Рекомендации по креплению обсадных колонн, страница 5

1. Динамическая вязкость цементных растворов находится в пределах от 2 до 30 Пуаз, причем, цементные растворы, приготовленные как на пресной, так и на соленой воде затворения с добавкой сапропелевого раствора имеют динамическую вязкость 2 Пуаза, в то время как динамическая вязкость цементных растворов, приготовленных на пресной воде затворения без добавки сапропелевого раствора достигает 20 Пуаз, а на соленой воде затворения 30 Пуаз.

2. Изменения динамической вязкости как с добавкой сапропелевого раствора так и без, на соленой и пресной воде затворения при остановке до 60 мин в условиях, приближенным к пластовым, не было замечено.

Из-за отсутствия приборов по определению динамической вязкости растворов не сделаны сравнения свойств тампонажных и буровых растворов, а при оценке качества цементирования в связи с характеристиками растворов оценивали условную вязкость.

4.6 Понятие о критической плотности жидкости и средней плотности тела, находящегося под действием архимедовых сил в практике строительства скважин.

Учет роли архимедовых сил в процессе строительства скважин требует уточнения некоторых положений, встречающихся ныне в практике. Укажем два из них, которые считаем основополагающими.

1. Величина архимедовой силы не зависит от плотности материала, из которого изготовлено тело. Она зависит от объема и плотности жидкости, вытесненной этим телом.

2. Если выталкивающая сила превышает вес тела - оно плавает. При спуске в скважину труб без обратного клапана вытесняется жидкость в объеме металла, из которого изготовлены грубы, а так как плотность металла намного превышает плотность бурового раствора, трубы тонут и трудностей в спуске колонн не возникает.

При спуске труб с обратным клапаном могут создаться условия, при которых трубы начнут плавать в жидкости, которой заполнена скважина и без долива жидкости внутрь труб их не удастся спустить в скважину. При каких диаметрах колонн и глубине их спуска это произойдет легко определить следующим расчетом :

Пусть  и  - плотность металла и жидкости соответственно, кг/м³

 и - объем металла в 1 п. м труб и объем 1 п. м труб по наружному диаметру, .м³

L - длина труб, м     

Sм  и  Sm~ площадь металла в сечении трубы и площадь круга по наружному диаметру трубы, м². Тогда вес труб в воздухе

×= Sm×× L(1)

и выталкивающая сила при закрытом нижнем конце труб и пустой колонне

×= × Sm× L        (2)

Для определения величины плотности жидкости, при которой трубы не будут тонуть в скважине приравняем (1) и (2)

 × Sm× L=× Sm× L        (3)

Назовем полученную из (3) плотность жидкости критической и определим ее из выражения

 ^КР=                    (4)

Для нижеуказанных диаметров труб при толщине стенки 10 мм и плотности металла 7800 кг/м³, критическая плотность жидкости равна

Таблица 4.6.1

Из этих данных следует, что если начинать спуск в скважину труб диаметром 426 мм с герметичным обратным клапаном, то они будут плавать даже в случае, если скважина заполнена водой. Трубы диаметром 245 мм не потонут, если в скважине будет раствор с плотностью 1230 кг/м³, а трубы диаметром 140, 146 и 168 мм могут спускаться в скважину без долива при буровых растворах плотностью менее 1700 кг/м³. Отметим, что здесь не рассматривается вопрос смятия колонн наружным давлением.

Итак, критическая плотность жидкости - это такая плотность, при которой труба, закрытая снизу с заданными диаметром и толщиной стенки, будет плавать и ее не удастся спустить в скважину, не заливая жидкость внутрь труб.