, появляется возможность образования застойных зон в узких каналах, кавернах и в местах изменения проходного сечения, существуют области местной ( локальной) турбулентности, где частицы шлама проскальзывают ( падают) с более высокой скоростью. [14]
Так, в ламинарном режиме скорость проскальзывания частиц, а следовательно, и скорость восходящего потока малы; они могут в широких пределах подвергаться регулированию посредством изменения реологических характеристик бурового раствора. Опасность размыва стенок скважины сравнительно невелика. [15]
Страницы: 1 2