Чобанов Т.И.

Магистр

Тюменский Индустриальный Университет

Россия, г. Тюмень

ВЯЗКОУПРУГИЕ СВОЙСТВА БУРОВОГО РАСТВОРА

АНОТАЦИЯ

Вязкоупругостью называют свойство материалов, которые при деформации

проявляют как вязкое, так и упругое поведение. Вязкая часть ведет себя по закону

Ньютона, а упругая – по закону Гука. Большинство материалов не являются ни полностью

твердыми, ни полностью жидкими, как синтетические полимеры и металлы, при высокой

температуре проявляющие значительные вязкоупругие эффекты. Буровой раствор является

еще одним примером вязкоупругого поведения, которое является очень важным свойством

для оценки структуры геля, прочности геля и твердой суспензии.

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ ТЭСТ

Реометрия осциллирующего сдвига является основным методом, используемым для

измерения вязкоупругого поведения буровых растворов на ротационном реометре. На

рисунке показана модель пластина-пластины, в которой к жидкости применяется

испытание на колебательный сдвиг.

Во время колебательного испытания синусоидальное напряжение сдвига и

деформация,

приложенные

к

вязкоупругому

материалу.

Угол

сдвига

фаз

между

напряжением и деформацией обозначается δ. Значения находятся в диапазоне от 0° до 90°.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При

колебательном

испытании

реометр

подвергает

буровой

раствор

синусоидальной сдвиговой деформации, а затем измеряется результирующее напряжение.

Приложенная сдвиговая деформация

𝛾

(

𝑡

) определяется уравнением 1

γ(t) = γo sin(ωt) (1)

измеренное напряжение сдвига τ(t) равно

τ(t) = τo sin(ωt + δ) (2)

Где:

• γo = амплитуда деформации сдвига[безразмерный]

• τo = амплитуда напряжения сдвига[Па]

• t = Время [с]

• ω = угловая частота [рад/с]

• δ = Фазовый угол [градусы]

Используя тригонометрическое и касательное напряжение, можно записать через

деформацию как:

τ(t) = τo [sin(ωt) cos δ + cos(ωt) sinδ] (3)

Далее напряжение сдвига можно записать как:

τ(t) = γo[G′ sin ωt + G′′cos ωt] (4)

Модуль упругости сдвига (G') измеряет энергию, запасаемую за цикл; модуль

потерь (G'') измеряет энергию, потерянную за цикл синусоидальной деформации.

Сравниваются фазы напряжения и деформации, чтобы определить, является ли

жидкость упругой, вязкой или вязкоупругой. Для идеально упругого материала фазовый

угол равен 0°. Для идеально вязкого материала фазовый угол равен 90°. Для вязкоупругого

материала фазовый угол будет находиться где-то между 0° и 90°.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 С.А. Рябоконь Технологические жидкости для заканчивания и ремонта скважин. -

Краснодар, 2002. - 274 с.

2 Э.Г. Кистер Химическая обработка буровых растворов. - М.: Недра, 1972.-392 с.

3

А.

Александров,

Ф.

Ларичкин,

А.

Макаров,

Н.

Орлов.

Обоснование

целесообразности

организации

производства

баритовых

и

комбинированных

утяжелителей. Север и рынок: Формирование экономического порядка.- Апатиты, 2002. -

№ 2. - С.77–81.

4 Клюсов И.А. Утяжеленный тампонажный материал// Науч.-технич. сборник. Сер.

Геология,

бурение,

разработка

и

эксплуатация

газовых

и

газоконденсатных

месторождений.- № 8-9.- С. 3-6.

5 Шандин С.Н., Рябченко В.И., Пеньков А.И., Резниченко И.Н., Рябоконь С.А.

Материалы

и

оборудование

для

приготовления

буровых

растворов.

–

М.:ВНИИОЭНГ/Обзор зарубежной литературы.- 1977. – С. 17 – 47.