Rheologische Eigenschaften von Bohrflüssigkeit

Was ist Rheologie?

Der Wissenschaftszweig, der die Verformung der Materialien unter dem Einfluss mechanischer Kräfte und Fließeigenschaften von Flüssigkeiten untersucht, wird als Rheologie bezeichnet ( Wilkinson, 2018 ).

 

Rheologische Eigenschaften der Bohrflüssigkeit

Es spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle des Formationsdrucks, beim Transport der Krümel aus dem Brunnen, bei der Reinigung des Brunnens und bei der Druckkontrolle ( Kaiser, 2009; Livescu, 2012 ).

 

Rheologische Eigenschaften, die die Basis der Bohrflüssigkeit bilden

Viskosität ist Elastizität, Plastizität ( Du, Wang, Deng und Cao, 2018 ). Der Strömungswiderstand einer Flüssigkeit wird als Viskosität bezeichnet .

 

Betrachten wir einen Gummikeil zwischen zwei parallelen Schichten. Wenn die obere Schicht mit einer konstanten Kraft von F gezogen wird und die untere Schicht konstant bleibt, ändert sich der Keil dazwischen von der unteren Schicht weg und ändert seine Form. Angenommen, es gibt keinen Schlupf zwischen den Schichten und dem Gummikeil. Während sich die Oberseite des Gummikeils proportional zur oberen Schicht verschiebt, bleibt die Unterseite des Gummikeils konstant.

Rheologische Eigenschaften von Bohrflüssigkeit

Wenn in horizontaler Richtung die auf die Schicht wirkende Nettokraft Null ist, befindet sie sich im Gleichgewicht, und daher muss eine Kraft vorhanden sein, die der auf die Schicht ausgeübten Kraft F entspricht, und umgekehrt. Diese Gegenkraft tritt aufgrund von Reibung auf der Oberfläche zwischen dem Blech und dem Gummikeil auf. Kontaktiert die Oberfläche der Gummiblöcke, die für die obere Schicht erforderlich sind, und die erste Kraft F ist die Scherspannung ( Scherspannung ) F / A wie gezeigt ( Haken und Cimbala, 2007 ).

 

Sichtbare Viskosität (AV)

Es ist der Widerstand eines Fluids, während des Flusses unter dem Einfluss einer konstanten Kraft zu fließen. Ein hoher AV-Wert ist wichtig, da er die Bohrgeschwindigkeit, die Entgasungseffizienz, den Überdruck, die Schlammkuchenqualität und die Trennung von Feststoffen von Bohrflüssigkeit erheblich beeinträchtigt ( Sanchez, Azar, Bassal und Martins, 1997 ).

 

Kunststoffviskosität (PV)

Dies ist die Viskosität, die durch mechanische Reibung verursacht wird, nachdem die Scherbeanspruchung in der Flüssigkeit begonnen hat ( Smith, Rafati, Haddad, Cooper und Hamidi, 2018 ).

 

Fließgrenze

Zusätzlich zum Pumpendruckeffekt im Allgemeinen hilft der Stockpunkt (YP) auch dabei , die Partikel im Bohrloch während des Bohrvorgangs an die Oberfläche zu transportieren. Es wird als ausgedrückt Fließpunkt auf die minimale Scherspannung erforderlich Flüssigkeiten zu bewegen , die resistent fließen ( Khalil und Januar 2012; Mohamadi, Kouhi, Sarrafi und Schaffie 2013;. Barry, Jung, Lee, Phuoc und Chyu 2015; Luckham und Rossi, 1999 ).

 

Gelstärke

Die Kraft, die durch die Anziehungskräfte erzeugt wird, wenn die Flüssigkeit stationär ist, wird als Gelkraft bezeichnet ( Smith SR et al . , 2018 ).

 

Flüssigkeiten ; Es wird in Newtonsche und nicht-Newtonsche Flüssigkeiten eingeteilt. Diese Klassifizierung ist der Geschwindigkeitsgradient zwischen der Schergeschwindigkeit der beiden anhaftenden Schichten ( Schergeschwindigkeit ) und der Oberfläche, die durch die Scherspannung des Strömungsflusses ( Scherspannung ) aufgebracht wurde, die aus der Beziehung zwischen induziert wurde. Scherspannungs-Schergeschwindigkeits-Diagramme von Bohrflüssigkeitstypen sind in der folgenden Abbildung dargestellt ( Barnes, Hutton und Walters, 1989 ).

 

Newtonsche Flüssigkeiten

Schergeschwindigkeit ( Schergeschwindigkeit ) Scherspannung zu ( Scherspannung ) zu der Flüssigkeit, um ein konstantes Verhältnis der Spezies Newtonsche Flüssigkeit zu sein, wird genannt. Beispiele für Newtonsche Flüssigkeiten sind Wasser, Öle und Gase mit hoher Schwerkraft (Chaplin, 2016).

 

Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten

Das Verhältnis von Scherspannung ( Scherspannung ) und Schergeschwindigkeit ( Schergeschwindigkeit ) der Fluidtypen, bei denen ein direktes Verhältnis zwischen der nicht-Newtonschen Flüssigkeit besteht, wird genannt. DasVerhalten von Bohrflüssigkeiten, deren Viskosität bei unterschiedlichen Schergeschwindigkeitennicht konstant ist,ist ähnlich dem von nicht-Newtonschen Flüssigkeiten.

 

Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten werden als Dilatationsflüssigkeiten ( Scherverdickung ) bezeichnet, wenn die Viskosität mit zunehmender Schergeschwindigkeit zunimmt . Wenn die Gleitgeschwindigkeit zunimmt und die sichtbare Viskosität abnimmt, spricht man von pseudoplastischen Flüssigkeiten ( Schneiden durch Ausdünnen ). Wenn die scheinbare Viskosität mit der Zeit abnimmt, werden nicht-Newtonsche Flüssigkeiten als thixotrope Flüssigkeiten bezeichnet , und wenn die scheinbare Viskosität mit der Zeit zunimmt, werden diese Flüssigkeiten als reopektive Flüssigkeiten definiert. Üblicherweise bohren Bohrflüssigkeiten pseudoplastisch in Bezug auf Schergeschwindigkeit und Zeit und es zeigt thixotropes Verhalten ( Chaplin, 2016 ). Im obigen Bild fasst er die verschiedenen Arten des Flüssigkeitsverhaltens zusammen.

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