ПЛОТНОСТЬ
Плотность промывочной жидкости ρ есть масса единицы объема. Измеряется в кг/м3 или г/см3.
Плотность промывочной жидкости определяет гидростатическое давление в скважине:
PГст=ρGН (III.1)
Где Н — глубина скважины по вертикали, м; G — Ускорение свободного падения, м/с2.
С увеличением плотности промывочной жидкости возрастают гидравлические сопротивления в циркуляционной системе скважины, уменьшается подача насосов, ухудшается очистка забоя. Наряду с этим увеличение гидростатического давления приводит к снижению темпа разрушения породы на забое и в итоге к уменьшению механической скорости бурения. Для примера на рис. 10 приведена кривая, характеризующая падение скорости бурения в глинистом сланце средней крепости с ростом гидростатического давления.
Повышение плотности промывочной жидкости, особенно связанное с ростом содержания активной твердой фазы, сопровождается увеличением ее вязкостных свойств, что приводит к появлению целого комплекса факторов, снижающих механическую скорость бурения.
В нормальных условиях бурения увеличение плотности промывочной жидкости нежелательно. Лишь при бурении в крепких, но неустойчивых вследствие трещиноватости породах стремятся увеличить плотность промывочной жидкости. За счет повышенного гидростатического давления такой жидкости стенки скважины становятся более устойчивыми. Для повышения плотности применяют специальные добавки — утяжелители.
При поглощениях промывочной жидкости или с целью уменьшения ее отрицательного влияния на проницаемость пластов (например, при бурении гидрогеологических скважин) плотность жидкости уменьшают. В отдельных случаях для резкого снижения плотности промывочные жидкости насыщают воздухом (аэрируют).
Плотность промывочных жидкостей в полевых условиях измеряют ареометрами АГ-ЗПП (рис. 11) или АБР-1. В комплект прибора входят собственно ареометр и удлиненный металлический футляр с крышкой в виде ведерка 9. Прибор состоит из следующих основных частей: мерного стакана 5, Донышка 6, поплавка 7, стержня 8 И съемного груза 1
Мерный стакан имеет две полости: одну — для пробы замеряемого раствора и вторую— компенсационную. В компенсационной камере помещается металлический балласт 4, Необходимый для устойчивости погруженного в воду прибора, и компенсационный груз 3 Для тарировки, представляющий собой обычно чугунную дробь. Компенсационная камера
Перекрывается полиэтиленовой заглушкой 2, Которая крепится к стакану эпоксидным клеем. В верхней части стакана расположены зерновидные прорези для слива излишков раствора.
Поплавок 7 перекрывается донышком 6, Которое, с одной стороны, обеспечивает герметичность поплавковой камеры, а с другой — постоянный объем раствора в мерном стакане 5.
Стержень 8 Представляет собой дюралевую трубку с нанесенными на ней шкалами. Одна шкала с делениями от 0,9 до 1,7 г/см3, вторая (служащая для определения плотности утяжеленных растворов)—от 1,6 до 2,4 г/см3. Трубка закрывается сверху полиэтиленовой пробкой 10 На резьбе. Съемный груз 1, обеспечивающий два диапазона измерения ареометра, представляет собой стальную арматуру, залитую снаружи полиэтиленовой оболочкой. При соединении съемного груза с мерным стаканом 5 используется полиэтилен.
При измерении поплавок снимают со стакана, наполняют последний жидкостью, вновь присоединяют поплавок и ареометр в вертикальном положении опускают в футляр, наполненный чистой пресной водой. Отсчет плотности ведут по шкале с меньшими значениями ρ. Перед измерением ареометр следует проверить путем определения плотности пресной воды. В этом случае ареометр должен показывать ρ=1 г/см3. Точность измерений ареометром составляет 0,01 г/см3. В лабораторной практике, если такая точность недостаточна, применяют пикнометры.