RUS_ISO_10414_1_2001 Растворы на водной основе. Промышленность нефтяная и газовая. Полевые испытания буровых растворов. Часть Растворы на водной основе
 Скачать 0.63 Mb.
|
|
5.3.7 Образец глинистого раствора под давлением после этого готов для взвешивания. Промывают внешнюю сторону чашки и вытирают досуха. Помещают прибор на призму весов. Двигают скользящий груз вправо и влево до уравновешивания коромысла. Коромысло уравновешено, когда пузырек уровня находится между двумя черными линиями. Считывают показание плотности по одной из четырех калиброванных шкал на стороне указателя скользящего груза. Показание плотности может быть считано непосредственно в единицах г/см 3 , фунт/галлон и фунт/фут 3 , или в виде градиента давления буровой жидкости в psi (фунт/дюйм 2 )/1000 футов. 5.3.8 Для сброса давления в чашке отсоединяют сборку пустого плунжера и надавливают вниз на корпус цилиндра. 5.3.9 Очищают чашку и промывают полностью водой. Для улучшения работы с глинистыми растворам на водной основе клапан необходимо достаточно часто смазывать водостойкой смазкой. 5.4 Расчет Включают в отчет значения плотности буровой жидкости с точностью до 0,01 г/см 3 или 10 кг/м 3 Для преобразования в различных системах единиц измерения используют формулы раздела 4.5.2. 6 Вязкость и предельное статическое напряжение сдвига 6.1 Основные принципы Вязкость и предельное статическое напряжение сдвига представляют собой результаты измерений, относящихся к характеристикам течения (реологии) буровых жидкостей. Для измерения вязкости и/или предельного статического напряжения сдвига используются следующие приборы: a) воронка Марша – простой прибор для получения значения вязкости в обычных условиях. b) вискозиметр прямого действия – механический прибор для измерения вязкости при различных скоростях сдвига. ПРИМЕЧАНИЕ. Информацию о реологии буровых жидкостей можно найти в [3]. ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 7 6.2 Определение вязкости с использованием воронки Марша 6.2.1 Аппаратура 6.2.1.1 Воронка Марша, калиброванная для вытекания 946 мл (1 кварта) пресной воды при температуре (21 ± 3)°С [(70 ± 5)°F)] в течение (26 ± 0,5) с, с градуированной чашкой в качестве приемника. 6.2.1.1.1 Конусная воронка, длиной 305 мм (12 дюймов), диаметром 152 мм (6,0 дюймов) и емкостью до дна сита 1500 мл (1,6 кварты). 6.2.1.1.2 Диафрагма, с длиной 50,8 мм (2 дюйма) и внутренним диаметром 4,7 мм (0,185 дюйма). 6.2.1.1.3 Сито, с отверстиями 1,6 мм (0,063 дюйма) (12 меш); закрепляется на 19 мм (0,748 дюйма) ниже верха воронки. 6.2.1.2 Градуированная чашка, с емкостью не менее 946 мл (1 кварта). 6.2.1.3 Секундомер. 6.2.1.4 Термометр, на диапазон от 0 °С до 105°С (от 32°F до 220°F). 6.2.2 Методика 6.2.2.1 Закрывают отверстие воронки пальцем и заливают свежеприготовленную буровую жидкость через сито в чистую, поставленную вертикально воронку. Заполняют до достижения жидкостью нижнего края сита. 6.2.2.2 Снимают палец и пускают секундомер. Измеряют время, требующееся для заполнения буровой жидкостью объема до метки 946 мл (1 кварта) на чашке. 6.2.2.3 Измеряют температуру жидкости в градусах Цельсия (градусах Фаренгейта). 6.2.2.4 Включают в отчет время (6.2.2.2) с точностью до секунды как показатель вязкости по методике воронки Марша. Включают в отчет также значение температуры жидкости (6.2.2.3) с точностью до градуса Цельсия (градуса Фаренгейта). 6.3 Определение вязкости и/или предельного статического напряжения сдвига с использованием вискозиметра непосредственной индикации 6.3.1 Аппаратура 6.3.1.1. Вискозиметр непосредственной индикации Этот тип вискозиметра представляет собой прибор ротационного типа, действующий от электромотора или ручного завода. Буровая жидкость помещается в кольцевое пространство между двумя концентрическими цилиндрами. Внешний цилиндр или роторная оболочка вращается с постоянной скоростью вращения. Вращение роторного стакана в жидкости создает крутящий момент на внутреннем цилиндре или диске. Торсионная пружина ограничивает движение диска, и ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 8 на шкале, закрепленной на диске, считываются показания смещения диска. Приборная константа отрегулирована так, что значения пластической вязкости и предельного динамического напряжения сдвига можно получить исходя из показаний прибора при скоростях вращения роторного стакана от 300 об./мин и 600 об./мин. Вискозиметры прямого действия должны удовлетворять следующим техническим условиям: а) Роторный стакан Внутренний диаметр 36,83 мм (1,450 дюйма) Полная длина 87,0 мм (3,425 дюйма) Гравированная линия на 58,4 мм (2,30 дюйма) выше дна стакана, с двумя рядами отверстий 3,18 мм (0,125 дюйма), под углом 120 ° (2,09 радиан), вокруг роторного стакана немного ниже гравированной линии. b) Диск, закрытый, с плоским основанием и скошенной верхней частью Диаметр 34,49 мм (1,358 дюйма) Длина цилиндра 38,0 мм (1,496 дюйма) с) Константа торсионной пружины 386 дин-см/градус отклонения d) Скорость роторного стакана Высокая скорость 600 об./мин Низкая скорость 300 об./мин ПРИМЕЧАНИЕ. Вискозиметры различных производителей имеют различные скорости ротора. 6.3.1.2 Секундомер 6.3.1.3 Подходящий контейнер, например чашка, предоставленная с вискозиметром. 6.3.1.4 Термометр, на диапазон от 0 °С до 105°С (от 32°F до 220°F). 6.3.2 Методика 6.3.2.1 Помещают образец в контейнер и погружают роторный стакан точно до гравированной линии. Измерения в полевых условиях должны проводиться с минимальной задержкой (если возможно, в пределах 5 минут) и при температуре, насколько возможно близкой к температуре буровой жидкости на месте отбора образца, не отличаясь от нее больше чем на 6 °С (10°F). Место отбора образца должно быть указано в отчете. ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ. Максимальная рекомендуемая рабочая температура равна 90 °С ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 9 (200 °F). Если жидкости должны подвергаться испытаниям при более высоких температурах, следует использовать сплошной металлический диск или пустотелый металлический диск с полностью сухой внутренней частью. Жидкость, захваченная внутри пустотелого диска, может испаряться при погружении в раствор с высокой температурой, приводя к разрушению диска. 6.3.2.2 Регистрируют температуру образца. 6.3.2.3 При скорости вращения стакана 600 об./мин выжидают, пока показание на круговой шкале вискозиметра достигнет постоянного значения (требующееся для этого время зависит от характеристик буровой жидкости). Регистрируют показания шкалы при скорости вращения 600 об./мин. 6.3.2.4 Уменьшают скорость вращения ротора до 300 об./мин и выжидают, пока показание на круговой шкале вискозиметра достигнет постоянного значения. Регистрируют показания шкалы при скорости вращения 300 об./мин. 6.3.2.5 Перемешивают образец буровой жидкости в течение 10 с при скорости вращения 600 об./мин. 6.3.2.6 Оставляют образец буровой жидкости отстояться в спокойном состоянии в течение 10 с. Медленно и постоянно поворачивают ручное колесо в необходимом направлении для создания положительного показания на шкале. Максимальное показание представляет собой начальное значение предельного статического напряжения сдвига. Для приборов, позволяющих создать вращение со скоростью 3 об./мин, значению предельного статического напряжения сдвига соответствует максимальное показание, получаемое после начала вращения со скоростью 3 об./мин. Регистрируют начальное значение предельного статического напряжения сдвига (для геля через 10 с) в паскалях (или в фунтах на 100 фут 2 ). 6.3.2.7 Снова перемешивают образец буровой жидкости на скорости вращения 600 об./мин в течение 10 с и оставляют буровую жидкость отстояться в спокойном состоянии в течение 10 минут. Повторяют измерения согласно пункту 6.3.2.6 и включают в отчет максимальное показание для геля через 10 минут в паскалях (или в фунтах на 100 фут 2 ). 6.3.3 Расчет η P = R 600 – R 300 (6) YP = 0,48 × (R 300 - η P ) (7) η A = R 600 /2 (8) где η P пластическая вязкость, в миллипаскаль секундах; ПРИМЕЧАНИЕ. Пластическая вязкость обычно обозначается в промышленности как PV. YP Предельное динамическое напряжение сдвига, в паскалях ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 10 η A видимая вязкость, в миллипаскаль секундах R 600 Показание на шкале при 600 об./мин, в паскалях (или в фунтах/100 фут 2 ); R 300 Показание на шкале при 300 об./мин, в паскалях (или в фунтах/100 фут 2 ); ПРИМЕЧАНИЕ 1. 1 сП = 1 мПа ⋅с ПРИМЕЧАНИЕ 2. При расчете значений в обычных в США единицах измерения, предельное динамическое напряжение сдвига (в фунтах/100 фут 2 ) рассчитывается следующим образом: YP = R 300 - η P 7 Фильтрация 7.1 Общие принципы Измерение фильтрационных характеристик и характеристик с точки зрения образования комков буровой жидкостью на фильтре имеет основное значение для контроля и обработки буровой жидкости, также, как характеристики фильтрата, например нефти, воды или содержания эмульсии. На эти характеристики оказывают влияние типы и количества твердых веществ в жидкости и их физическое и химическое взаимодействие, на которые, в свою очередь, влияют температура и давление. Следовательно, испытания проводятся как при низких, так и при высоких давлениях/температурах, и каждый вид испытаний требует применения отличающегося оборудования и методик. 7.2 Испытания при низкой температуре/низком давлении 7.2.1 Аппаратура 7.2.1.1 Фильтр-пресс, состоящий в основном из цилиндрической камеры для буровой жидкости, имеющей внутренний диаметр 76,2 мм (3 дюйма) и высоту не менее 64 мм (2,5 дюйма). Эта камера изготавливается из материалов, стойких к воздействию сильно щелочных растворов, и должна быть удобной для помещения в нее создающей давление среды, а также опорожняться сверху. Камера должна допускать размещение на ее дне немного выше опоры листа фильтровальной бумаги диаметром 90 мм (3,54 дюйма). Площадь области фильтрации должна составлять (45,8 ± 0,6) см 2 [(7,1 ± 0,1) дюйм 2 ]. Ниже опоры располагается сливная труба для слива фильтрата в градуированный цилиндр. Герметизация осуществляется прокладками, и вся конструкция поддерживается стойкой. Давление может создаваться безопасной жидкой средой. Прессы оборудованы регуляторами давления и могут поставляться с портативными цилиндрами для повышения давления, миниатюрными картиджами для создания давленияили средствами для использования гидравлического давления. Для получения сравнимых результатов следует использовать фильтровальную бумагу одной толщины и подходящего диаметра 90 мм (например ватман (Whatman) № 50, S&S No. 5761 1) или эквивалентную). Фильтр-пресс для низкой температуры/низкого давления должен иметь площадь фильтра от 45,2 см 2 до 46,4 см 2 , что соответствует диаметру от 75,86 мм до 76,86 мм (от 2,987 дюйма до 3,026 дюйма). 1) Whatman № 50 и S&S № 576 – примеры подходящих имеющихся в продаже изделий. Эта информация предоставляется для удобства пользователей данной части ISO 10414 и не является утверждением ISO этой продукции. ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 11 Уплотнительная прокладка фильтр-пресса является определяющим фактором площади фильтрования. Рекомендуется, чтобы применяемая прокладка фильтр-пресса была испытана на конусном калибре, имеющем маркированные максимальный (76,86 мм) и минимальный (75,86 мм) диаметры. Любые прокладки фильтр-пресса с диаметрами вне этого диапазона (больше или меньше маркировок) должны быть отбракованы. ПРИМЕЧАНИЕ. Результаты, полученные с использованием фильтр-пресса с другой площадью фильтрования нельзя непосредственно сравнивать с результатами на прессе со стандартными размерами. 7.2.1.2 Таймер, с интервалами не менее 30 минут. 7.2.1.3 Градуированная мензурка (со стандартными свойствами), объемом от 10 мл до 25 мл. 7.2.2 Методика 7.2.2.1 Проверьте, что все части камеры, особенно сито, чистые и сухие, и что прокладки не деформированы и не изношены. Залейте образец буровой жидкости в камеру до уровня ниже верха на 1 см – 1,5 см (0,4 дюйма – 0,6 дюйма) (для минимизации загрязнения фильтрата СО 2 ), и закончите сборку поместив фильтровальную бумагу на место. 7.2.2.2 Установите сухой градуированный цилиндр под сливной трубой для сбора фильтрата. Закройте предохранительный клапан и отрегулируйте регулятор таким образом, чтобы в течение 30 с или менее было приложено давление 690 кПа ± 35 кПа (100 psi (фунт/дюйм 2 ) ± 5 psi (фунт/дюйм 2 )). Период испытания начинается во время приложения давления. 7.2.2.3 В конце периода 30 минут измеряют объем собранного фильтрата. Выключают поток через регулятор давления и осторожно открывают предохранительный клапан. В отчете следует указать интервал времени, если он отличается от 30 минут. 7.2.2.4 Включают в отчет объем фильтрата в миллилитрах (с точностью до 0,1 мл) и начальную температуру буровой жидкости в градусах Цельсия (градусах Фаренгейта). Сохраняют фильтрат для химического анализа. 7.2.2.5 Снимают камеру с рамы, удостоверившись сначала, что давление полностью снято. Тщательно сохраняют фильтровальную бумагу, оказывая минимальное воздействие на отложения, разбирают камеру и удаляют буровую жидкость. Промывают отложения фильтрования на фильтровальной бумаге мягкой струей воды. 7.2.2.6 Измеряют и включают в отчет толщину отложений на фильтре, с точностью до миллиметра. 7.2.2.7 Хотя описание отложений на фильтре является субъективным, такие термины как твердый, мягкий, плотный, похожий на резину, прочный и т.д., могут дать важную информацию о свойствах отложений. 7.3 Испытания при высокой температуре/высоком давлении 7.3.1 Аппаратура 7.3.1.1 Фильтр-пресс для высокой температуры/высокого давления, состоящий из контролируемого источника давления (СО 2 или азот), регуляторов, камеры для буровой жидкости, способной выдержать рабочие давления от 4000 кПа до 8900 кПа (600 psi (фунт/дюйм 2 ) - 1300 psi ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 12 (фунт/дюйм 2 ), системы нагревания камеры, герметизированной сборной камеры, способной поддерживать необходимое обратное избыточное давление (см. таблицу 2) в целях предотвращения обезгаживание или испарение фильтрата, и подходящей стойки. Камера для буровой жидкости должна иметь гнездо для термометра, маслостойкие прокладки, опору для фильтрующего материала и клапан в трубке для подачи фильтрата для контроля потока из камеры. Может возникнуть необходимость частой замены прокладок. ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ. Важное значение имеет твердое выполнение рекомендаций изготовителя в отношении объемов образца, температуры оборудования и давления. Невыполнение этого может привести к серьезным повреждениям. Не используйте в качестве источника давления при фильтровании при высокой температуре/высоком давлении патроны с закисью азота. Под действием температуры и давления закись азота может детонировать в присутствии смазок, масел или карбонатных материалов. Патроны с закисью азота следует применять только для анализа карбонатов в газоанализаторе Гарретта. 7.3.1.2 Фильтрующий материал 2) a) Фильтровальная бумага Whatman № 50 или эквивалентная, для температуры до 200 °С (400 °F). b) Пористый диск, Dynalloy X-5 или эквивалентный, для температуры выше 200 °С (500°F). Для каждого испытания требуется новый диск. 7.3.1.3 Таймер, с интервалом не менее 30 минут. 7.3.1.4 Термометр, на диапазон температуры до 260 °С (500°F). 7.3.1.5 Градуированный цилиндр (со стандартными свойствами), объемом от 25 мл до 50 мл. 7.3.1.6 Высокоскоростной смеситель 7.3.2 Методика для температур до 150 °С (300°F) 7.3.2.1 Помещают термометр в гнездо в оболочке и предварительно нагревают до температуры на 6 °С (10°F) выше желательной температуры. Регулируют термостат для поддержания желательной температуры. 7.3.2.2 Перемешивают образец буровой жидкости в течение 10 минут высокоскоростным смесителем. Закрывают донный клапан и заливают образец буровой жидкости в камеру для буровой жидкости, стремясь не заполнить ее больше чем на 1,5 см (0,6 дюйма) от верха, чтобы была возможность расширения. Кладут фильтровальную бумагу. 7.3.2.3 Завершают сборку камеры и, при закрытых верхнем и нижнем клапанах, помещают ее в нагревательную оболочку. Устанавливают термометр в ячейку в камере для буровой жидкости. 2) Whatman № 50 и диски Dynalloy X-5 – примеры подходящих имеющихся в продаже изделий. Dynalloy является торговой маркой продукции, поставляемой Memtec America Corporation. Эта информация предоставляется для удобства пользователей данной части ISO 10414 и не является утверждением ISO этой продукции. ISO 10414-1:2001(R) © ISO 2001 – Все права сохраняются 13 7.3.2.4 Присоединяют сборную камеру высокого давления к нижнему клапану и закрепляют на месте. 7.3.2.5 Присоединяют регулируемый источник давления к верхнему клапану и сборной камере, и закрепляют на месте. 7.3.2.6 Поддерживая клапаны в закрытом состоянии, настраивают верхний и донный регуляторы на давление 690 кПа (100 psi (фунт/дюйм 2 )). Открывают верхний клапан, прилагают давление 690 кПа (100 psi (фунт/дюйм 2 )) к буровой жидкости. Поддерживают это давление до стабилизации желаемой температуры. Нагревание образца в фильтровальной камере никогда не должно продолжаться более 1 часа. |