Физико-механические свойства буровых жидкостей

Удельный вес и плотность

Для характеристики физико-механических свойств жидкостей пользуются различными понятиями и в первую очередь понятием удельного веса у, под которым понимается вес (сила тяжести) единицы объема жидкости, т. е. отношение веса (силы тяжести) жидкости G к занимаемому ею объема V. Если жидкость однородная, то:

Размерность удельного веса в системе СИ: н/м3. Допускается в практической работе Г/см3; в англо-американской системе - Ibf./ft3

Плотность р жидкости называется ее масса, приходящаяся на единицу объема:

Размерность плотности в системе СИ - кг/м3 в англо-американской системе - lbm./ft.

Понятие плотность весьма тесно связано с понятием веса единицы объема у, а именно:

Вязкость

Свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц или слоев охватывается общим понятием «вязкость». Если силы трения F отнести к единице площади S, то получится значение так называемого касательного напряжения:

В этой формуле du/dn - градиент скорости, а коэффициент - коэффициент внутреннего трения или динамической вязкости. Физическое значение величины /I представляет собой силу трения, приходящуюся не одну квадратную единицы поверхности при градиенте скорости, равной единице:

5

Таким образом, зависимость между г и du/dn для истиной жидкости характеризуется одним параметром, а именно, динамической вязкостью ц. Такие жидкости называют также ньютоновской.

Отношение динамической вязкости к плотности - это кинематическая вязкость:

Размерность и v определяется по формулам (1.5) и (1.6). Мерой динамической вязкости в системе СИ является Па с. Вязкость воды при температуре 20°С равна 1,0 мПа = МО'3 Па с. По прежнему используется в литературе мера вязкости - пуаз. 1Па с = 10 пуаз. В англо-американской (USCS/British) мерой вязкости является Ibf -s /ft2.

Единицей для измерения кинематической вязкостей в системе СИ - м2/с, но продолжает использоваться единица - см2/с (стоке) В системе USCS/British -

ft2! s,

Аномальные жидкости

Примером аномальных жидкостей является буровые растворы. Абсолютное большинство буровых растворов приготавливаются на воде и глине, которые относят к коллоидам, если величина частиц находится в пределах от 1 до 0,1 мк, либо к суспензиям или взвесям.

Буровые растворы, цементные растворы, эмульсионные жидкости, жидкости для глушения, перфорационных работ для разделения двух жидкостей относят к неньютоновским жидкостям. Изучением их деформаций занимается реология, составляя предмет раздела физической механики.

Неньютоновские жидкости - жидкости, отклоняющиеся от закона вязкости Ньютона, они совмещают в себе свойства жидкостей и твердых тел. Если для твердых тел характерны такие типы деформаций, как растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение, то для жидкостей основным видом деформации является течение. Но в скважине с большой глубиной для бурового раствора нельзя не учитывать деформации сдвига, сжатия и растяжения. Для аномальных жидкостей характерно явление, при котором система после механического воздействия (перемешивания) становится жидкой, а после выдерживания в спокойном состоянии снова загустевает. Это явление называется тиксотропией.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >