Приборы для определения характеристик растворов

Плотность бурового раствора определяют в лаборатории при помощи пикнометров и весов рычажных – плотномеров, а на буровой – специальными ареометрами (АГ-3ПП).

Ареометр состоит из мерного стакана, поплавка со стержнем и съемного грузика. На стержне имеется две шкалы: основная, по которой определяется плотность раствора, и поправочная, используемая при применении минерализованной воды.

Основная шкала для удобства делится на две части: одна служит для измерения плотности от 900 до 1700 кг/м³, при этом на мерный стакан навинчивается грузик; вторая служит для измерения плотности от 1600 до 2400кг/м³ – при снятом грузике.

Вязкость. Условная вязкость определяется стандартным полевым вискозиметром ВП. Время вытекания определенного объема глинистого раствора из ВП характеризует вязкость раствора.

Стандартный полевой вискозиметр СПВ-5 состоит из воронки, оканчивающейся трубкой. Внутренний диаметр трубки 5 мм, длина – 100 мм. В комплект вискозиметра входит мерная кружка и сетка. Кружка разделена внутренней перегородкой на два отделения объемом 200 и 500 см³. Время истечения из вискозиметра 500 см³ воды составляет 15 с и носит название водного числа вискозиметра.

Показатель фильтрации (водоотдача) бурового раствора. В промысловых условиях показатель фильтрации определяют прибором ВМ-6 по методу измерения уменьшения объема пробы раствора в процессе фильтрации.

В связи с возрастанием глубин бурения появилась необходимость определять показатель фильтрации при высоких температурах. Для этого используется фильтр-пресс ФП-200, который предназначен для термообработки и измерения статического и динамического показателей фильтрации (определяют в лабораторных условиях).

Толщина корки. Существует два метода измерения толщины корки. При первом методе вынутый из прибора для определения водоотдачи фильтр с коркой глины помещают на стеклянную пластинку и толщину корки замеряют с помощью стальной линейки. Этим методом пользуются в полевых условиях.

В условиях стационарной лаборатории промывочных жидкостей для определения толщины корки пользуются прибором Вика. Толщину корки измеряют в шести точках во взаимно перпендикулярных направлениях, после чего определяют среднее значение в миллиметрах.

Статическое напряжение сдвига (СНС). Для определения статического напряжения сдвига пользуются прибором СНС-2, основанным на измерении усилия, возникающего на поверхности цилиндра, который погружен в соосный медленно вращающийся цилиндр, заполненный испытуемым глинистым раствором.

Для определения СНС применяется и полевой вискозиметр фирмы “FANN”

Порядок работы на трехскоростном полевом вискозиметре:

1. Поместите образец бурового раствора в подходящий сосуд.

2. Погрузите ротор в буровой раствор точно до нанесенной отметки, регулируя глубину погружения платформой.

3. После погружения корпуса ротора: до отметки надежно зафиксируйте платформу винтом.

4. Убедитесь, что вискозиметр подключен к электросети. Подайте напряжение на вискозиметр, переведя переключатель на задней панели вискозиметра в положение " on".

5. Установите переключатель скорости в положение 600 об/мин.

6. Подождите несколько секунд пока показатели на шкале не достигнут постоянного значения и запишите их, как показания при 600 об/мин.

7. Установите переключатель скорости в положение 300 об/мин.

8. Подождите несколько секунд пока показатели на шкале не достигнут постоянного значения и запишите их, как показания при 300 об/мин.

9. Установите переключатель скорости в положение 600 об/мин и перемешивайте буровой раствор в течение нескольких секунд.

10. Затем переведите переключатель скорости в положение " GEL" и отключите электропитание.

11. После остановки ротора выждите 10 секунд.

12. Через 10 секунд включите вискозиметр, одновременно наблюдая за шкалой.

13. Запишите максимальное отклонение стрелки перед разрушением геля, как значение СНС через 10 секунд.

14. Установите переключатель скорости в положение 600об/мин иперемешивайте буровой раствор в течение нескольких секунд.

15. Затем переведите переключатель скорости в положение " GEL" и отключите электропитание.

16. После остановки ротора выждите 10 минут.

17. Через 10 минут включите вискозиметр, одновременно наблюдая за шкалой.

18. Запишите максимальное отклонение стрелки перед разрушением геля, как значение СНС через 10 минут.

Содержание песка (концентрация посторонних твердых примесей). Для определения содержания песка применяют отстойники двух видов: металлический (ОМ-2) и стеклянный (мензурка Лысенко).

Металлический отстойник ОМ-2 представляет собой цилиндрический сосуд, оканчивающийся внизу трубкой, внутри которой помещена градуированная сменная пробирка объемом 10 мл с ценой деления 0, 1 мм. В верхней части отстойника на уровне, соответствующем объему 500 мл, имеется отверстие для слива воды. На горловину сосуда надевается крышка, которая служит одновременно для отмеривания бурового раствора (50мл)

Стабильность и седиментация. Стабильность раствора определяют двумя методами. В первом случае находят количество отделившейся от глинистого раствора воды в мерном цилиндре емкостью 100 см³ через 24 ч. Этот метод в практике называют суточным отстоем. Во втором случае стабильность определяется по разности плотностей глинистого раствора, залитого в верхнюю и нижнюю половины специального цилиндра емкостью 500 см³. Стабильным считается тот раствор, у которого эта разница не превосходит 0, 02; для утяжеленных растворов эта разница должна быть не выше 0, 06.

Показатель седиментации глинистого раствора находится по формуле

S = 100 – V

где S – показатель седиментации, %

100 – вместимость мерного цилиндра, см³,

V- положение уровня раздела раствора после суточного отстоя, см³.

Концентрация водородных ионов (водородный показатель). Величина рН характеризует щелочность буровых растворов. При рН > 7 жидкости щелочные, при рН < 7 – кислые. Необработанные буровые растворы имеют рН = 6, 5-7, 5. У химически обработанных растворов рН = 12, 5-13, 5. Концентрацию водородных ионов определяют в буровых растворах и в их фильтратах. Значение рН фильтратов всегда меньше, чем рН бурового раствора. На буровых рН определяют ориентировочно с помощью индикаторной бумаги. Для измерения наносят каплю бурового раствора или фильтрата на индикаторную бумагу и, перевернув ее, наблюдают за изменением окраски бумаги. Сравнив цвет, приобретенный индикаторной бумагой, с цветной шкалой, определяют рН с точностью до единицы. В лабораторных условиях рН измеряют с помощью рН-метров различных конструкций.

Концентрация газа. При бурении важно знать наличие в растворе воздуха или нефтяного газа. Содержание газа в промывочной жидкости определяют с помощью приборов ВГ–1М и ПРГ-1. Принцип работы этих приборов основан на свойстве газов сжижаться под действием избыточного давления. Прибор ВГ-1М разработан на основе прибора ВМ-6. Отличие состоит в том, что плунжер у ВГ-1М несколько длиннее и он снабжен двумя шкалами: верхняя предназначена для измерения показателя фильтрации, нижняя – содержания газа. Концентрацию газа (в %) вычисляют по формуле

С₀ = (250 – V_ж)*2

где – 250-суммарный объем глинистого раствора с газом, см³;

V_ж- объем глинистого раствора после удаления газа, см³;

2-множитель для получения результата в процентах.

Остальные параметры глинистого раствора определяют в стационарных лабораторных условиях.