Приложение В (справочное). Измерение статического напряжения сдвига с использованием широметра

Приложение В
(справочное)

Измерение статического напряжения сдвига с использованием широметра

В.1 Принцип

В.1.1 Опыт показал, что некоторые буровые растворы имеют тенденцию приобретать повышенное напряжение сдвига в статических условиях, особенно при повышенных температурах. Повышенное напряжение сдвига приводит к высоким давлениям на насосе при "восстановлении циркуляции" и может привести к потере циркуляции. Высокое напряжение сдвига также создает трудности при геофизических исследованиях, перфорировании и выполнении других скважинных работ.

В.1.2 Следующий метод может использоваться для определения этой тенденции и оценки степени, до которой буровой раствор будет приобретать повышенное напряжение сдвига. Измерение напряжения сдвига обычно проводится на пробе бурового раствора, выдержанной в термостатических условиях. Выбирается температура выдержки, соответствующая ожидаемой температуре на забое скважины. Для испытания необходимы ячейки или емкости для выдерживания, отвечающие требованиям давления и температуры.

В.2 Оборудование

В.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 - Отмечено, что небольшая внешняя конусность на дне широметра улучшает воспроизводимость результатов испытания.

В.2.2 Подставка для гирь.

В.2.3 Набор гирь с постепенным увеличением веса в граммах.

В.2.4 Линейка с миллиметровой (дюймовой) шкалой.

В.3 Порядок выполнения работ

В.3.1 Установить и осторожно уравновесить широметр и подставку на поверхности выдержанной пробы, охлажденной до комнатной температуры. Может понадобиться сместить гири на подставке, чтобы убедиться, что начальное погружение в буровой раствор является вертикальным. Если на термовыдержанной пробе образовалась корка, эту корку следует аккуратно разрушить перед размещением широметра на месте для испытания.

В.3.2 Разместить на подставке несколько гирь, достаточных, чтобы широметр начал погружаться в пробу. Если масса гирь не слишком велика, погружение широметра остановится в точке, где напряжение сдвига термовыдержанного бурового раствора достаточно для сопротивления дальнейшему погружению подставки с установленными гирями. Желательно погрузить не менее половины длины широметра.

В.3.3 Записать полную массу в граммах, включая подставку и гири. Измерить глубину погружения широметра в буровой раствор, в сантиметрах. Длина погруженной части широметра может быть более точно измерена следующим образом: измерить длину непогруженной части, пока широметр находится на максимальной глубине погружения. Измерение упрощает небольшая линейка, удерживаемая вдоль широметра от поверхности бурового раствора. Длина погруженной части широметра равна длине широметра минус длина непогруженной части.

В.4 Расчет

В.4.1 Рассчитать напряжение сдвига , Па, по формуле (В.1)

,

(В.1)

где m_st - масса широметра, г;

m_tot - общая масса сдвига (сумма платформы и гирь), г;

l_А - глубина погружения широметра, см;

- плотность бурового раствора, г/см³.

В.4.2 Рассчитать напряжение сдвига , выраженное в фунт/100 фут², по формуле (В.2)

,

(В.2)

где m_st - масса широметра, г;

m_tot - общая масса сдвига (сумма платформы и гирь), г;

l_В - глубина погружения широметра, дюйм;

- плотность бурового раствора, фунт/галлон.