Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Определение динамического напряжения сдвига, пластической и эффективной вязкости
|
|
Вискозиметры с прямым отсчетом представляют собой разновидность вискозиметра с коаксиальными цилиндрами, который позволяет наблюдать за изменениями напряжения сдвига при различных скоростях сдвига. Основные элементы прибора показаны на рисунке. Боб подвешен на пружине концентрично наружному цилиндру. Весь этот узел погружается до заданной отметки в чашку с буровым раствором, наружный цилиндр приводится во вращательное движение с постоянной частотой. Сопротивление вязкой жидкости заставляет боб вращаться, пока вращательный момент пружины не уравновесит этого сопротивления. Угол закручивания боба отсчитывается по калиброванной шкале в верхней части прибора и является мерой напряжения
сдвига бурового раствора у поверхности боба.
Имеются вискозиметры различных модификаций с прямым отсчетом. Вискозиметр сконструирован таким образом, чтобы упростить расчеты реологических параметров. Скорости сдвига, преобладающие в вискозиметре с двумя частотами вращения и с прямым отсчетом, несколько выше, чем те, которые обычно проявляются в кольцевом пространстве скважины. Для многих буровых растворов пластическая вязкость и константа К при малых скоростях
сдвига выше расчетных; предельное динамическое напряжение сдвига меньше прогнозируемого по показаниям при 600 и 300 об/мин; а n ниже расчетного. Поэтому, когда параметры течения определяют с целью расчета расходов и давлений в кольцевом пространстве, рекомендуется использовать вискозиметр с большим набором частот вращения, например вискозиметр Фэнна модели 35А. Эта модель имеет шесть частот вращения: 600, 300, 200, 100, 6 и 3 мин 1. Разработанная Уокером и Корри модификация этого вискозиметра позволяет вести измерения при более равномерно изменяющихся скоростях сдвига бурового раствора в кольцевом пространстве.
Динамическое напряжение сдвига τ 0 (дПа) - величина, косвенно характеризующая прочностное сопротивление бурового раствора течению.
Пластическая (структурная) вязкость η пл (Па⋅ с) – условная величина, показывающая долю эффективной вязкости, которая возникает вследствие структурообразования в потоке бурового раствора.
Эффективная (кажущаяся) вязкость η эф (Па⋅ с) - величина, косвенно характеризующая вязкостное сопротивление бурового раствора при определенной скорости сдвига.
Определение η пл, τ 0, η эф на ротационном вискозиметре ВСН_3
Упрощенный порядок работы:
- перемешивают буровой раствор при частоте вращения наружного цилиндра 600 об/мин;
- используют лишь две частоты вращения цилиндра: 600 и 300, или 400 и 200 об/мин для получения значений ϕ 1, 2 и η 1, 2.
Расчет пластической вязкости и динамического напряжения сдвига производят по следующим формулам:
при использовании частоты вращения 600 и 300 об/мин:
η пл = ϕ 2 – ϕ 1 (3)
τ 0 = 3 (ϕ 1 – η пл) (4)
при использовании частоты вращения 400 и 200 об/мин:
η пл = 1, 5 (ϕ 2 – ϕ 1) (5)
τ 0 = 3 ϕ 1 – 2η пл. (6)
Эффективная вязкость η эф, мПа・ с, вычисляют по формуле:
η эф = А × ϕ 1, (7)
где А — константа вискозиметра ВСН_3 (в паспорте к прибору);
ϕ 1 — показание шкалы вискозиметра ВСН 3.
Определение η пл, τ 0, η эф на 8_ и 12_скоростном вискозиметре FANN
Порядок работы:
- помещают свежеперемешанную пробу бурового раствора в подходящий сосуд;
- опускают корпус ротора в раствор до нанесенной отметки, регулируя глубину погружения платформой, и затягивают стопорный винт, чтобы зафиксировать это положение;
- подключают вискозиметр к электросети;
- устанавливают переключатель скорости в положение ≪ STIR≫ (перемешивание) на несколько секунд;
- устанавливают переключатель скорости в положение 600об/мин;
- через несколько секунд, когда показатели на шкале достигнут постоянного значения, совмещают на одном уровне шкалу с риской и записывают как показания при 600 об/мин;
- устанавливают переключатель скорости в положение 300об/мин и фиксируют показание прибора.
После каждой операции моют корпус ротора и боб.
Пластическую вязкость η пл, сПз, вычисляют по формуле:
η пл = ϕ 600 – ϕ 300 (8)
где ϕ 600 — показания прибора при 600 об/мин;
ϕ 300 — показания прибора при 300 об/мин.
Динамическое напряжение τ, дПа, сдвига вычисляют по формуле:
τ = (ϕ 300 – η пл) – 4, 8 (9)
где ϕ 300 — показания прибора при 300 об/мин;
η пл — пластическая вязкость;
4, 8 — коэффициент пересчета фунт/100 футов2 в дПа.
Кажущуюся вязкость η к, сПз, (или эффективную вязкость при 600 об/мин) вычисляют по формуле:
η к = ϕ 600 / 2 (10)
Если показания прибора требуется снимать при всех значениях скорости вращения ротора, замеры всегда начинают от больших значений скорости вращения к меньшим.