1.6.6 Вимірювання параметрів бурового розчину

До основних параметрів бурового розчину, як зазначалося вище, належать густина, умовна в’язкість і водовіддача. Крім того, можуть вимірюватись вміст піску, концентрація солей, лужність тощо.

Густину, яка визначається відношенням маси розчину до його об’єму, вимірюють за допомогою приладу АБР-1, комплект якого містить власне ареометр і подовжений металевий футляр у вигляді відерця з кришкою, що служить пробовідбірником для розчину (рис. 1.77). Прилад складається з мірного стакана, денця, поплавка, стрижня і знімного калібрувального вантажу.

Крім ареометра поплавкового типу для визначення густини бурового розчину може бути використаний важільний густиновимірник (рис 1.78).

Рисунок 1.77 – Прилад АБР-1

Рисунок 1.78 – Важільний густиновимірник

Рисунок 1.79 – Лійка Марша для визначення умовної в’язкості

Стандартні польові вимірювання в’язкості бурового розчину проводяться за допомогою віскозиметра ВБР-1 (лійка Марша). Віскозиметр ВБР-1 складається з лійки, герметично з’єднаної з лійкою трубки, сітки і мірної посудини.

У воронку, встановлюють сітку на виступи, затискають нижній отвір пальцем правої руки і заливають через сітку розчин до верхньої кромки віскозиметра (об’єм лійки 700 см³). Підставивши мірну посудину під трубку віскозиметра, прибирають палець і одночасно лівою рукою включають секундомір. Лійку необхідно тримати вертикально. Коли мірна посудина наповниться до краю (500 см³), зупиняють секундомір, а отвір воронки знову закривають.

Умовна в’язкість визначається часом витікання 500 см³ розчину через трубку з лійки віскозиметра, заповненої 700 см³ розчином. За вихідний результат приймають середнє значення результатів трьох вимірів, що відрізняються між собою не більш ніж на 2 с.

Рисунок 1.80 – Прилад ВМ-6

Для вимірювання водовіддачі застосовують прилади, які працюють під тиском чи вакуумом.

Ті, які працюють під тиском, поділяються на прилади, що вимірюють статичну чи динамічну водовіддачу.

Рисунок 1.81 – Циліндр стабільності ЦС-2

Останні поки що використовують лише в наукових дослідженнях.

Рисунок 1.82 – Прилад для вимірювання добового відстою

У практиці розвідувального буріння поширеним є прилад ВМ-6 (рис. 1.80), за допомогою якого водовіддача вимірюється в статичному стані при перепаді тиску 0,1 МПа. За показник фільтрації приймають кількість рідини, що відфільтрована через круглий паперовий фільтр площею 28 см² за 30 хв.

Показник стабільності С вимірюють за допомогою приладу ЦС-2 (рис. 1.81), шо представляє собою металевий циліндр об’ємом 800 см³ із зливним отвором в середині. При вимірі отвір перекривають гумовою пробкою, циліндр заливають розчином, закривають склом і залишають у спокої на добу. Після закінчення цього терміну отвір відкривають і верхню половину розчину зливають в окрему посудину. Ареометром визначають густину верхньої і нижньої частин розчину. За міру стабільності беруть різницю густини розчину в нижній і верхній частинах циліндра. Чим менша різниця, тим стабільність розчину вища.

Добовий відстій В вимірюють за допомогою скляного мірного циліндра об’ємом 100 см³ (рис. 1.82). Випробовувану рідину обережно наливають у мірний циліндр до позначки 100 см³, закривають склом і залишають у спокої на добу, після чого візуально визначають величину шару прозорої води, що виділилася у верхній частині циліндра.

Відстій виражають у відсотках виділеної рідини від об’єму проби. Чим менший добовий відстій, тим стійкіша, стабільніша промивна рідина. Ці параметри слід вимірювати за температури, що відповідають температурі розчину у свердловині. Стабільним вважають розчин, у якого С = 0,02…0,03 г/см³ і В = 3…4 %.

Рисунок 1.83 – Прилад для вимірювання липкості глинистої кірки

Рисунок 1.84 – Прилад для вимірювання вмісту піску

Липкість визначають за допомогою спеціального приладу (рис. 1.83). Фільтр із глинистою кіркою кладуть на столик. На кірку кладуть сталевий брусок квадратного перерізу зі стороною квадрата 10 мм, довжиною 64 мм. Обертанням гвинта збільшують кут відхилення столика від горизонталі. Зі збільшенням кута відхилення збільшується складова сила тяжіння бруска, яка прагне зрушити брусок з глинистої кірки. Коли ця складова сила подолає липкість кірки, брусок зісковзне з неї. Тангенс кута нахилу, при якому брусок зісковзне з глинистої кірки, вважають показником липкості кірки.

Рисунок 1.85 – Прилад для визначення статичного граничного напруження зсуву

Вміст піску характеризує стійку забрудненість промивної рідини твердими включеннями (пісок, грубодисперсні частинки породи і вихідної твердої фази). Надмірний вміст піску призводить до абразивного зношування вузлів гідравлічного обладнання та бурового інструменту, зменшення механічної швидкості буріння. Вміст піску позначають літерою П і вимірюють у відсотках. Визначають вміст піску за допомогою відстійника ОМ-2. Для промивних рідин нормальним вважається вміст піску до 4 %.

Для визначення статичного граничного напруження зсуву глинистих розчинів використовують ротаційні прилади типу СНС-2 з нерухомим внутрішнім циліндром і зовнішнім циліндром-стаканом, що обертається (рис. 1.85). У стакан заливається розчин. При обертанні стакана розчин захоплює за собою вимірювальний циліндр, що знаходиться в стакані і всю підвісну систему до того часу, поки момент закручування нитки не стане рівним крутному моменту, що розвивається статичним напру-женням зсуву розчину на циліндр. Статичне максимальне напруження визначається за максимальним кутом закручування нитки, позначається літерою “q” і вимірюється в Па.

Рисунок 1.86 – Ph-метр для бурових розчинів

Контроль за величиною рН дозволяє визначити причини зміни властивостей промивної рідини в процесі буріння і вжити заходів з відновлення її якості. Концентрацію водневих іонів промивних рідин вимірюють колориметричним і електрометричним способами. На рис. 1.86 показано компактний цифровий pH-метр, який можна використовувати в польових умовах. У нейтральних розчинах рН=7.