Анализы раствора проводятся с использованием приборов полевой лаборатории по стандарту API ежедневно. Замеры параметров заносятся в буровой журнал.
Плотность бурового раствора можно определить, используя любой прибор, позволяющий производить измерение с точностью до 0,01 г/см3. Такими приборами являются рычажные весы фирм «BAROID», «FANN» и др. По стандарту API плотность бурового раствора измеряют в г/см3. Наилучшими эксплуатационными характеристиками обладают рычажные весы, которые обеспечивают достаточную точность измерений и надежны в работе в сложных полевых условиях независимо от колебаний температуры. Рычажные весы позволяют определять плотность в диапазоне 0,9–2,4г/см3. Процедура замера заполняют чашку весов исследуемым буровым раствором. Закрывают чашку крышкой и медленно и аккуратно заворачивают. Из отверстия в крышке должно вытечь немного раствора. Закрыв это отверстие пальцем, обтирают чашку снаружи. Устанавливают опору весов на призму и, двигая бегунок по градуированному коромыслу, добиваются уравновешивания чашки и коромысла. Слева от бегунка считывают значение плотности бурового раствора. Записывают результат с точностью до ближайшего деления в г/см3.
Условная вязкость – это время истечения бурового раствора из специальной воронки через трубку с калиброванными диаметром и длиной. Объемы заполнения воронки и истечения из нее стандартизованы.
Оборудование для измерения условной вязкости буровых растворов используется следующее стандартное оборудование: Вискозиметр «Воронка Марша» (США) состоит из воронки объемом 1500мл со встроенной сеткой и мерной кружки на 1000мл с круговой отметкой 1 кварты (946мл). Время истечения 1 кварты (946мл) пресной воды при 20 градусов составляет 26 секунд. Процедура замера условной вязкости обеими воронками идентична. Закрывают нижнее отверстие воронки пальцем и через сетку вливают буровой раствор так, чтобы его уровень касался сетки. Убирают палец с отверстия и засеките время вытекания 0,5 литра (одной кварты) раствора из воронки. Время вытекания раствора в секундах есть не что иное как условная вязкость.
Для определения показателя фильтрации и коркообразующих свойств бурового раствора используют фильтр-пресс. Буровой раствор фильтруется в камере фильтр-пресса при заданной температуре и давлении за определенный промежуток времени. Для получения сравнительных данных об объеме жидкости, ушедшей в породу, измеряют толщину фильтрационной корки (в миллиметрах), отложившейся на фильтровальной бумаге. Опытным инженером также оценивается ее плотность, рыхлость, ломкость, липкость, скольжение тел на ее поверхности. Эти косвенные характеристики корки дают дополнительную информацию о состоянии раствора и характере шлама, находящегося в нем. В полевых условиях может определяться показатель фильтрации при температуре до 100ОС и давлении 7атм (100psi) на фильтр-прессе АНИ и при температуре выше 100ОС и перепаде давления 35атм (500 psi) на HTHP фильтр прессе. Процедура замера на фильтр-прессе АНИ. Соберают детали чистого и сухого фильтр-пресса, используя стандартную для прибора фильтровальную бумагу. Заливают буровой раствор в контейнер так, чтобы он приблизительно на 1/2 дюйма не доходил до верха (заполняйте контейнер доверху в том случае, когда в растворе необходимо сохранить газ) и устанавливают его на опору рамы фильтр-пресса. Верхнюю крышку устанавливают на контейнер, зажимают винтом рамы до упора, клапан подачи газа – в рабочее положение (в камеру). Устанавливают мерный цилиндр для приема фильтрата и с помощью редуктора подают давление 7атм (100±5psi), включив при этом таймер или секундомер. Через 30 минут давление стравливают, в мерном цилиндре отмечают объем фильтрата который и является показателем фильтрации. Разобрав фильтр-пресс и вылив раствор из контейнера, осторожно снимите фильтровальную бумагу с фильтрационной коркой и под слабой струей воды смойте избыток бурового раствора. Толщину фильтрационной корки измеряют с точность до 1/2мм.
Для определения содержания песка в промывочной жидкости используют металлический отстойник ОМ-2.
Определение pH производится с помощью pH-метра. Работа прибора основана на преобразовании ЭДС электромагнитной системы в постоянный ток, пропорциональный измеряемой величине.
Определение реологических характеристик бурового раствора в процессе бурения. Для этой цели созданы вискозиметры ротационного типа, в которых создаются сдвиговые напряжения в щелевом кольцевом зазоре, наиболее близко моделирующие течение бурового раствора в условиях скважины. Все ротационные вискозиметры конструктивно имеют один и тот же измерительный узел вертикального исполнения – цилиндр (боб) на подвесе, соединенный с измерительной пружиной, расположенной коаксиально в полом цилиндре. Между бобом и полым цилиндром имеется щелевой зазор, в котором и возникают исследуемые сдвиговые напряжения при вращении полого цилиндра. Сдвиговые напряжения оцениваются по углу закручивания бобом измерительной нити, который отображается на шкале измерительного диска. Ротационные вискозиметры по принципу действия бывают ручные и электрические. В настоящее время имеется широкий выбор моделей с различными характеристиками количество скоростей вращения, точность измерения. Ротационный вискозиметр «RHEOMETER FANN» (США) – ручной, 2-х скоростной (600 и 300 об/мин). Для полевых условий обычно применяются 2-х и 6-ти скоростные (600, 300, 200, 100, 6, 3 об/мин).
Скорости 600 и 300 об/мин можно использовать для определения кажущейся вязкости, пластической вязкости и динамического напряжения сдвига. Процедура замера: Вливают хорошо перемешанный раствор в стакан вискозиметра, устанавливают на подвижную опору. Медленно поднимают опору, пока уровень раствора в стакане не совместится с риской на полом цилиндре, винтом закрепляют опору. Включают вискозиметр в режиме перемешивания (stir). Через 10-15 секунд включают скорость 600об/мин, дождаются стабилизации показания на этой скорости и записывают результат. (Время зависит от характеристик бурового раствора). Переключают на 300об/мин, дождаются стабилизации показаний и записывают результат. Примечание переключайте скорость только при работающем двигателе. Пластическая вязкость (PV) равна разнице показаний при 600 и 300об/мин. Динамическое напряжение сдвига (YP) в фунтах/100фут2 равно показанию при 300об/мин минус значение пластической вязкости. Кажущаяся вязкость (AV) в равна показанию при 600об/мин, деленному на 2. Обязательно указывайте температуру пробы.
Статическое напряжение сдвига определяют через 10сек и 10мин на ротационном вискозиметре любой модели на скорости 3об/мин, а если ее нет, то вручную. Процедура замера перемешайте пробу на высокой скорости в течение 10 секунд. Переключите скорость на нейтральную, а в электрических двухскоростных вискозиметрах - выключите двигатель. Подождите требуемое время (10сек или 10мин), начните медленно вращать ручку, чтобы получить показания на индикаторе. Максимальное отклонение индикатора и есть в фунт/100 фут2.
Конкретные операции могут потребовать изменения данной процедуры и согласуются между инженером по буровым растворам и представителем заказчика на буровой.
Параметры рекомендуется контролировать со следующей периодичностью:
-плотность один раз в час при бурении;
-условная вязкость один раз в час при бурении;
-показатель фильтрации 4 - 6 ч промывки;
-СНС 4 - 6 ч промывки;
-реологические параметры:2 – 3 ч промывки;
При вскрытом продуктивном горизонте в условиях равновесного бурения и в осложненных условиях параметры раствора рекомендуется контролировать со следующей периодичностью:
-плотность через 15 мин промывки;
-условная вязкость через 15 мин промывки;
-показатель фильтрации через 1 – 2 ч промывки;
-СНС через 1 – 2 ч промывки;
-реологические параметры через 2 – 3 ч промывки
-Минерализацию и ионный состав фильтрата, а так же содержание твердой фазы, песка и смазки определять два раза в сутки.