Определение дисперсной фазы буровых растворов на полимерной основе

Целью данной статьи является установление объема дисперсной фазы растворов полимера и определение степени их подчинения степенному закону течения жидкостей, а также определение реологической модели течения бурового раствора для вычисления потерь давления при движении жидкости в элементах циркуляционной системы. Водорастворимые полимеры широко применяются как в составе буровых растворов, так и самостоятельно в качестве промывочных жидкостей при бурении скважин. Несмотря на широту применения полимеров, в бурении мало внимания уделяется объему дисперсной фазы, получающемуся в результате растворения полимера в воде. Причем особый интерес вызывают так называемые в теории растворов полимеров и мало упоминаемые в бурении разбавленные растворы, в которых количество макромолекулярных клубков полимера таково, что они не взаимодействуют между собой при течении жидкости. Вискозиметрическим методом определялись молекулярная масса и характеристическая вязкость каждого раствора, использовавшиеся при установлении объема дисперсной фазы. Определение параметров реологического степенного закона осуществлялось путем применения ротаметрической вискозиметрии. В результате установлено, что приготовленные для изучения растворы рассматриваемых полимеров относятся к разбавленным, и на примере одного из них показана возможность определения относительного объема макромолекулярных клубков полимера с иммобилизованным растворителем (водой). Показано, что изменение указанного объема вызывает изменение параметров реологического степенного закона течения исследуемых растворов. Предложенная методика определения относительного объема дисперсной фазы буровых растворов на основе разбавленных растворов полимеров позволяет регулировать реологические свойства промывочных жидкостей и устанавливать параметры реологического степенного закона течения псевдопластических жидкостей.

буровой раствор, вязкость жидкости, молекулярный вес, дисперсная фаза, реологический закон

1. Овчинников В.П., Аксенова Н.А., Каменский Л.А., Федоровская В.А. Полимерные буровые растворы. Эволюция «из грязи в князи» // Бурение и нефть. 2014, № 12. С. 24-30.

2. Энциклопедия полимеров / под ред. В.А. Каргина. М.: Советская энциклопедия, 1972. Т. 1. 323 с.

3. Аверкина Е.В., Анисимов Н.В., Тренёв И.С. Исследование свойств глинистых буровых растворов, обработанных акриловыми полимерами // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований: материалы Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. уч., посвящ. памяти профессора В.Д. Маца, «Геонауки-2018: актуальные проблемы изучения недр». Иркутск, 2018. Вып. 18. С. 132-137.

4. Ламбин А.И., Иванишин В.М., Сираев Р.У., Аверкина Е.В., Шакирова Э.В., Коротков А.В. Исследование влияния состава эмульсионных буровых растворов на их показатели // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2015, № 4 (53). С. 58-66.

5. Манжай В.Н., Климова Н.Л. Новые возможности турбореометрического метода исследования разбавленных растворов полимеров // Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309, № 6. С. 85-87.

6. Шакирова Э.В., Аверкина Е.В., Сабиров Т.Р. Влияние добавок на характеристики бурового раствора, применяемого при бурении скважин в Восточной Сибири // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2016. № 3 (56). С. 86-94. DOI: 10.21285/0130-108Х-2016-56-3-86-94.

7. Рабиа Х. Технология бурения нефтяных скважин / пер. с англ. В.Г. Григулецкого, Ю.М. Кисельмана. М.: Недра, 1989. 413 с.

8. Реологические модели // FluidsPro [Электронный ресурс]. URL: http://fluidspro.ru/reologiya-i-gidrodinamika/reologicheskie-modeli/ (22.11.2018).

9. Аверкина Е.В., Шакирова Э.В., Сабиров Т.Р., Перышкина К.О. Применение нефти в качестве смазочной добавки в буровом растворе (на примере Ярактинского нефтегазоконденсатного месторождения) // Нефтегазовое дело. 2018. Т. 16, № 2. С. 12-19.

10. API RP 13D:1995. Recommended practice on the rheology and hydraulics of oil-well drilling fluids. American Petroleum Institute, 1220 L Street NW, Washington, DC 20005.