Способ определения реологических параметров вязкопластичных структурированных жидкостей в скважине

 

Использование: в горной промышленности для определения реологических параметров вязкопластичных структурированных жидкостей. Сущность изобретения: прокачивают через трубопровод жидкость при структурном и турбулентном режимах. Определяют плотность жидкости, внутренний диаметр измерительной линии трубопровода и расстояние между точками в начале и конце измерительной линии трубопровода. Определяют перепад давления и расход жидкости при турбулентном и структурном режимах. В качестве реологических параметров вычисляют величину структурной вязкости жидкости и по величине вязкости и полученным данным величину динамического напряжения сдвига.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности при геохимическом исследовании в скважине.

Известен способ определения реологических параметров вязкопластичных жидкостей, включающий введение жидкости в кольцевой зазор между цилиндром вискозиметра, регламентированное разрушение структуры суспензий для приведения ее в состояние равновесия, измерение величины крутящих моментов, возникающих на внутреннем цилиндре при различных угловых скоростях вращения внешнего цилиндра, и графическую обработку результатов.

Недостатками способа является низкая точность определения из-за возникающего от торцевого конца внутреннего цилиндра дополнительного крутящего момента, который не поддается точному определению вследствие значительной сложности распределения скоростей и напряжения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ определения реологических параметров вязкопластичных структурированных жидкостей в скважине, включающий прокачивание через трубопровод вязкопластичных структурированных жидкостей при структурном и турбулентном режимах [1] .

Недостатком способа является низкая точность определения реологических параметров вязкопластичных структурированных жидкостей в скважине.

Цель изобретения - повышение точности определения реологических параметров вязкопластичных структурированных жидкостей в скважине.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения реологических параметров вязкопластичных структурированных жидкостей в скважине, включающем прокачивание через трубопровод вязкопластичных структурированных жидкостей при структурном и турбулентном режимах, определяют плотность жидкости, внутренний диаметр измерительной линии трубопровода и расстояние между точками в начале и конце измерительной линии трубопровода, в которых производят измерение давлений, затем измеряют перепад давлений и расход жидкости при турбулентном режиме и определяют величину структурной вязкости жидкости из выражения: d⁵gΔP)/(8lγq²)-0,0032)] ^1/0,237× где d - внутренний диаметр измерительной линии трубопровода, м; γ- удельный вес вязкопластичной жидкости, кг/м³, γ= ρ˙g; ρ- плотность жидкости, кг/м³; l - расстояние между точками в начале и конце измерительной линии трубопровода, в которых производят измерение давлений Р₁ и Р₂, м; ΔР - перепад давлений, ΔР = Р₂ - Р₁, Па; g - ускорение свободного падения, м/с²; q - расход вязкопластичной жидкости, м³; после чего измеряют перепад давления и расход жидкости при структурном режиме и по полученной величине структурной вязкости жидкости при турбулентном режиме определяют величину динамического напряжения сдвига из выражения: τ₀= [(3d)/(16l)] (ΔP-(128qlη)/Πd⁴), где d - внутренний диаметр измерительной линии трубопровода, м; l - расстояние между точками в начале и конце измерительной линии трубопровода, в которых производят измерение давлений Р₁ и Р₂, м;
ΔР - перепад давлений, ΔР = Р₂ - Р₁, Па;
q - расход вязкопластичной жидкости, м³;
η- структурная вязкость жидкости при турбулентном режиме, Па.

Способ определения реологических параметров вязкопластичных структурированных жидкостей в скважине осуществляется следующим образом.

Вязкопластичную жидкость из скважины прокачивают по трубопроводу сначала при турбулентном режиме. Определяют плотность жидкости, внутренний диаметр измерительной линии трубопровода и расстояние между точками в начале и конце измерительной линии трубопровода, в которых с помощью манометров производят измерение давлений. Расстояние должно быть не мене 6 м, что обуславливает фиксирование на манометрах возникающих давлений. Затем измеряют перепад давлений и расход жидкости и определяют величину структурной вязкости жидкости из выражения:
d⁵gΔP)/(8lγq²)-0,0032)] ^1/0,237×
d - внутренний диаметр измерительной линии трубопровода, м;
γ- удельный вес вязкопластичной жидкости, кг/м³, γ= ρ˙g;
ρ- плотность жидкости, кг/м³;
l - расстояние между точками в начале и конце измерительной линии трубопровода, в которых производят измерение давлений Р₁ и Р₂, м;
ΔР - перепад давлений, ΔР = Р₂ - Р₁, Па;
g - ускорение свободного падения, м/с²;
q - расход вязкопластичной жидкости, м³.

После чего измеряют перепад давления и расход жидкости при структурном режиме и по полученной величине структурной вязкости жидкости при турбулентном режиме определяют величину динамического напряжения сдвига из выражения:
τ₀= [(3d)/(16l)] (ΔP-(128qlη)/Πd⁴),
d - внутренний диаметр измерительной линии трубопровода, м;
l - расстояние между точками в начале и конце измерительной линии трубопровода, в которых производят измерение давлений Р₁ и Р₂, м;
ΔР - перепад давлений, ΔР = Р₂ - Р₁, Па;
q - расход вязкопластичной жидкости, м³;
η- структурная вязкость жидкости при турбулентном режиме, Па˙с.

Определение структурной вязкости и динамического напряжения сдвига по предложенному способу повышает их достоверность и точность в реальных условиях течения жидкости. Повышение достоверности значения реологических свойств вязкопластичных жидкостей связано с прогнозированием гидродинамического давления в стволе скважины на различных этапах проводки (промывки, бурения, спускоподъемных операций, вскрытие пласта и т. д. ) и служит надежным критерием профилактически возможных осложнений (поглощение, выбросы и т. д. ), что особенно актуально при вскрытии пластов, отличающихся аномально высокими пластовыми давлениями. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 945402, кл. E 21 B 47/06, 1980.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ЖИДКОСТЕЙ В СКВАЖИНЕ, включающий прокачивание через трубопровод вязкопластичных структурированных жидкостей при структурном и турбулентном режимах, отличающийся тем, что определяют плотность жидкости, внутренний диаметр измерительной линии трубопровода и расстояние между точками в начале и в конце измерительной линии трубопровода, в которых производят измерение давлений, затем измеряют перепад давлений и расход жидкости при турбулентном режиме и определяют величину η структурной вязкости жидкости при турбулентном режиме из выражения:
η= -0,0032 , Па·с
где d - внутренний диаметр измерительной линии трубопровода, м;
γ - удельный вес вязкопластичной жидкости, кг/м³, γ = ρ˙g , ρ - плотность жидкости, кг/м³;
l - расстояние между точками в начале и в конце измерительной линии трубопровода, в которых производят измерение давлений P₁ и P₂, м;
ΔP - перепад давлений, ΔP = P₂ - P₁ , Па ;
g - ускорение свободного падения, м/с²;
q - расход вязкопластичной жидкости, м³,
после чего измеряют перепад давления и расход жидкости при структурном режиме и по полученной величине структурной вязкости жидкости при турбулентном режиме определяют величину τ₀ динамического напряжения сдвига из выражения
τ₀= P-