Page 12 - ИЗБРАННЫЕ ТРУДЫ А. X. МИРЗАДЖАНЗАДE

Вопросы гидродинамики вязко-пластичных и вязких жидкостей в применении к нефтедобыче

§ 1.1.2 Структурно-механические свойства глинистых растворов
при весьма малых напряжениях сдвига

Математический анализ процессов ползучести, релаксации и стационарно-
го течения на обобщенной механической модели Шведова — Кельвина, проведенной
П. А. Ребиндером и его сотрудниками [4–7], показал, что при весьма малых напряжениях
сдвига тиксотропные системы обладают высокой (порядка миллиона пуаз) ньютоновской
вязкостью без заметного разрушения структуры. Эта вязкость обычными реологическими
методами не обнаруживается. Последнее приводило к ошибочному представлению о том,
что при малых напряжениях течение не имеет места.
Следовательно, для структурированных систем существуют две области:
— при очень малых напряжениях сдвига область неразрушенных структур, характери-
зующаяся высокой вязкостью, не обнаруживаемой обычными реологическими методами;
— при напряжениях сдвига, значительно превосходящих предельное напряжение сдви-
га, область постоянной ньютоновской вязкости, определяемой в ламинарном потоке.
Методом П. А. Ребиндера и его сотрудников деформационное поведение нераз-
рушенных структур (1 область) характеризуется наименьшим числом физико-химиче-
ских величин. С этой целью производят экспериментальное определение семейства кри-
вых деформация чистого сдвига ( ) — время (t) под действием постоянного напряжения
= const. При этом кривые (t) в области неразрушенных структур имеют два вида:
— при < (верхний предел упругости или предел текучести, ниже которого оста-
точные деформации не развиваются) кинетика деформации выражается упругим последей-
ствием, достигающим верхнего предела, сохраняющего постоянным.
Под упругим последействием разумеется нарастание деформации во времени под
действием постоянного напряжения. Деформация эта обратима, так как после снятия на-
грузки она спадает до нуля;
— при > кривые кинетики деформации после завершения упругого последействия
в потоке обнаруживают нарастание деформации, которое переходит к стационарному те-
чению. Следовательно, на упругое последействие накладывается также и ползучесть, ско-
рость нарастания которой сохраняется постоянной и определяется наклоном кривой после
достижения стационарности. После снятия нагрузки в системе обнаруживаются остаточ-
ные деформации.
Для случая, когда напряжение р меньше предела текучести, модель Шведова —
Кельвина дает следующее уравнение для кинетики развития деформации сдвига :

(1.1)
При > имеем:
(1.2)

причем полагают, что изучение процесса происходит при = const. В этих уравнени-
ях: , , , , и — пять параметров, характеризующих упруго-пластические свой-
ства системы; — предел текучести; — начальный условно «мгновенный» модуль

— 11 —