Вязкопластическая жидкость Бингама

В такой жидкости деформация происходит после превышения определенной минимальной величины напряжения сдвига – динамическое напряжение сдвига . Выше этого напряжения зависимость – линейна, а вязкость величина постоянная и называется пластической вязкостью – h. Зависимость t от g для пластического потока Бингама приведена на Рис. 4.

Реологическое уравнения имеет вид:

или (2.5)

предельное напряжение сдвига определяется экспериментально (вискозиметром), Н/м².

Жидкость, подчиняющаяся степенному закону (Освальда-Вейля)

Выражение для определения напряжения сдвига имеет вид:

или (2.6)

Здесь n – коэффициент поведения потока (0 - 1); K – коэффициент консистенции. При n=1, а K=m уравнение принимает вид как для ньютоновской жидкости. На Рис. 5 приведены соответствующие зависимости для жидкости подчиняющаяся степенному закону (Освальда-Вейля) а – линейные координаты; б – логарифмические координаты.

Жидкости, которые подчиняются степенному закону и вязко пластическая жидкость Бингама относятся к линейно-вязким жидкостям для которых вязкость не изменяется во времени. Различают так же и Нелинейно-вязкие жидкости, для которых значения скорости сдвига от температуры различны. Примерами могут быть:

Тиксотропная жидкость (краски, растворы полимеров);

Реопектическая жидкость (суспензии гипса и бетона).

 

Буровые растворы и их технологические функции

Буровые растворы, применяемые для промывки скважин, выполняют следующие технологические функции:

1) Гидродинамические

очистка забоя и вынос вырубленной породы из скважины;

охлаждение долота в процессе бурения (500 –700 ºС);

размыв породы на забое;

поток бурового раствора – энергоноситель для привода гидравлических забойных двигателей (турбобуров, объемных двигателей);

2) Гидростатические

создание давления на пласты

Необходимо для предотвращения взаимного перетока из пластов в скважину (воды, нефти, газа), и из скважины бурового раствора. Поэтому давление в скважине должно быть несколько большим (на 5-15%).

удержание твердых частиц во взвешенном состоянии (не допускать выпадения осадка);

создание давления на неустойчивые и пластичные породы (предотвращения обвалов и осыпей парод);

снижение нагрузки на талевую систему и вышку (увеличение плотности раствора приводит к снижению нагрузки на талевую систему т.к. колонны бурильных и обсадных труб теряют часть своего веса, равную объему вытесненной ими жидкости).

3) Корообразующие (повышение устойчивости и прочности стенок);

4) Физико-химические (Насыщение растворами хим. реагентами с целью сохранения связанности частиц породы при этом сохранения проницаемости продуктивных пластов);

5) Стабилизирующие

6) Улучшение буримости горных пород (связано со свойством бурового раствора распространятся в глубь породы, понижаю при этом ее прочность).

Типы буровых растворов

Буровой раствор можно определить как суспензию твердой фазы и жидкой.

Обычно используют буровые растворы на: водной; нефтяной: эмульсионной основе.

Буровые растворы на водной основе

- Чистая вода. Применяются для бурения пластов с почти нормальным давлением, саженных крепкими компактными пародами;

- Естественный буровой раствор. Смесь воды с глинами и сланцами, получаемая в процессе прокачки воды через скважину. Характеризуется высокой водоотдачей и позволяет получать толстую глинистую корку.

- Кальциевые буровые растворы. Основное преимущество обусловливается способностью содержать высокую концентрацию вырубленной породы без изменения вязкости.

- Лигносульфонатные буровые растворы. Применяют в случаях:

когда требуются буровые растворы высокой плотности (1680 кг/м³);

работа с умеренно высокими температурами (121- 149 ºС);

при высокой концентрации вырубленной пароды (поваренной соли, гипса);

если необходима низкая водоотдача.

Основной недостаток – блокировка пор продуктивной зоны.

- Хлор калиевые полимерные растворы. Используются для бурения потенциально продуктивных песков (углеводородных зон), где пресная вода отрицательно влияет на проницаемость. Вследствие низкого содержания твердой фазы такие растворы часто называют недиспергированными.

- Растворы, насыщенные солью. Применяют для разбуривания соленых куполов и интервалов, так как он препятствует расширению ствола скважины.