§ 10. Водоотдача (фильтрация)

В/отдача хар-ет объем фильтрата (см³), отделившегося от БР за 30 мин при пропускании р-ра через бумажный фильтр диаметром 75 мм. Для ускорения процесса измеряют объем фильтрата через 7,5 мин, а результат  на 2.

Существуют понятия статической и динамической в/отдачи. При измерении стат. в/отдачи при нормальных и повышенных Т^о и давлениях р-р находится в покое, при измерении дин. в/отдачи моделируются конкретные условия скважины. При обычных Т^о и скоростях течения до 1 - 1,5 м/с нет существенной разницы между стат. и дин. в/отдачами. При высоких Т^о или агрессивных воздействиях статическая водоотдача увеличивается примерно в 6 раз, а динамическая - в 20 раз,

Для осложненных условий бурения статическая водоотдача должна быть в пределах 10 см³.

Приборы для измерения в/отдачи делятся на 2 группы. В первой величину в/отдачи определяют по уменьшению объема БР, находящегося на фильтре (ВМ-6, ВГ-1М, прибор ГрозНИИ и др.). Уменьшение объема точно равно объему фильтрата. Во второй группе непосредственно измеряют объем фильтрата. Этот объем меньше истинного вследствие потери фильтрата при смачивании емкости, в которую он попадает после фильтра (ФП-200 и др.).

Прибор ВМ-6 (ТУ25-08-260 - 67) предназначен для измерения стат. в/отдачи при комнатной Т^о и ΔР 1 кгс/см². Он состоит из 3^х частей: напорного и фильтрац-го узлов и штатива. Перед измерением вырезают по размеру металлического фильтра 2 листа фильтр. бумаги, смачивают их водой (при замере фильтрации у р-ров на н/о фильтр смачивают д/т) и слегка отжимают сухой фильтр. бумагой. Затем их накладывают на металл. фильтр и вставляют вместе с ним в нижнюю часть фильтр. стакана, совмещая вырез в металл. фильтре со штифтом внутренней поверхности стакана. Открывают винт, закрывающий клапан, переворачивают фильтр. стакан, накладывают на металлический фильтр клапан и, не переворачивая фильтр. стакана, навинчивают поддон. Поворотом винта плотно закрывают клапан, и устанавливают фильтр. стакан в кронштейн. Наливают в фильтр. стакан БР на 3-4 мм ниже края, навинчивают на него напорный цилиндр и наливают в последний машинное масло (если оно густое, необходимо разбавить керосином или подогреть), чтобы уровень его был меньше верхнего края на 1 см.

Вставляют плунжер в цилиндр, проверяют герметичность собранного цилиндра, слегка нажимая на груз-шкалу, укрепленную на плунжере, и наблюдают за его положением (в герметичном приборе при закрытом клапане плунжер не должен опускаться). Выпуская избыток масла с помощью игольчатого клапана на напорном цилиндре, совмещают нулевое деление шкалы на плунжере с риской на верхнем крае цилиндра. Если «0» деление опускается ниже риски, надо принять это значение за нуль и из всех следующих при данном опр-нии величин вычитать «0» значение (например, «0» значение - 1,5 см³, значение за 30 мин - 23 см³, тогда 23 - 1,5 = 21,5 см³).

«0» деление может спуститься ниже риски также и в случае определения в/отдачи р-ра, «перебитого» газом (из-за сжатия газа в р-ре под давлением). Если в этом случае нулевое деление опустится ниже риски не более чем на шесть делений и В р-ра небольшая, то следует пользоваться тем же приемом, что и в первом случае, т. е. из получен-ных величин вычитать нулевое значение. Если же «0» деление опустится ниже, чем на десять делений, то плунжер надо вынуть, повернуть, залить его полость маслом, прикрыть отверстие пальцем и вновь вставить в цилиндр.

В этом случае шкала остановится на 6-8 делений выше, чем при незаполненной полости плунжера. Все указан-ные операции следует проводить быстро, так как при нестабильных р-рах за время с момента налива р-ра в стакан до начала фильтрации может образоваться осадок, вследствие чего исказится результат измерения. После установки плунжера поворотом на 1-2 оборота винта на поддоне открывают клапан фильтра и одновременно включают секун-домер. Отмечают величину скачка плунжера в момент открытия клапана, и в дальнейшем вычитают ее из оконча-тельного результата замера В. Во избежание зависания плунжера через каждые 5-6 мин его поворачивают рукой.

Прибор ВГ-1М предназначен для измерения стат. в/отдачи и содержания газа при комнатной Т^о и давлении 1 кгс/см² в одной пробе БР. Прибор разработан на основе прибора ВМ-6, но плунжер его несколько длиннее и он снабжен двумя шкалами: верхняя предназначена для измерения в/отдачи, нижняя - содержания газа.

Методика сборки прибора аналогична рассмотренной выше для ВМ-6. Сначала измеряют содержание газа (см. далее), затем согласно описанной методике - водоотдачу. Для проверки правильности показаний приборов ВМ-6 и ВГ-1М собирают прибор и заполняют стакан высоковязким БР. Устанавливают нулевое деление против риски, не открывая запорного винта. Включают секундомер и наблюдают за показаниями прибора, периодически провора-чивая плунжер рукой. В исправном приборе отклонения от «0» положения допустимы не более чем на ±0,5 деления.

Прибор ГрозНИИ предназначен для определения стат. В при комнатной Т^о и давлении от 1 до 30 кгс/см². Он состоит из фильтрационного стакана, в нижней части которого помещен металлический фильтр, закрытый поддоном, ручного масляного насоса и баллона. Масло хранится в резервуаре, одновременно являющемся основанием прибора.

Для подготовки прибора к измерению при разобранном стакане с помощью насоса маслом создают необходимое давление. Фильтр. стакан собирают (по методике для ВМ-6), заливают в него БР, вставляют в гнездо и закрепляют поддоном с помощью ключа. Под отверстие поддона подставляют мерный цилиндр, открывают вентиль, создают давление и пускают секундомер. В процессе измерения следят за показаниями манометра на баллоне и при необх-ти подкачивают масло. Через 30 мин. отмечают объем фильтрата в цилиндре. Это и есть значение в/отдачи. Основной ошибкой измерения является невозможность учета количества фильтрата, затрачиваемого на смачивание внутр. поверхности металлического фильтра и поддона. При в/отдаче, равной 2—3 мл, оставшееся неучтенным кол-во фильтрата примерно равно этой величине.

Вакуумный способ предназначен для определения стат. В при комнатной Т^о. Он обычно применяется в стац. лабораториях. Установка состоит из вакуумного насоса, вакуумного манометра и колбы Бунзена. Внутри колбы помещена градуированная пробирка для сбора фильтрата. В верхней части колбы с помощью резиновой пробки с отверстием установлена воронка Бюхнера.

Для замера В на перфорированную часть воронки помещают 2 кружочка смоченной фильтр. бумаги, диаметр которых равен внутреннему диаметру цилиндрической части воронки. При включении на короткое время вакуумного насоса фильтровальная бумага присасывается. Перекрыв кран колбы, где производится определение (краны на всех остальных трубках закрыты), включают вакуумный насос и заливают в цилиндрическую часть воронки испытуемый раствор.

По достижении максимального разрежения открывают кран и включают секундомер. Через 30 мин перекрывают кран, снимают воронку, достают пробирку и измеряют объем фильтрата В₁. Если диаметр цилиндрической части воронки Бюхнера не равен 75 мм, следует произвести пересчет. Коэф-нт пересчета для каждой воронки вычисляется по формуле: (D_ф — Ø фильтра, мм).

k_п = 56,25/ D²_ф

Водоотдача

В = k_пВ₁

Преимуществами этого способа являются более благоприятные условия измерения, возможность проведения нескольких замеров одним лаборантом н исследование стабильных аэрированных жидкостей.

Фильтр-пресс ФП-200 предназначен для определения стат. и дин. в/отдачи при Т^о от 20 до 200°С, перепадах давления от 1 до 50 кгс/см² и перемешивании с частотой 1000 об/мин, что обеспечивает обтекание фильтра р-ром со скоростью 1,8-1,7 м/с. Для измерения в/отдачи автоклав со снятой верхней крышкой заполняют БР и устанавливают крышку на место. Подключают систему создания давления и сбора фильтрата; прибор спрессовывают при рабочем давлении для проверки плотности соединений.

Включают э/нагреватель и при непрерывном перемешивании р-р нагревают до заданной Т^о, после чего откры-вают запорный вентиль и включают секундомер. Ручным гидропрессом давление в автоклаве повышают до в-ны, обеспечивающей заданный перепад 50 кгс/см². Одновременно редукционным клапаном устанавливают п/давление под фильтром, превышающее на 2-5 кгс/см² давление насыщенных паров фильтрата при заданной Т^о. По истечении 30 мин закрывают запорный вентиль и замеряют кол-во фильтрата в измерительном цилиндре. В-на В (в мл):

В = 2.25V

где 2,25 – коэфф-т, полученный делением в-ны поверхности станд. фильтра, равной 44,15 см² (Ø 75 мм), на площадь рабочей поверхности фильтр-пресса (19.6 см²); V – кол-во фильтрата, полученного на фильтр-прессе, см³.