kolokvijum - University of Belgradergf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/Istrazno busenje... · Kolokvijum PDF created with pdfFactory Pro trial version . RGF Reologijaispirnihfluida

RGF

Kolokvijum

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

http://www.pdffactory.com

RGF

Reologija ispirnih fluida

• Funkcije ispirnih fluida• Podela ispirnih fluida• Modeli ponašanja fluida• Rotacioni viskozimetar• Ostali uređaji za merenje



RGF

Funkcije ispirnog fluida

1. Odstranjivanje nabušenih čestica iz bušotine.2. Kontrola slojnih pritisaka.3. Zadržava i oslobađa nabušene čestice.4. Oblaže propusne slojeve.



RGF


5. Održava stabilnost zidova bušotine.6. Minimizira zagađenje produktivnih slojeva.7. Hladi, podmazuje i podržava dleto i bušaći

pribor.8. Prenosi hidrauličnu energiju do alata i dleta.



RGF


9. Obezbeđuje odgovarajuća ispitivanja formacija.

10. Sprečavanje korozije.11. Olakašava cementaciju i opremanje.12. Minimizira uticaj na životnu okolinu.



RGF

Tipovi fluida

• Fluidi na bazi vode• Fluidi na bazi ulja (nafte)• Specijalni fluidi

– vazduh, gas– aerizovani fluidi– pena



RGF

Isplake na bazi vode

• Voda je osnovna komponenta• Glina se dodaje zbog viskoznosti

– Izdašnost gline je definisana kao količina m3

isplake koja se može dobiti od 1 tone gline akoisplaka ima prividnu viskoznost od 15 mPa spri 600 rpm.



RGF

Isplake na bazi vode

• Wyoming bentonit senajčešće koristi uisplakama na bazi slatke vode i smatra seglinom visokeizdašnosti - većinomnatrijum monmorilonit.



RGF

Kaustična soda (NaOH) se dodaje isplaci za:

- povećanje izdašnosti gline;- povećanje pH u svrhu veće delotvornosti organskih materijala (razređivači i aditivi za kontrolu filtracije)

- NaOH izaziva opekotine na koži; - pružanje prve pomoći sastoji se u pranju ozleđenog mesta sa hladnom vodom a zatim razblaženim rastvorom CH3COOH (5%) ili limunovim sokom



RGF

Isplake na bazi nafte (uljno emulzione )

• Kontinuirana faza je ulje.• Emulgatori se dodaju da spreče združivanje

kapljica vode i skupljanje ili taloženje iz isplake

• Kapljice vode obezbeđuju viskoznost ikontrolu filtracije kao i asfalt, polimeri, itd.



RGF

Režim toka

• Čepoliki tok– Konstantan profil

brzine, vertikalan na smer toka.

– Brzina uz zidove jeskoro ista kao u sredini.

– Niske brzine i visoka viskoznost.



RGF

Režim toka

• Laminarni tok– Slojevi isplake imaju

paralelni tok.– Profil toka u obliku

metka.– Brzina pri zidovima

cevi je približno 0.– Brzina u sredini je

maksimalna.



RGF

Režim tokaLaminarni tok

Cevi

Međuprostor



RGF

Režim toka

• Turbulentni tok– Vrtložno strujanje

unutar toka



RGF

Režim tokaBušotina

Turbulentni tok

Prelazni tok

Laminarni

Nepotpunilaminarni

Čepoliki tok

Bez toka



RGF

Jednačine reologije

• Newtonski model• Binghamov plastični model



RGF

Reologija

• Proučava deformacije i proticanje materije.• Prvenstveno u vezi sa odnosom napona

smicanja i brzine smicanja, i uticaja koji imaju na karakteristike toka unutar cevi iprstenastog međuprostora.



RGF

Hidraulika

• Bavi se proučavanjem stanja ravnoteže i kretanja realne tečnosti kroz cevi, otvore i kanale, i pojava koje nastaju kad takva tečnost struji oko nekog u nju uronjenog tela



RGF

Reološki modeli

• Kod ispirnih fluida, ponašanje toka mora se opisati korišćenjem reoloških modela i jednačina pre primene jednačina hidraulike.



RGF

Viskoznost

• Marshov levak• Prividna viskoznost• Plastična viskoznost• Tačka tečenja• Čvrstoća gela



RGF

ViskoznostMeri se vreme isticanja 1litra

Marshov levak



RGF

Napon smicanja & Brzina smicanja

• Napon smicanja – Otpor unutrašnjeg trenja tečnosti u obliku tangencijalne sile.

• Brzina smicanja – Predstavlja brzinu kretanja pojedinih slojeva tečnosti i njihovo međusobno klizanje.



RGF

Newtonski model• Napon smicanja, τ, je

proporcionalan brzini smicanja, γ

• Linija koja prolazi kroz koordinatni početak

τ = µγµ = viskoznost,mPa s = očitavanje pri φ300

γ

τ

µ

300 rpm



RGF

Binghamov plastični model• Napon smicanja, τ, je

proporcionalan brzini smicanja, γ

• Linija koja prolazi kroz tačku tečenja, YP(nije 0)τ = µpγ + τyµp = PVτy = YP



RGF

Koji model je tačniji?



RGF

Rotacioni viskozimetar

• Viskoznost,PV, YP, se izračunavaju na osnovu očitavanja sa viskozimetra



RGF

Viskozimetar



RGF

Rotacioni viskozimetar



RGF

Primer 1•Rotacioni viskozimetar sadrži Binghamov plastičnifluid očitavanje je 12 pri brzini rotora od 300 RPM iočitavanje je 20 pri brzini rotora od 600 RPM

•Izračunati plastičnu viskoznost PV, tačku tečenja YP i prividnu viskoznost AV

12-20

300600p

=

−= θθµ

cp 8p =µ

θ600 = 20θ300 = 12

= mPa sPV



RGF

8-12

p300y

=

−= µθτ

2y ft lbf/100 4=τ

θ600 = 20θ300 = 12

τ y × 0,479 = Pa

AV = 10 mPa s

YP

µa= 20/2

2600

a

θ=µ

AV



RGF

Čvrstina gela



RGF

Čvrstina gela

= napon smicanja pri kojem počinje pokretanje fluida

• Granično naprezanje, dobijeno ekstrapolacijom sa očitavanja za 300 i 600 RPM nije reprezentativnačvrstina gela fluida.

• Čvrstoća gela može se izmeriti okretanjem rotora pri maloj brzini i očitavanjem vrednosti na skali pri kojoj je struktura gela razbijena (uobičajeno pri 3 RPM).



RGF

Čvrstina gela

• U terenskimjedinicama,

U praksi, ovo je često aproksimirano na

θτ 06.1g = 2ft 100/lbf

2ft 100/lbf

• Čvrstina gela je maksimalno očitanje na skalikada se viskozimetar obrće sa 3 rpm.

τg = θmax,3

θmax,3 × 0,511 [Pa]PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


RGF

Ostala oprema za ispitivanje

• Filter Presa– Meri se debljina

glinene obloge ikoličina filtrata

– Za smanjenje filtracije se koriste skrob i CMC (karboksimetil-celuloza)



RGF

Ostala oprema za ispitivanje

• pH metri se koriste za merenje pH isplake,filtrata, i glinene obloge

• Destilatori (retort kit) se koriste za određivanje sadržaja ulja, čvrste faze itd.

• Test za određivanje sadržaja peska• Test za određivanje sadržaja gline (test

metilensko plavo)



RGF

Sledeći podaci su dati za bušotinu na kopnu:

- Zaštitne cevi Ø 339,73 mm (13 3/8"), ID 320,55 mm (12,62"), ugrađene su do 2000 m;- Prečnik bušotine je 311,15 mm (12 ¼"). Dužina kanala bušotine L = 3000 m, dubina H = 2500 m;- Pritisak u ležištu na dubini H je 300 bar; - Koriste se bušaće šipke Ø 127 mm (5"), ID 107,95 mm (4,25").

PRIMER 2



RGF

a) Izračunati zapreminu bušotine.

b) Izračunati zapreminu isplake koju istisnu bušaće šipke.

c) Izračunati vreme za koje isplaka stigne sa dna do površine;Kapacitet pumpe je 2000 l/min.

d) Odrediti gustinu isplake potrebnu da drži pod kontrolom pritisak u ležištu.

L = 3000 m

H = 2500 m



RGF

a) Zapremina bušotineDužina zaštitnih cevi = 2000 m

OD = 0,3397 mID = 0,3206 m

zc2

1 LID4

V ⋅=π

V2 = 0,785 × 0,31122 × Lnk= 0,785 × 0,0968 × 1000= 76,02 m3

Zapremina bušotine je V1+V2 = 237,41 m3

V1 = 0,785 × 0,32062 × Lzc= 0,785 × 0,1028 × 2000= 161,39 m3

Db = 0,3112 m

nk2

2 LD4

V ⋅=π

Dužina nezacevljenog kanala = 1000 m



RGF

b) Zapremina bušaćih šipki

Dužina šipki (bušotine) = 3000 m

OD = 0,127 mID = 0,10795 m

( )22 IDOD4

A −π

=

A = 0,0035 m2

V = 0,0035 m2 × 3000 m = 10,5 m3

DU

BIN

A,m

0

V = A × L [m3]



RGF

Tcirk = Vpm/QpVpm= V1 + V2V1= 0,785(ID2 – Dbš

2) ×LzcV2 = 0,785(D2 – Dbš

2) ×Lnk

Qp = 2000 l/min

V1= 0,785(0,32062 - 0,1272) × 2000 = 136,05 m3

V2= 0,785(0,31122 - 0,1272) × 1000 = 63,36 m3

c) Vreme za koje isplaka stigne sa dna do površine

Vpm=199,41 m3

= 99,7 min

V1

V2

min/m2m41,199T 3

3

cirk =



RGF

d) Potrebna gustina isplake za kontrolu ležišnog pritiska

Psl = 0,0981× ρ × H

P [bar]

ρ [kg/dm3]

H [m]

H0981,0Psl

⋅=ρ

Pritisak na dnu = 300 bar

DU

BIN

A 25

00m

25000981,0300

⋅=ρ ρi = 1,22 kg/dm3



Documents

kolokvijum - University of Belgradergf.bg.ac.rs/predmet/RO/V semestar/Istrazno busenje... · Kolokvijum PDF created with pdfFactory Pro trial version . RGF Reologijaispirnihfluida