Плотность буровых растворов

В статье мы рассмотрим следующие темы касающиеся плотности или удельного веса бурового раствора:

• Как измерить плотность бурового раствора
• Как рассчитать количество утяжелителя для получения необходимой плотности
• Расчет смешивания растворов

Как измерить плотность бурового раствора

Я знаю 2 способа замера: ареометр и весы Вестфаля. В этом видео показан способ замера ареометром(смотреть с 10:07):

Правда там без объяснения, но в целом так: наливаем в чашку ареометра раствор, закрываем и бросаем ареометр в воду. На шкале ареометра будет показана плотность.

Вот видео по весам Вестфаля(на английском, но что есть), смотрим с 0:20:

Я ареометром не пользовался, мне ближе весы Вестфаля, выглядят они так(боевая фотка с полей):

Конечно весы могут отличаться по фирме производителя, виду, цвету.

Тарирование весов Вестфаля

Перед тем как использовать, весы нужно оттарировать. Для этого мы берем чистые весы, воду почище, набираем ее в чашку, вытираем весы насухо и смотрим, что они показывают. В идеале должно быть 1 г/см³, 1000 кг/м³. Если больше или меньше, то ищем причину и исправляем или учитываем погрешность в дальнейших измерениях.

Если показания вас сильно смущают, то не поленитесь и оттарируйте весы, даже если вы недавно их тарировали. На своем опыте обжигался, когда обнаруживал заметный рост и не мог понять причину, а виной был намерзший кусочек льда).

 

На что обратить внимание при замере плотности промывочной жидкости:

• Бывает, что раствор газированный и тогда плотность при его замере будет меньше. Чтобы исключить газированность нужно набрать раствор в кружку и помешать его минут 5 или дать постоять минут 30, тогда большая часть газов удалится и можно мерить.
• Не забываем тарировать весы если плотность неожиданно подскочила или снизилась. Но об этом я писал выше.
• Ну и стараемся держать весы в чистоте и аккуратней с крышкой! Сколько их было потеряно.

 Как рассчитать количество утяжелителя

Плотность мерить умеем. Теперь нам нужно уметь рассчитывать количество утяжелителя для получения нужной плотности.

Для этого мы воспользуемся экселевским файлом с забитыми формулами. В этом файлике выбираем лист "Расчет утяжелителя" и там, кроме таблицы основного расчета будет таблица плотностей утяжелителей, выглядит она так:

Плотность утяжелителя на г/см3		Max утяжеление, г/см3
KCL	1,989	до1,16
CaCl2	2,51	до1,4
NaCl	2,17	1,2
CaCO3 крошка	2,7	до1,5-1.7
Барит	4,3-4,7	2,3-2,35

Здесь мы видим плотности самых популярных утяжелителей и максимальную плотность, до которой можно утяжелится используя их.

И так, как же считать? К примеру у нас 100 м³ бурового раствора в циркуляции и нам понадобилось утяжелиться с 1,25 г/см³ до 1,28 г/см³. Эти три сотки мы будем набирать галитом(NaCl), т. е. наш утяжелитель NaCl его плотность(из таблицы выше) равна 2,17 г/см³.

Вот в такой табличке мы забиваем первые три столбика и получим необходимую массу на 1м³. Еще раз 1 ячейка - плотность утяжелителя, 2 - Плотность до которой нужно утяжелить и 3- плотность исходного раствора.

У нас получилось 73,15 кг на 1м³, учитывая то, что у нас в цикле 100м³ бурового раствора, 73,15*100=7315 кг.

7315 кг NaCl нам понадобится для того, чтобы утяжелить 100 м³ бурового раствора с 1,25г/см³ до 1,28г/см³.

Расчет смешивания растворов

Вот еще один момент у нас V₁=50м³ раствора в цикле удельным весом ρ₁=1,20 г/см³ и мы приготовили V₂=10м3 свежего раствора плотностью ρ₂=1,10 г/см³. Как посчитать какая плотность будет при смешивании?

1 способ:

 Тут я напишу формулу и посчитаю сам:

$$\rho1 *\frac{V1}{V1+V2}+\rho2*\frac{V2}{V1+V2}=\frac{\rho1*V1+\rho2*V2}{V1+V2}=\frac{1,20*50+1,10*10}{10+50}$$

ρ_{смешанного}=1,183 г/см³

2 способ:

Используем экселевский файл выбираем лист смешивание(снизу)

Забиваем все белые ячейки, для нашего варианта получается так:

Как мы видим плотность и там и там одинакова, используйте удобный для вас способ.