六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线及常用API仪器的使用石工王壮壮

实验一、六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线.实验目的1. 掌握六速旋转粘度计的应用方法。2. 掌握如何判断泥浆的流型及对应流变参数的计算方法。3比较宾汉模式、指数模式及卡森模式与实际流变曲线的吻合程度，弄清各种模式的特点。二.实验原理1. 旋转粘度计工作原理电动机带动外筒旋转时， 通过被测液体作用于内筒上的一个转矩，使与扭簧相连的内筒偏转一个角度。根据牛顿内摩擦定律， 一定剪功速率下偏转的角度与液体的粘度成正比。于是，对液体粘度的测量就转换为内筒的角度测量。2. 流变曲线类型、意义。流变曲线是指流速梯度和剪切应力的关系曲线。根据曲线的形式，它可以分为牛顿型、塑性流型、假塑性流型和膨胀性流型。 为了计算任何剪切速率下的剪切应力， 常用的方法是 使不同流变模式表示的理想曲线逼近实测流变曲线，这样，只需要确定两个流变参数，就可以绘出泥浆的流变曲线。牛顿模式反映的牛顿液体，其数学表达式为: = n D宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：=0 + n p D指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为:=K D n 或 lg =lgK + n IgD卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为:2c2实际流变曲线与那一种流变模式更吻合，就把实际液体看成那种流型的流体。3. 在滤失介质两端施加一定的压力差，在压力差的作用下，泥浆通过滤失介质发生滤失。三实验仪器ZNN-D6型旋转粘度计；高速搅拌器；秒表一只； 500ml、1000ml泥浆杯各一个；PH试纸 盒；20ml量筒2个，待测泥浆1000ml四. 实验仪器使用要点1检查好仪器，要求； 刻度盘对零。若不对零，可松开固定螺钉调零后在拧紧。 检查同心度。高速旋转时，外筒不得有偏摆。 内筒底与杯距不低于1.3cm。2校正旋转粘度计 倒350m1水于泥浆杯中，置于托盘上，上升托盘，使液面与外筒刻度线对齐，拧紧 托盘手轮。 迅速从高速到低速依次测量。待刻度盘读数稳定后，分别记录各转速下的稳定读数0.要求：? 600=2.0 格,? 300=1.0 格。3把水换成待测泥浆，重复 2.4. 继续测量静切力，方法是在600 rpm下搅1分钟，然后将旋钮转到3rpm位置，把电源关上，静等1分钟后启动之，注意读取刻盘的最大值。再重新在600 rpm下搅1分钟，用同样的方法读取静置10分钟3 rpm下的最大值。 s=0.5X ?3 Pa.5. 实验后，关闭电源，倒出泥浆，洗净内、外筒，擦干装好。注意：停转后，由于静切力作用，刻度盘可能不回零，此时不需要再调零。五. 实验步骤1. 熟悉旋转粘度计的使用方法。2. 检查和校正旋转粘度计。3. 测量泥浆在各剪切速率下的剪切应力和1分钟、10分钟的切力( s1和.s10)六. 实验数据处理剪切速率D与粘度计转速n对应关系：D=1.703 x n泥浆剪切应力与粘度计读数?对应关系：=0.511 ?.n a= 2 ? 600(mPa.s);n p=? 600 - ? 300(mPa.s)0=0.511(2 ? 300- ? 600)(Pa)(1)六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线表1 “六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线”数据记录及处理表转速60030020010063n/rmp剪切速率D/s1022511340170105基浆1917151395剪切应力1 /Pa9.7098.6877.6656.6434.5992.555图1泥浆的流变曲线泥浆的流变曲线力切剪20040060080010001200剪切速率实验结果分析：由图可以看出；钻井液近似一条直线，所以，与宾汉模式基本一致。详细处理过程取第一组为例：=0.511 ?1= 19*0.511=9.709表观粘度 n a= 2 ? 600= 19/2=9.5( mPa.s)塑形粘度 n p=? 600 - ? 300=19-17=2(mPa.s)屈服值 0=0.511(2 ? 300- ? 600)= 7.665 (Pa)(2)静切力测定：钻井液静置1分钟钻井液粘度计 3rpm下的读数为4; s1 =2Pa钻井液静置10分钟钻井液粘度计 3rpm下的读数为6.s10=3Pa实验结果说明：静切力最大值在相同转速下，因静置时间而改变。解释：泥浆在静止时 会形成结构，而且，时间越长，结构越多，使得粘度增加。实验二 常用 API 泥浆仪器的使用一实验目的1. 掌握常用 API 泥浆仪器的使用和校正方法；2. 掌握现场测试泥浆性能的标准方法。二实验原理 在滤失介质两端施加一定的压力差，在压力差的作用下，泥浆通过滤失介质发生滤失。三实验仪器1.ZNS 型失水测定仪一台2. 漏斗粘度计一个3. 密度计一个4. 秒表一只5.500ml 泥浆杯一个6. PH 试纸一盒7.20ml 量筒 1 个，待测泥浆 500ml8.GJ I 高搅机一台四仪器使用要点1.ZNB 型泥浆密度计 将搅拌均匀的泥浆注入杯中齐杯口为止，轻轻将盖旋转盖紧，擦去外溢泥浆，然后将杠 杆主刀口置于底座的刀垫上， 移动游码， 水平泡与中间两根红线相切， 游码左侧边线所对刻3度，即为该泥浆的密度（ g/cm3 ）.校正方法：测量清水密度应为 1.00 g/cm 3，否则，须增减枰杆末端调节器中的铅粒。 每测完样品都要把刀口放在刀架上，保护好刀刃。 每测完样品都要洗净泥浆杯。2、ZNN型（马氏）漏斗粘度计用清水刷净漏斗，用手指堵住漏斗管口， 把充分搅拌的泥浆经筛网倒入漏斗，直至液面 到达筛网底部（1500ml），放开手指，记录流满量杯（946ml）所需的时间，即为泥浆的粘度（s）。校正方法：20 C左右时，清水粘度为 26 0.5s。 保护管嘴，不得用铁丝等硬物穿通。 测量时，漏斗应垂直放好。3. 打气筒失水仪 松开减压阀，关死放空阀，打气使气筒压力至1MPa左右，然后顺时针转减压阀，直到压力表读数为 0.7MPa。 用食指堵住泥浆杯气接头小孔，倒入适量的泥浆，使液面与泥浆杯内槽相齐，放好密 封圈（擦干），铺一张干滤纸，拧紧泥浆杯盖。然后装入三通接头，并卡好挂架及量筒。 缓慢逆时针转放空阀，当压力表指针开始下降或有进气声时开始计时，并及时打气 使压力保持为0.7MPa。 记录7.5分钟时钻井液流出的滤液量，取开量筒，顺时针转放空阀，把泥浆杯中余 气放尽，取下泥浆杯。 假设瞬时滤失量为零，量筒中滤液毫升数的2倍即为API滤失量。 冲净、擦干泥浆杯及杯盖。4. PH广泛试纸将PH试纸放到待测酸碱度的样品中浸湿后取出，待其颜色稳定后（大约30秒），把变色的试纸上侧颜色和标准色对照，估计出泥浆的PH值。五、步骤1. 校正比重计、漏斗粘度计。2. 测量泥浆常规性能。将泥浆高速搅拌3分钟后，按四-1、2、3和4的方法操作（3）表2 “常用API泥浆仪器的使用”数据记录表性能参数API滤失量/ml泥饼厚度K/mmPH数据3639