Растворы буровые

Температура, θ		Вязкостьa, b, η	Температура, θ		Вязкостьa, b, η
°С	°F	сП	°С	°F	сП
16,1	61	1,1061	22,8	73	0,9399
16,7	62	1,0911	23,3	74	0,9291
17,2	63	1,0779	23,9	75	0,9163
17,8	64	1,0611	24,4	76	0,9058
18,3	65	1,0479	25,0	77	0,8937
18,9	66	1,0324	25,6	78	0,8815
19,4	67	1,0197	26,1	79	0,8717
20,2	68	1,0050	26,7	80	0,8601
20,6	69	0,9904	27,2	81	0,8507
21,1	70	0,9785	27,8	82	0,8396
21,7	71	0,9646	28,3	83	0,8305
a 1 сП = 1 мПа·с. b Значения рассчитываются по следующей формуле: , где - вязкость, сП - температура, °С ПРИМЕЧАНИЕ Смотрите [3] и [4].

ПРИМЕР Типичный лист данных для барита и выполнение расчета.

Лист данных для барита с плотностью 4,30
Время, t, мин	Показания ареометра, ρ, г/мл	Температура,		Отклонение ареометра от кривой, г/мл	Исправленное показание ареометра, Нс, г/мл
		°С	°F
5	1,0350	25,5	78	-0,0019	1,0331

Лист данных для барита с плотностью 4,30
Время, t, мин	Показания ареометра, ρ, г/мл	Температура,		Отклонение ареометра от кривой, г/мл	Исправленное показание ареометра, Нс, г/мл
		°С	°F
10	1,0280	25,5	78	-0,0019	1,0261
20	1,0210	25,5	78	-0,0019	1,0191
40	1,0140	25,5	78	-0,0019	1,0121
90	1,0120	25,5	78	-0,0019	1,0101
180	1,0085	25,0	77	-0,0020	1,0065
360	1,0070	25,0	77	-0,0020	1,0050

5.6.6 Отобразить процентное содержание (массовую долю) пробы в суспензии, w_d, на арифметической шкале в качестве ординаты (обозначаемой «Суммарное содержание частиц более мелких, чем сито») и диаметр частиц, D, на логарифмической шкале в качестве абсциссы.

5.6.7 Составная поправка находится по кривой, построенной для каждого ареометра (cледует обратить внимание на то, что поправка является отрицательным числом). Поправка является необходимой по следующим причинам.

a) Формулы для процентного содержания барита, оставшегося в суспензии, в 5.6.5, основываются на использовании деионизированной или дистиллированной воды с диспергирующими веществами. В результате плотность раствора больше, чем плотность чистой воды.

b) Ареометры калибруются при 20 °C (68 °F), и отклонения от данной стандартной температуры приводят к погрешностям в фактических показаниях ареометра. Общая погрешность показаний возрастает при возрастании отклонений от стандартной температуры.

c) Ареометры градуируются изготовителем для снятия показаний в основании мениска, образованного жидкостью на столбике. Так как невозможно снять показания суспензии барита в основании мениска, показания следует снимать в верхней части и применять поправку.

а) Графики или таблицы составных поправок для температуры через один градус для диапазона ожидаемой испытательной температуры могут быть подготовлены и использованы при необходимости. Измерение составной поправки может быть проведено при нескольких температурах, охватывающих диапазон ожидаемых испытательных температур, и поправках для испытательных температур, вычисленных с учетом прямой зависимости для наблюдаемых значений (см. Рисунок 1).

b) Приготовить 1 л жидкости, состоящей из деионизированной воды и диспергирующего вещества в пропорции, аналогичной пропорции для седиментационного испытания. Перелить жидкость в цилиндр для отстаивания. Цилиндр поместить в водяную баню с постоянной температурой, установленной для одного из двух выбранных значений температуры. Когда температура жидкости становится постоянной, осторожно погрузить ареометр и после короткого интервала для уравновешивания температуры ареометра, снять показания в верхней части мениска, образованного на стержне. Для ареометра 151Н составная поправка равна единица минус данное показание. Довести жидкость и ареометр до второго выбранного значений температуры и снять аналогично показания.

X – температура испытания, выраженная в градусах Цельсия;

Y – поправка для наблюдаемого показания ареометра при испытательной температуре, выраженная в граммах на миллилитр
Рисунок 1 — Пример графика составных поправок для ареометра

6 Характеристики барита
6.1 Принцип
6.1.1 Реологические свойства утяжеленного бурового раствора изменяются в зависимости от плотности, примесей и мелких фракций в барите. Данное испытание сравнивает реологические свойства буровых растворов с баритом с аналогичной системой с калибровочным баритом для испытаний (ISO 13500, 4.2) или баритом с известными удовлетворительными характеристиками.

6.1.2 Буровой раствор представляет собой раствор предварительно гидратированного бентонита/лигносульфоната в пресной воде. Индикатором нежелательных характеристик вследствие излишних примесей и/или мелких фракций может являться барит для сравнения со значительно низшими реологическими свойствами, чем испытательный барит.

6.1.3 Данное испытание не выявляет все нежелательные примеси и используется совместно с испытаниями барита в соответствии с ISO 13500 и рекомендуемыми процедурами химического анализа барита.
6.2 Реактивы и оборудование

6.2.1 Реактивы

6.2.1.1 Калибровочный барит для испытаний

6.2.1.2 Эталонный бентонит

Запасы калибровочного барита для испытаний и эталонный бентонит хранятся в организации, которая занимается поставками калибровочного барита и эталонного бентонита. Точность результатов для использования данного калибровочного материала является ответственностью самих лабораторий, использующих данный материал.

Для организации или компании, не имеющих доступа к калибровочному бариту для испытаний и эталонному бентониту, испытания могут проводиться с использованием местных материалов, регулируя количество бентонита для получения соответствующей вязкости основных буровых растворов и используя барит с известными характеристиками.

6.2.1.3 Гидроксид натрия (CAS № 1310-73-2), раствор NaOH с концентрацией
c_NaОH = 5 моль/л.

6.2.1.4 Лигносульфонат хрома или феррохрома, для межлабораторных сравнений.

Общая проба одного высококачественного лигносульфоната должна быть разделена между лабораториями для проведения испытаний.

6.2.2 Оборудование

Рабочее колесо должно заменяться, когда потеря массы составит 10 %. Первоначальная масса лопасти составляет приблизительно 5,5 г.

Может быть подготовлен больший или меньший объем. Использовать подходящую емкость и пропорциональное количество бентонита, воды, лигносульфоната и раствора гидроксида натрия для получения концентрации 59,9 кг/м³ жидкого раствора бентонита, содержащего 11,4 кг/м³ лигносульфоната и 3,42 кг/м³ NaOH.

6.3.2 Для приготовления 3,5 л эквивалента, добавить 3,5 л деионизированной или дистиллированной воды в 10 л емкость. Во время перемешивания в мешалке с высоким усилием сдвига при скорости 8500 об/мин ± 1000 об/мин медленно добавить 210 г бентонита. Расположить вал мешалки с высоким усилием сдвига в смещенном положении относительно центра емкости для максимального усилия сдвига. Продолжать перемешивание в течение 30 мин.

6.3.3 Выдержать в течение времени не менее 16 ч в запечатанной емкости при комнатной температуре.

6.3.4 После выдерживания повторно перемешать раствор в течение 5 мин в мешалке с высоким усилием сдвига при скорости 8500 об/мин ± 1000 об/мин. Медленно добавить 40 г лигносульфоната, затем добавить 55 мл ± 10 мл NaOH с концентрацией 5 моль/л. Перемешивать в течение 30 мин после добавления NaOH.

6.3.5 Выдержать в течение времени не менее 4 ч в запечатанной емкости при комнатной температуре.

Рекомендуется выдерживать в течение 16 ч, не смотря на возможность использования основного бурового раствора после выдерживания в течение 4 ч.

6.3.6 Перемешивать основной буровой раствор в течение 5 мин при скорости

6.3.7 Снять показания вискозиметра для основного бурового раствора при скорости 600 об/мин при температуре 27 °C ± 3 °C (80 °F ± 5 °F). Показание по шкале вискозиметра при 600 об/мин должно быть в пределах от 20 до 24. Если показание находится в диапазоне от 18 до 19, увеличение усилия сдвига перемешивания обычно увеличивает показания до допустимого диапазона. Если повторное перемешивание не дает надлежащих показаний, проверить материалы и используемое оборудование. Если показания находятся в диапазоне от 24 до 28, для регулирования добавлять деионизированную или дистиллированную воду частями по 50 мл. После каждого добавления перемешивать в течение 10 мин и проверять показания по шкале вискозиметра при 600 об/мин. Если показание остается более 24, добавить больший объем воды, не превышающий 250 мл. Когда показания по шкале вискозиметра при 600 об/мин попадают в указанный диапазон, измерить и записать рН и приступить к процедуре 6.4.