3.10. Определение статического напряжения сдвига в фильтрационной корке при перепадах давления

Статическое напряжение сдвига в фильтрационной корке q , M Па - величина, определяемая минимальным усилием сдвига груза, находящегося в контакте с фильтрационной коркой, косвенно характеризует прихватоопасные свойства бурового раствора.

Для измерения статического напряжения в фильтрационной корке используется установка НК-1 (рис. 10).

Принцип работы установки основан на определении статического напряжения сдвига поверхностных слоев корки по усилию сдвига помещенного на нее груза, Фильтрационная корка, сформированная под давлением, поднимается при помощи подъемного столика и входит в контакт с грузом, после этого определяются толщина корки и усилие сдвига.

Основные характеристики:

диапазон определения статического напряжения

сдвига фильтрационной корки, МПа (кГ/см²)                       от 0 до 1 (от 0 до 10);

перепад давления на фильтрационной корке,

не более, МПа (кГ/см²)                                                             5 (50);

объем пробы бурового раствора, см³                                      600;

основная приведенная погрешность измерения

перепада давления, %                                                               1;

основная приведенная погрешность измерения

статического напряжения сдвига, %                                      3;

температура нагрева испытуемой жидкости

не должна превышать, °С                                                         90;

максимальная толщина фильтрационной корки, мм           20;

электрическое питание установки - переменный ток

напряжением, В                                                                        220;

пневматическое питание установки - сжатый

инертный газ давлением до, МПа (кГ/см²)                            15 (150).

Установка НК-1

1 - отсчетное устройство; 2 - электропривод; 3 - счетчик; 4 - ходовой винт; 5 - измерительная пружина; 6 - вал; 7 - диафрагма; 8 - милливольтметр; 9 - подъемный столик; 10 - фильтрующий элемент; 11 - рамка; 12 - измерительный груз; 13 - корпус; 14 - манометр

Рис. 10

Порядок работы:

поднять столик 9 в крайнее верхнее положение поворотом маховика по часовой стрелке;

собрать фильтрующий элемент, для чего на сетку с гуммированным ободком положить 1-2 листа фильтровальной бумаги, верхнюю сетку, кольцо и накидной гайкой-крышкой соединить с корпусом фильтра;

установить фильтрующий элемент 10 в гнездо подвижного столика, зафиксировать его и закрыть вентиль «промывка»;

установить рамку 11 в корпус 13 на опорные призмы и проверить нулевое положение пружины 5;

заполнить корпус буровым раствором в объеме 550-600 см³;

установить груз в рамку, а узел 1 отсчетного устройства толщины корки в корпус;

установить крышку, закрепить ее болтами и зафиксировать начальное положение фильтра по шкале;

опустить столик до крайнего нижнего положения;

создать требуемый перепад давления, но не более 5 МПа;

под выходной штуцер столика поставить стакан для сбора и измерения объема фильтрата, зафиксировать время начала фильтрации;

по истечении заданного времени фильтрации поднять столик в крайнее верхнее положение и измерить толщину фильтрационной корки, зафиксировать время начала прилипания корки к грузу;

после выдержки необходимого времени прилипания и уплотнения измерить напряжение пружины, для чего включить тумблер «сеть», а переключатель установить в положение «изм.»;

в момент срыва груза с корки загорается сигнальная лампочка и автоматически отключается привод натяжения пружины; величина напряжения пружины фиксируется счетчиком 3;

при проведении измерений при повышенной температуре буровой раствор перед заливкой рекомендуется подогреть до нужной температуры (но не более 90 °С); после заливки раствора в корпус включить термостатирование раствора; все остальные действия аналогичны описанным выше;

по окончании измерений возвратить пружину в исходное положение («нулевое»), отключить установку от электропитания, сбросить давление, вылить испытуемый буровой раствор, произвести разборку установки.

Статическое напряжение сдвига в фильтрационной корке определяется по формуле

q _к = k × n ,                                                             (19)

где q _к - статическое напряжение сдвига фильтрационной корки, МПа (кГ/см²);

k - константа (приведена в паспорте на установку), МПа/дел (кГ/см² × дел);

n - число делений по счетчику, дел.