А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Вязкопластіческая рідина

Медель вязкопластіческой рідини з самого початку була запропонована для опису поведінки колоїдних розчинів. Тому саме ця модель найбільш широко використовується в гідромеханіці бурових раствсров. Pазумность цьогопідтверджується зіставленням теоретичне залежності т (j) з експериментальною. Слід, однак, пам'ятати, що будь-яка з некласичних моделей застосовна лише в тому діапазоні параметрів, в якому перевірена адекватність опису нею матеріалу; екстраполяція за цімежі неприпустима.

Схема течії вязкопластіческой рідини в круглій трубі. | Залежність між перепадом тиску і витратою через капіляр для вязкопластіческой рідини. | Схема течії вязкопластіческой рідини по похилій платівці (а і залежністьвитрати рідини від висоти шару (б.Pассмотрім рух вязкопластіческой рідини в тонкому шарі на похилій площині. Оскільки шар межує з повітрям, тиск у ньому постійно і дорівнює атмосферному, а рух визначається рівновагою між тангенціальною доповерхні компонентою сили тяжіння і силою опору.

Профіль течії вязкопластіческой рідини в круглій трубі відрізняється від профілю течії ньютонівської рідини. У центрі потоку рідина рухається у вигляді твердого циліндричного ядра.

Багатозадачі фільтрації вязкопластіческіх рідин стосовно головним чином до нафтовидобутку поставлені і вирішені А.

Підкоряється статечному закону рідина і вязкопластіческая рідина Бінгама відносяться до лінійно-в'язким рідин, для яких в'язкість незмінюється в часі. У лінійно-в'язких рідинах удавана в'язкість при певних значеннях швидкості зсуву та температури змінюється в часі.

У цій центральній частині труби вязкопластіческая рідина рухається, як твердий стрижень. У деяких випадкахтакий твердий стрижень може утворитися в безпосередній-близькості до стінки і по властивості прилипання в'язкої рідини до твердої поверхні залишитися нерухомим.

У цій центральній частині труби вязкопластіческая рідина рухається, як твердий стрижень.

Схема розподілу тисків в пластах і свердловині. Протилежним розглянутому є стан граничної рівноваги вязкопластіческой рідини, при якому перепад тиску і вага рідини повністю компенсують один одного, Д р р g I, а граничне рівновагудосягається при спробі зрушити внутрішню трубу щодо зовнішньої уздовж осі. Із загальних співвідношень (2.12) маємо при цьому R т (R) а г (а), т с /г. Звідси випливає, що граничний стан досягається, коли на поверхні внутрішньої труби т т (а) TQ. Очевидно, що при цьому натрубу повинна діяти сила, рівнаP2 тг a TQ I. Отже, наявність у промивальної рідини значного граничного напруження зсуву може з'явитися джерелом значних додаткових навантажень на талеві систему і відповідних втрат потужності при підйоміінструменту і помилок у визначенні навантаження на долото по вазі на гаку.

Співвідношення (2.13) являє собою умову граничної рівноваги вязкопластіческой рідини в кільцевому зазорі; воно відповідає моменту страгивания рідини, коли на обох стінкахдосягається максимальне напруження зсуву; при невеликому збільшенні перепаду тиску рідина прийде в рух. При цьому, оскільки з міркувань безперервності напруги стануть вище порогових тільки у стінок, рідина буде виповзати з зазору, не деформуючись.Вибір знаків у співвідношенні (2.13) визначається тими ж міркуваннями, що і у випадку круглої трубки.

Спираючись на формули Букінгама і Воларовіч-Гуткина для течій вязкопластіческіх рідин в круглих трубах і концентричних кільцевих каналах, К - Гроддена в 1960 р.застосував зручний графічний метод розрахунку перепаду тиску.

При русі (VB Ф 0) кулі в вязкопластіческой рідини припустимо, що підсумовуються опору, обумовлені вязкостнимі і пластичними властивостями.

Схема розподілу тисків в пластах ісвердловині.

Одна з найважливіших з точки зору застосування в бурінні особливостей вязкопластіческіх рідин полягає в їх здатності утримувати в спокої в підвішеному стані частки вибуреного породи, що перевершують по щільності рідина. Це пов'язано з тим, щоважкі частки спираються на незруйнованих жорсткий каркас, створюючи в ньому напруги, не перевершують граничного напруги зсуву.

Маючи епюру швидкостей, легко визначити секундний об'ємна витрата Q вязкопластіческой рідини крізь перетин труби.

?ассматрівается фільтрування суспензій з утворенням шару осаду, коли дисперсійним середовищем є вязкопластіческая рідина.

Графік закону фільтрації при різних співвідношеннях між параметрами Ck2 /ki і В ря, а також залежність y va /K від параметра В. |Характерний вид індикаторних діаграм, описуваних рівнянням. В цілому картина руху має багато спільного з розглянутим раніше В. М. Бітовим рухом вязкопластіческой рідини в шаруватому пласті, що складається з пропластков різної проникності.

Для практикибуріння становить інтерес узагальнений закон Дарсі, який охоплює протягом вязкопластіческіх рідин в пористому середовищі і записується (А.

Соетношеніе (2.13) дозволяє оцінити вплив граничного напруження зсуву TQ на розподіл тиску в нерухомійвязкопластіческой рідини, що заповнює Міжтрубний або затрубний простір.

Це рівняння справедливе для всіх випадків фільтрування суспензій з утворенням шару осаду, коли дисперсійним середовищем є вязкопластіческая рідина. Шляхом інтегруванняцього рівняння можна отримати розрахункові залежності для конкретних умов фільтрування, яке може протікати лри постійної різниці тиску, постійної швидкості або при одночасній зміні цих величин.

На основі накопиченого досвіду ми вправі очікувати,що реологічне поведінку бурових розчинів буде задовільно описуватися моделлю вязкопластіческой рідини Бінгама - Шведова. Тому надалі ми приділимо гідродинаміці вязкопластіческіх рідин особливу увагу.

Вітчизняна промисловістьвипускає коаксіально-циліндри-чний ротаційний віскозиметр безредукторного типу ВП-2 призначений для вимірювання реологічних властивостей і в'язкості ньютонівських і вязкопластіческіх рідин.

Значення Д /7тр - 0362 МПа, знайдене в момент /- 0 означає, щоцей перепад тиску необхідний для початку руху вязкопластіческой рідини.

Нагадаємо, що в цій рівності т - напруга тертя в будь-якій точці перерізу труби, прикладена до майданчика, перпендикулярної до радіуса труби, т - характерне для даної вязкопластіческойрідини граничне напруження, після досягнення якого тільки і починається протягом вязкопластіческой рідини; ц, - динамічний коефіцієнт структурної (пластичної) в'язкості.

Нагадаємо, що в цій рівності т - напруга тертя в будь-якій точці перерізу труби,прикладена до майданчика, перпендикулярної до радіуса труби, т0 - характерне для даної вязкопластіческой рідини граничне напруження, після досягнення якого тільки і починається протягом вязкопластіческой рідини; л - динамічний коефіцієнт структурної (пластичної) в'язкості.

Нагадаємо, що в цій рівності т - напруга тертя в будь-якій точці перерізу труби, прикладена до майданчика, перпендикулярної до радіуса труби, т - характерне для даної вязкопластіческой рідини граничне напруження, після досягненняякого тільки і починається протягом вязкопластіческой рідини; ц, - динамічний коефіцієнт структурної (пластичної) в'язкості.

Нагадаємо, що в цій рівності т - напруга тертя в будь-якій точці перерізу труби, прикладена до майданчика, перпендикулярної до радіусатруби, т0 - характерне для даної вязкопластіческой рідини граничне напруження, після досягнення якого тільки і починається протягом вязкопластіческой рідини; л - динамічний коефіцієнт структурної (пластичної) в'язкості.

Бурові і цементнірозчини по своїх фізичних, структурно-механічними властивостями в процесі розширення тріщини значно відрізняються від рідин розриву, застосовуваних у нафтовидобутку. Вони також є вязкопластіческімі рідинами, але мають високу водоотдачу.

Якщо відношення //а досить велике, то навіть невелике значення т може забезпечити відсутність руху до значних перепадів тиску. Саме це спостерігається при русі вязкопластіческой рідини через пористе середовище. Зразок пористого середовища можна схематично представитисукупністю паралельних капілярних трубок, радіус яких має порядок радіуса пор, а довжина порядку довжини зразка.

На основі накопиченого досвіду ми вправі очікувати, що реологічне поведінку бурових розчинів буде задовільно описуватися моделлювязкопластіческой рідини Бінгама - Шведова. Тому надалі ми приділимо гідродинаміці вязкопластіческіх рідин особливу увагу.

Pазрушеніе, що викликається вибухом, в обох зонах призводить до зниження первісної інтенсивності поглинання. Pазногабарітниеуламки із зруйнованих вибухом порід захоплюються вязкопластіческой рідиною і перекривають поглинають канали.

Динаміка проникнення вяекопластіческой рідини в пласт. Ця оцінка має і зворотний сенс. Тому, наприклад, для виштовхування з пласта шарувязкопластіческой рідини з граничним напруженням зсуву т 102 Па, товщиною 5 см необхідний перепад тиску порядку 1 МПа. Таким чином, в пористому середовищі вязкопластіческая рідина утворює ефективну пробку, яка здатна витримувати значні перепади тиску. Цеможе виявитися корисним, якщо необхідно роз'єднати пласт і свердловину, придушити поглинання або нафто - або газопроявів. Навпаки, якщо задавліванія в пласт бурового розчину зі значним граничним напруженням зсуву відбувається в ході буріння неконтрольованимчином, то можуть позначитися запечатаними (і притому необоротно) продуктивні горизонти.

Очевидно, що у випадку виродження рівняння (V.5.1) (/С 0) г який передбачений (V.5.2), LhQ і рахунок по рівнянню (V.5.7) стає безглуздим. Це, як вважають автори роботи[146],повністю відповідає фізичній стороні процесу течії вязкопластіческіх рідин з урахуванням явища релаксації граничних напружень зсуву.

Ця оцінка має і зворотний сенс. Тому, наприклад, для виштовхування з пласта шару вязкопластіческой рідини зграничним напруженням зсуву т 102 Па, товщиною 5 см необхідний перепад тиску порядку 1 МПа. Таким чином, в пористому середовищі вязкопластіческая рідина утворює ефективну пробку, яка здатна витримувати значні перепади тиску. Це може виявитися корисним,якщо необхідно роз'єднати пласт і свердловину, придушити поглинання або нафто - або газопроявів. Навпаки, якщо задавліванія в пласт бурового розчину зі значним граничним напруженням зсуву відбувається в ході буріння неконтрольованим чином, то можуть позначитися запечатаними (і притому необоротно) продуктивні горизонти.

Наявність двох знаків у цій формулі має наступний сенс. Якщо перепад тиску між нижнім і верхнім перерізами настільки великий, що рідина починає рухатися вгору, то перепад тиску повинен долати не тільки вагу рідини, але і опір тертя; в цьому випадку оормула (2.10) вірна зі знаком плюс. Якщо ж перепад тиску ледь достатній для того, щоб перешкодити руху стовпа рідини вниз під дією власної ваги, то і перепад тиску, і опір тертя діють в одну сторону, верб формулою (2.10) повинен стояти мінус. Між цими двома станами граничної рівноваги знаходиться діапазон станів байдужої рівноваги. Ця ситуація типова для всіх випадків рівноваги вязкопластіческой рідини - в тому числі і тих, які не піддаються скільки-небудь точному розрахунку.

Крива падіння гідравлічного тиску суспензії в часі на вибої. Ці параметри визначають за допомогою спеціальних приладів. Методика визначення реологічних характеристик залежить від типу рідини. Так, для визначення в'язкості ц ньютонівської рідини достатньо провести один експеримент на одному з віскозиметрів. Для отримання динамічного напруження зсуву тв і пластичної в'язко - сті г вязкопластіческой рідини або параметрів k і п ступеневій рідини необхідні мінімум два експерименти. Для визначення характеристик реологічно нестаціонарних рідин поки не розроблені задовільні методики.

Цим, однак, не вичерпуються недоліки моделі Гаскелл. Як вже зазначалося в розд. Модель не враховує також аномалію в'язкості і нормальні напруження. Внаслідок цього, як показали роботи Бергена і Скотта, Інкюрса та ін[6,3], Розподіл тисків, яке пророкує модель Гаскелл, не збігається з експериментальними даними (див. розд. Гаскелл розглянуто два типи рідин: в'язка ньютонівська рідина (не володіє еластичністю або тиксотропией) і бінгамовская вязкопластіческая рідина. Їм же коротко розглянуто несиметричне каландрование. Мак-Келві[5]та Бразінскій[7]розповсюдили модель на каландрование ступеневій рідини (див. розд.