§ 2. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ МЕХАНИЧЕСКИХ, АДГЕЗИОННЫХ И
ФРИКЦИОННЫХ СВОЙСТВ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ КОРОК
Существующие приборы для оценки механических, адгезионных и фрикционных
свойств фильтрационных корок условно можно разделить на три группы (рис.
II). Приборами первой группы измеряют прочностные свойства по усилию
разрезания корки (а), усилию закручивания стального цилиндра,
вдавленного в корку
(б) или находящегося в контакте с коркой, образовавшейся на его
поверхности (в, г) 112, 66|. Недостатком приборов (рис. 11, а—
в) является то, что измерения проводятся без перепада давления, при
котором была сформирована корка, вне среды бурового раствора и без учета
структурной неоднородности слоев корки.
Приборы второй группы (рис. 11, д ж) позволяют измерять предельное
статическое напряжение сдвига корок с помощью сдвига помещенной на них
пластинки или стальной трубы 112, 87 J. Лишь в более поздних
исследованиях адгезионные и фрикционные свойства корок измеряли в среде
бурового раствора с учетом действующего перепада давления.
Приборами третьей группы (рис. 11, з, и) измеряют прилипание (адгезию),
характеризующееся усилием отрыва стального диска от поверхности корки
Адгезию измеряли в основном при атмосферном давлении (з) по
поверхностным слоям корки. В измерениях на приборах второй и третьей
групп (кроме прибора на рис. 11, е) не принимался во внимание
собственный вес измерительного элемента, погружающегося в корку на
неопределенную глубину, вследствие чего измеряемые величины относились к
промежуточным ее слоям, что вносило неопределенность в получаемые
результаты. Приборы (на рис. 11, ж, и) имеют некоторые дополнительные
возможности при измерении трения (ж) и предельного статического
напряжения сдвига (и). Однако в последнем приборе величину корки
измеряют при вращении стального диска на корке. При этом возникают
различные окружные скорости и соответственно появляются кинетические
эффекты, искажающие измерения.
Приборы па рис. 11, ж—и имеют недостатки, отмеченные для приборов па
рис. 11, а—с.
Комплексное изучение прилипания и трения бурильного инструмента требует
создания специального прибора, в котором отсутствовали бы принципиальные
недостатки, описанные выше. Измерения структурно-механических
характеристик корок, адгезии и трения должны осуществляться в различных
средах буровых растворов при заданных перепадах давления и нормальных
условиях, с учетом скорости деформирования и других факторов.
Фильтрационная корка должна образовываться непосредственно в камере
высокого давления как в статических, так и в динамических условиях;
измерять ее следует также в этих же условиях. Прибор должен позволять
измерение адгезии и трепня не только фильтрационных корок, но и горных
пород в среде различных буровых растворов при тех же условиях, что и при
изучении корок.
Эти предпосылки были нами заложены в основу прибора (рис. 11, к),
предназначенного для измерения адгезии, трепия, механических свойств
корок и прочности их структур, возникающих на поверхностях контакта.