Удержание твердой фазы во взвешенном состоянии

Удержание твердой фазы во взвешенном состоянии

Буровая промывочная жидкость должна удерживать во взвешенном состоянии утяжелитель (например, бариты, карбонат кальция) и в то же время легко освобождаться от выбуренной породы на поверхности.Следовательно, между этими двумя функциями должен быть определенный компромисс. Скорость осаждения отдельной частицы зависит от ее размера, плотности и вязкости жидкости. При оценке скорости осаждения, так же, как и при гидравлических расчетах при течении в трубах, используют критерий Рейнольдса частицы. Как было сказано выше, уравнения, характеризующие движения частицы в жидкости, будут разными, в зависимости от режима ее обтекания.
Конечная скорость осаждения в жидкости отдельной сферической частицы под действием силы тяжести определяется по закону Стокса:

Vo=2R2(p-pIII)g/9mIII, где:
Vo – cкорость осаждения частицы, м/с
R – радиус частицы, м
p – плотность частицы, кг/м3
рIII – плотность дисперсионной среды, кг/м3
g – ускорение свободного паления, м/сек2
m – вязкость, Н – сек/м2

Закон Стокса справедлив только при очень небольших скоростях осаждения. Если скорость увеличивается, ее зависимость от вязкости жидкости и радиуса частиц меняется.

Закон Стокса и его эквивалент для турбулентного обтекания – закон Ноютона справедливы для случая осаждения одиночной частицы. Практически на процесс осаждения влияют соседние частицы, т. е. твердая фаза осаждается в стесненных условиях. Это обстоятельство снижает скорость осаждения. Поскольку осаждение в покоящейся жидкости происходит при очень малых скоростях сдвига, вязкость жидкости следует оценивать точнее при малых скоростях сдвига. Было установлено, что хорошим показателем удерживающей способности жидкости может служить показание ротационного вискозиметра Фэнн при частоте вращения n = 3 об/мин (скорость сдвига == 5,1 сек-1). Однако, поскольку вязкость сильно зависит от температуры, скорость осаждения в стволе скважины будет, вероятно, больше. Например повышение температуры от комнатной до 1000 может в 10 раз увеличить скорость осаждения.

Влияние параметров на конечную скорость

Режим течения

Радиус частицы

Вязкость

Ламинарный

R2

1/m

Переходный

R

1/m0.33

Турбулентный

R0,5

Зависимость от вязкости отсутствует

0

Добавить комментарий

Войти с помощью: