Приложение А (справочное). Измерение прочности на сдвиг с помощью широметра

Приложение А
(справочное)

Измерение прочности на сдвиг с помощью широметра

А.1 Принцип

А.1.1 Опыт показывает, что некоторые буровые растворы в статических условиях обладают чрезмерной прочностью на сдвиг, особенно при повышенных температурах. Чрезмерная прочность на сдвиг приводит к высокому давлению в насосном оборудовании и "возобновлению циркуляции", что, в свою очередь, приводит к потере выхода. Высокая прочность на сдвиг может также привести к трудностям при каротаже, перфорировании и других операциях в скважине.

А.1.2 Методика, описанная в настоящем приложении, может быть использована для определения такой тенденции и оценки степени развития избыточной прочности бурового раствора на сдвиг. Прочность на сдвиг обычно измеряется на статичном образце, подвергнутом тепловому старению. Температура старения выбирается таким образом, чтобы она была примерно равна расчетной температуре в нижней точке скважины. Для этого необходимо использовать ячейки или сосуды для старения, отвечающие требованиям по давлению и температуре испытания.

А.2 Аппаратура

А.2.1 Широметр из нержавеющей стали со следующими характеристиками:

- длина - 89 мм (3,5 дюйма);

- наружный диаметр - 36 мм (1,4 дюйма);

- толщина стенки 0,2 мм (0,008 дюйма).

Примечание - Незначительная наружная конусность в нижней части трубки способствует воспроизводимости результатов испытаний.

А.2.2 Основа для грузов.

А.2.3 Набор грузов с увеличением по граммам.

А.2.4 Линейка, градуированная в миллиметрах (дюймах).

А.3 Процедура

А.3.1 Трубку для получения среза помещают и аккуратно уравновешивают на поверхности подвергнутого старению образца, охлажденного до комнатной температуры. Для обеспечения вертикальности исходного внедрения трубки в буровой раствор может потребоваться сдвиг грузов на основе. Если на подвергнутом тепловому старению образце появляется корка, то она должна быть аккуратно сломана до помещения трубки для проведения испытания.

А.3.2 Достаточное количество грузов аккуратно помещают на основу для начала перемещения трубки вниз. При добавлении соответствующего количества грузов трубка остановится в точке, где прочность подвергнутого старению бурового раствора на сдвиг против поверхности трубки будет достаточной для поддержания приложенной массы. Желательно погрузить трубку как минимум на половину длины.

А.3.3 Записывают общую массу в граммах, которая включает массу основы и грузов. Измеряют участок погруженной в раствор трубки в сантиметрах. Длина погруженной части трубки может быть наиболее точно определена путем измерения длины непогруженной части трубки в момент, когда трубка погружена на максимальную глубину. Маленькая линейка на поверхности бурового раствора вдоль трубки может облегчить измерения. Длина трубки за минусом выдающейся части равна длине погруженной части.

А.4 Вычисления

А.4.1 Прочность на сдвиг в единицах USC вычисляют по формуле:

,

(А.1)

где - прочность на сдвиг бурового раствора, ;

- масса трубки для получения среза, г;

- полная масса среза (сумма масс основы и грузов), г;

- глубина погружения трубки для получения среза, дюйм;

- плотность бурового раствора, фунт/галлон.

А.4.2 Прочность на сдвиг в единицах СИ вычисляют по формуле:

,

(А.2)

где - прочность на сдвиг бурового раствора, Па;

- масса трубки для получения среза, г;

- полная масса среза (сумма масс основы и грузов), г;

- глубина погружения трубки для получения среза, см;

- плотность бурового раствора, г/мл.