六速旋轉(zhuǎn)粘度計測泥漿的流變曲線及常用API儀器的使用石工王壯壯

1、實驗一、六速旋轉(zhuǎn)粘度計測泥漿的流變曲線.實驗?zāi)康?. 掌握六速旋轉(zhuǎn)粘度計的應(yīng)用方法。2. 掌握如何判斷泥漿的流型及對應(yīng)流變參數(shù)的計算方法。3比較賓漢模式、指數(shù)模式及卡森模式與實際流變曲線的吻合程度，弄清各種模式的特點。二.實驗原理1. 旋轉(zhuǎn)粘度計工作原理電動機帶動外筒旋轉(zhuǎn)時， 通過被測液體作用于內(nèi)筒上的一個轉(zhuǎn)矩，使與扭簧相連的內(nèi)筒偏轉(zhuǎn)一個角度。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律， 一定剪功速率下偏轉(zhuǎn)的角度與液體的粘度成正比。于是，對液體粘度的測量就轉(zhuǎn)換為內(nèi)筒的角度測量。2. 流變曲線類型、意義。流變曲線是指流速梯度和剪切應(yīng)力的關(guān)系曲線。根據(jù)曲線的形式，它可以分為牛頓型、塑性流型、假塑性流型和膨脹性流型。 為了

2、計算任何剪切速率下的剪切應(yīng)力， 常用的方法是 使不同流變模式表示的理想曲線逼近實測流變曲線，這樣，只需要確定兩個流變參數(shù)，就可以繪出泥漿的流變曲線。牛頓模式反映的牛頓液體，其數(shù)學表達式為: = n D賓漢模式反映的是塑性液體，其數(shù)學表達式為：=0 + n p D指數(shù)模式反映的是假塑性流體，其數(shù)學表達式為:=K D n 或 lg =lgK + n IgD卡森模式反映的是一種理想液體，其數(shù)學表達式為:2c2實際流變曲線與那一種流變模式更吻合，就把實際液體看成那種流型的流體。3. 在濾失介質(zhì)兩端施加一定的壓力差，在壓力差的作用下，泥漿通過濾失介質(zhì)發(fā)生濾失。三實驗儀器ZNN-D6型旋轉(zhuǎn)粘度計；高速攪拌

3、器；秒表一只； 500ml、1000ml泥漿杯各一個；PH試紙 盒；20ml量筒2個，待測泥漿1000ml四. 實驗儀器使用要點1檢查好儀器，要求； 刻度盤對零。若不對零，可松開固定螺釘調(diào)零后在擰緊。 檢查同心度。高速旋轉(zhuǎn)時，外筒不得有偏擺。 內(nèi)筒底與杯距不低于1.3cm。2校正旋轉(zhuǎn)粘度計 倒350m1水于泥漿杯中，置于托盤上，上升托盤，使液面與外筒刻度線對齊，擰緊 托盤手輪。 迅速從高速到低速依次測量。待刻度盤讀數(shù)穩(wěn)定后，分別記錄各轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定讀數(shù)0.要求：? 600=2.0 格,? 300=1.0 格。3把水換成待測泥漿，重復(fù) 2.4. 繼續(xù)測量靜切力，方法是在600 rpm下攪1分鐘，然

4、后將旋鈕轉(zhuǎn)到3rpm位置，把電源關(guān)上，靜等1分鐘后啟動之，注意讀取刻盤的最大值。再重新在600 rpm下攪1分鐘，用同樣的方法讀取靜置10分鐘3 rpm下的最大值。 s=0.5X ?3 Pa.5. 實驗后，關(guān)閉電源，倒出泥漿，洗凈內(nèi)、外筒，擦干裝好。注意：停轉(zhuǎn)后，由于靜切力作用，刻度盤可能不回零，此時不需要再調(diào)零。五. 實驗步驟1. 熟悉旋轉(zhuǎn)粘度計的使用方法。2. 檢查和校正旋轉(zhuǎn)粘度計。3. 測量泥漿在各剪切速率下的剪切應(yīng)力和1分鐘、10分鐘的切力( s1和.s10)六. 實驗數(shù)據(jù)處理剪切速率D與粘度計轉(zhuǎn)速n對應(yīng)關(guān)系：D=1.703 x n泥漿剪切應(yīng)力與粘度計讀數(shù)?對應(yīng)關(guān)系：=0.511 ?.

5、n a= 2 ? 600(mPa.s);n p=? 600 - ? 300(mPa.s)0=0.511(2 ? 300- ? 600)(Pa)(1)六速旋轉(zhuǎn)粘度計測泥漿的流變曲線表1 “六速旋轉(zhuǎn)粘度計測泥漿的流變曲線”數(shù)據(jù)記錄及處理表轉(zhuǎn)速60030020010063n/rmp剪切速率D/s1022511340170105基漿1917151395剪切應(yīng)力1 /Pa9.7098.6877.6656.6434.5992.555圖1泥漿的流變曲線泥漿的流變曲線力切剪20040060080010001200剪切速率實驗結(jié)果分析：由圖可以看出；鉆井液近似一條直線，所以，與賓漢模式基本一致。詳細處理過程取第

6、一組為例：=0.511 ?1= 19*0.511=9.709表觀粘度 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)靜切力測定：鉆井液靜置1分鐘鉆井液粘度計 3rpm下的讀數(shù)為4; s1 =2Pa鉆井液靜置10分鐘鉆井液粘度計 3rpm下的讀數(shù)為6.s10=3Pa實驗結(jié)果說明：靜切力最大值在相同轉(zhuǎn)速下，因靜置時間而改變。解釋：泥漿在靜止時 會形成結(jié)構(gòu)，而且，時間越長，結(jié)構(gòu)越多，使得粘度增加。實驗二 常用 API 泥漿儀器的使

7、用一實驗?zāi)康?. 掌握常用 API 泥漿儀器的使用和校正方法；2. 掌握現(xiàn)場測試泥漿性能的標準方法。二實驗原理 在濾失介質(zhì)兩端施加一定的壓力差，在壓力差的作用下，泥漿通過濾失介質(zhì)發(fā)生濾失。三實驗儀器1.ZNS 型失水測定儀一臺2. 漏斗粘度計一個3. 密度計一個4. 秒表一只5.500ml 泥漿杯一個6. PH 試紙一盒7.20ml 量筒 1 個，待測泥漿 500ml8.GJ I 高攪機一臺四儀器使用要點1.ZNB 型泥漿密度計 將攪拌均勻的泥漿注入杯中齊杯口為止，輕輕將蓋旋轉(zhuǎn)蓋緊，擦去外溢泥漿，然后將杠 桿主刀口置于底座的刀墊上， 移動游碼， 水平泡與中間兩根紅線相切， 游碼左側(cè)邊線所對刻3

8、度，即為該泥漿的密度（ g/cm3 ）.校正方法：測量清水密度應(yīng)為 1.00 g/cm 3，否則，須增減枰桿末端調(diào)節(jié)器中的鉛粒。 每測完樣品都要把刀口放在刀架上，保護好刀刃。 每測完樣品都要洗凈泥漿杯。2、ZNN型（馬氏）漏斗粘度計用清水刷凈漏斗，用手指堵住漏斗管口， 把充分攪拌的泥漿經(jīng)篩網(wǎng)倒入漏斗，直至液面 到達篩網(wǎng)底部（1500ml），放開手指，記錄流滿量杯（946ml）所需的時間，即為泥漿的粘度（s）。校正方法：20 C左右時，清水粘度為 26 ± 0.5s。 保護管嘴，不得用鐵絲等硬物穿通。 測量時，漏斗應(yīng)垂直放好。3. 打氣筒失水儀 松開減壓閥，關(guān)死放空閥，打氣使氣筒壓力至1MPa左右，然后順時針轉(zhuǎn)減壓閥，直到壓力表讀數(shù)為 0.7MPa。 用食指堵住泥漿杯氣接頭小孔，倒入適量的泥漿，使液面與泥漿杯內(nèi)槽相齊，放好密 封圈（擦干），鋪一張干濾紙，擰緊泥漿杯蓋。然后裝入三通接頭，并卡好掛架及量筒。 緩慢逆時針轉(zhuǎn)放空閥，當壓力表指針開始下降或有進氣聲時開始計時，并及時打氣 使壓力保持為0.7MPa。 記錄7.5分鐘時鉆井液流出的濾液量，取開量筒，順時針轉(zhuǎn)放空閥，把泥漿杯中余 氣放盡，取下泥漿杯。 假設(shè)瞬時濾失量為零，量筒中濾液毫升數(shù)的2倍即為API濾失量。 沖凈、擦干泥漿杯及杯蓋。4. PH廣泛試紙將PH試紙放到待測酸堿度的樣品中浸濕后取出，待其顏色穩(wěn)定后（大約30