2.5.3. Реология жидкостей

К реологическим свойствам жидкостей относятся свойства, описывающие течение жидкостей, поглощение их, несущую способность и т.д. , например вязкость. Вязкость жидкости разрыва в очень большой степени влияет на то, как жидкость поглощается породой пласта : густой жидкости теряется меньше, чем невязкой. Ниже приводится классификация жидкостей разрыва.

1) Ньютоновские жидкости. У таких жидкостей наблюдается линейная зависимость между напряжением сдвига и скоростью сдвига . Примеры : вода, незагущенная сырая нефть, реформат.

2) Неньютоновские жидкости .Пластмассы Бингама - простейшая разновидность неньютоновских жидкостей. Как и у ньютоновских жидкостей, здесь проявляется линейная зависимость между напряжением сдвига и скоростью сдвига. Однако , для возбуждения потока этих жидкостей требуется некоторое,не бесконечно малое напряжение сдвига. Пример : пена.

Расчет вязкости в трещине прямоугольного сечения :

E=P+5,79x10^-3 xQ/HW² (Сантипуаз) (2.1.)

где P-пластическая вязкость (Сантипуаз)

Q-расход при закачке (м³/мин)

H-высота трещины (м)

W-ширина трещины (мм)

3)Жидкости, подчиняющиеся степенному закону. У таких жидкостей проявляется "кажущаяся" вязкость, которая меняется вместе с изменением расхода (скорости сдвига)."Кажущаяся" вязкость уменьшается при увеличении скорости сдвига.

Примеры : загущенная вода, загущенная нефть, полимерсшитные жидкости.

N=3,32lg(n₆₀₀/n₃₀₀) (2.2.)

n₆₀₀ -показания прибора при 600 об/мин

n₃₀₀ -показания прибора при 300 об/мин

k'(фут_*сек^n' /фут²)=N_*n₃₀₀ /100x511^{n' (2.3.)}

N-коэффициент упругости вискозиметра Фанна (обычно равен 1,0)

Кажущаяся вязкость :

A=4,788x10⁴ k'/(скорость сдвига)^1-n' (Сантипуаз) (2.4.)

Примечание : обычно скорость сдвига = 170 сек^-1 (при 100 об/мин)

Скорость сдвига для трещины прямоугольной формы :

Скорость сдвига(сек^-1)=49859Q/HW^{2 (2.5.)}

4) Сверхкритические жидкости. При использовании жидкостей разрыва с высоким содержанием CO₂ (ГРП смесью метанола и CO₂ , ГРП жидким CO₂) разрыв происходит при давлении , а зачастую и температуре , которые выше критических параметров для CO₂ . В этом диапазоне при повышении давления увеличивается плотность и вязкость, реология жидкости становится трудной для описания.

Измерение вязкости.

Обычно измерение вязкости проводится с помощью ротационного вискозиметра Фанна или воронки Марша.

Скорость сдвига при стандартных оборотах вискозиметра.

Таблица 2.

Обороты вискозиметра	Скорость сдвига
100	170
200	341
300	511
600	1022

Скорость сдвига при 100 об/мин (170 сек^-1) моделирует вязкость жидкости в трещине разрыва.Показания вискозиметра Фанна при 300 об/мин соответствует вязкости 511 сек^-1.

Воронку Марша применяют для измерения вязкости в полевых условиях. Время истечения из воронки 500 мл жидкости называется показателем воронки Марша.