ГОСТ 33213-2014 (ISO 10414-1:2008). Межгосударственный стандарт. Контроль параметров буровых растворов в промысловых условиях. Растворы на водной основе
6 Вязкость и прочность геля
6.1 Принцип
Показатели вязкости и прочность геля связаны со свойствами текучести (реологией) буровых растворов. Для измерения вязкости и/или прочности геля буровых растворов используются следующие приборы:
a) вискозиметр Марша - простейшее устройство для определения вязкости в повседневной практике;
b) вискозиметр прямой индикации - механическое устройство для измерения вязкости при различных градиентах скорости сдвига.
Примечание Информацию о реологии буровых растворов см. в [3].
6.2 Определение условной вязкости с использованием вискозиметра Марша
6.2.1 Оборудование
6.2.1.1 Вискозиметр Марша, откалиброванный на вытекание 946 мл (1 кварта) пресной воды при температуре (21 +/- 3) °C [(70 +/- 5) °F] за (26 +/- 0,5) с, с мерной кружкой в качестве накопительной емкости.
6.2.1.1.1 Конусообразная воронка длиной 305 мм (12 дюймов) диаметром 152 мм (6,0 дюймов) и емкостью до сетки 1500 мл (1,6 кварты).
6.2.1.1.2 Выходное отверстие (трубка) длиной 50,8 мм (2 дюйма) и внутренним диаметром 4,7 мм (0,188 дюйма = 3/16 дюйма).
6.2.1.1.3 Сетка с размером ячейки 1,6 мм (0,063 дюйма = 1/16 дюйма) (12 меш); закрепленная на 19 мм (0,75 дюйма = 1/16 дюйма) ниже верхнего края воронки.
6.2.1.2 Мерная кружка емкостью не менее 946 мл (1 кварта).
6.2.1.3 Секундомер.
6.2.1.4 Термометр с диапазоном измерений от 0 °C до 105 °C (от 32 °F до 220 °F).
6.2.2 Порядок выполнения работ
6.2.2.1 Закрыть выходное отверстие воронки пальцем и залить через сито свежую пробу бурового раствора в чистую вертикально расположенную воронку. Уровень раствора должен достигать нижней стороны сита.
6.2.2.2 Убрать палец и включить секундомер. Измерить время, в течение которого буровой раствор заполнит мерную кружку до отметки 946 мл (1 кварта).
6.2.2.3 Измерить температуру раствора в градусах по Цельсию (градусах по Фаренгейту).
6.2.2.4 Внести в отчет время (6.2.2.2) с точностью до секунды, как условную вязкость, измеренную с помощью вискозиметра Марша. Внести в отчет температуру раствора (6.2.2.3) с точностью до градуса по Цельсию (градуса по Фаренгейту).
6.3 Определение вязкости и/или прочности геля (статического напряжения сдвига) с использованием вискозиметра прямой индикации
6.3.1 Оборудование
6.3.1.1 Вискозиметр прямой индикации
Вискозиметр такого типа представляет собой ротационный прибор с питанием от электродвигателя или ручного привода. Буровой раствор помещается в кольцевое пространство между двумя концентрическими цилиндрами. Наружный цилиндр, или ротор, вращается с постоянной скоростью. Вращение ротора в растворе создает крутящий момент на внутреннем цилиндре, или бобе. Торсионная пружина ограничивает движение боба, и шкала, присоединенная к бобу, показывает его смещение. Постоянные прибора следует установить таким образом, чтобы получать значения пластической вязкости и динамического напряжения сдвига при скорости вращения ротора 300 об/мин и 600 об/мин.
Вискозиметр прямой индикации должен иметь следующие характеристики:
a) ротор:
- внутренний диаметр 36,83 мм (1,450 дюйма);
- общая высота 87,0 мм (3,425 дюйма);
- линия отметки (риска): на высоте 58,4 мм (2,30 дюйма) от нижнего края ротора, с двумя рядами отверстий диаметром 3,18 мм (0,125 дюйма) на расстоянии 120° (2,09 радиан) по окружности ротора непосредственно под линией отметки;
b) боб закрытый, с плоским дном и конусообразным верхом:
- диаметр 34,49 мм (1,358 дюйма);
- высота цилиндра 38,0 мм (1,496 дюйма);
c) постоянная торсионной пружины:
- 386 дин·см/градус отклонения;
d) скорость вращения ротора:
- высокая скорость 600 об/мин;
- низкая скорость 300 об/мин.
Примечание - Различные производители предлагают вискозиметры с разными скоростями ротора.
6.3.1.2 Секундомер.
6.3.1.3 Термометр с диапазоном измерений от 0 °C до 105 °C (от 32м °F до 220 °F).
6.3.1.4 Подходящий контейнер, например стакан, поставляемый с вискозиметром.
6.3.2 Порядок выполнения работ
6.3.2.1 Поместить пробу бурового раствора в контейнер и погрузить ротор точно до линии отметки. Измерения в промысловых условиях должны выполняться с минимальным промежутком времени относительно момента отбора пробы (в течение 5 мин, если возможно) и при температуре максимально приближенной к температуре бурового раствора в точке отбора проб, отличающейся от нее не более чем на 6 °C (10 °F). Место отбора проб следует указать в отчете.
ОПАСНО - Рекомендуемая максимальная рабочая температура составляет 90 °C (200 °F). При температуре испытаний выше этого значения следует использовать цельнометаллический или полый металлический боб с абсолютно сухой внутренней поверхностью. При погружении полого боба в горячий раствор, жидкость, попавшая внутрь, может испариться и привести к взрыву.
6.3.2.2 Внести в отчет температуру пробы раствора.
6.3.2.3 При вращении ротора со скоростью 600 об/мин подождать, пока показание шкалы вискозиметра достигнет постоянного значения (необходимое для этого время зависит от характеристик бурового раствора). Внести в отчет показание шкалы при 600 об/мин.
6.3.2.4 Снизить скорость ротора до 300 об/мин и подождать, пока показание шкалы вискозиметра достигнет постоянного значения. Внести в отчет показание шкалы при 300 об/мин.
6.3.2.5 Перемешать пробу бурового раствора при скорости 600 об/мин в течение 10 с. Остановить ротор.
6.3.2.6 Оставить пробу бурового раствора в покое на 10 с. Медленно и равномерно поворачивать ручной привод в соответствующем направлении для получения положительных показаний шкалы. Максимальное показание шкалы будет начальной прочностью геля (начальным статическим напряжением сдвига). Для приборов, имеющих скорость вращения 3 об/мин, максимальное показание шкалы, полученное после начала вращения со скоростью 3 об/мин, является начальной прочностью геля (начальным статическим напряжением сдвига). Внести в отчет значение начальной прочности геля (10-секундный гель) (начальное статическое напряжение сдвига) в фунтах на 100 фут2.
Примечание - Чтобы перевести показание шкалы в паскали: 1 Па = 0,511 фунт/100 фут2.
6.3.2.7 Перемешать пробу бурового раствора при скорости 600 об/мин в течение 10 с, остановить ротор и оставить буровой раствор в покое на 10 мин. Повторить измерения, как описано в 6.3.2.6, и внести в отчет максимальное показание шкалы как 10-минутный гель (статическое напряжение сдвига через 10 мин) в фунтах на 100 фут2.
Примечание - Чтобы перевести показание шкалы в паскали: 1 Па = 0,511 фунт/100 фут2.
6.3.3 Расчет
Расчет пластической вязкости, 
, выраженной в миллипаскалях на секунду (сантипуазах), приведен в уравнении (8):
, (8)
где
R600 - показания шкалы при 600 об/мин;
R300 - показания шкалы при 300 об/мин.
Примечание 1 - В промышленности пластическая вязкость обычно обозначается как PV.
Примечание 2 - 1 сП = 1 мПа·с.
Расчет динамического напряжения сдвига, YP,A, в паскалях приведен в уравнении (9):
. (9)
При вычислении значений в единицах USC динамическое напряжение сдвига (фунт/100 фут2) вычисляется следующим образом:
(10)
Примечание 3 - В промышленности динамическое напряжение сдвига, выраженное в фунт/100 фут2, обычно обозначается как YP.
Расчет эффективной вязкости, 
, в миллипаскалях на секунду (сантипуазах) дан в уравнении (11)
(11)
Примечание 4 - В промышленности эффективная вязкость, выраженная в миллипаскалях на·секунду (сантипуазах), обычно обозначается как AV.
Подписаться на обновления