表觀粘度塑性粘度,動(dòng)切力,靜切力,n,k計(jì)算方法

1、鉆井液流變參數(shù)（塑性粘度，動(dòng)切力，靜切力，n,k）的測(cè)量與計(jì)算復(fù)制鏈接鉆井液專家超級(jí)版主鉆井液的流變參數(shù)與鉆井工程有著密切的關(guān)系，是鉆井液重要性能之一。因此，在鉆井過(guò)程中必須對(duì)其流變性進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，以滿足鉆 井的需要。鉆井液的流變參數(shù)主要包括塑性粘度、漏斗粘度、表觀粘 度、動(dòng)切力和靜切力、流性指數(shù)、稠度系數(shù)等。串個(gè)門(mén)*加好友打招呼*發(fā)消息一、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的構(gòu)造及工作原理旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)是目前現(xiàn)場(chǎng)中廣泛使用的測(cè)量鉆井液流變性的儀器。它由 電動(dòng)機(jī)、恒速裝置、變速裝置、測(cè)量裝置和支架箱體等五部分組成。恒速裝置和變速裝置合稱旋轉(zhuǎn)部分。在旋轉(zhuǎn)部件上固定一個(gè)能旋轉(zhuǎn)的 外筒。測(cè)量裝置由測(cè)量彈簧、刻度盤(pán)和內(nèi)筒組成。

2、內(nèi)筒通過(guò)扭簧固定 在機(jī)體上、扭簧上附有刻度盤(pán)，如圖4 1所示。通常將外筒稱為轉(zhuǎn)子， 內(nèi)筒稱為懸錘。測(cè)定時(shí)，內(nèi)筒和外筒同時(shí)浸沒(méi)在鉆井液中，它們是同心圓筒，環(huán)隙1mm左右。當(dāng)外筒以某一恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就帶動(dòng)環(huán)隙里的鉆井液旋轉(zhuǎn)。由 于鉆井液的粘滯性，使與扭簧連接在一起的內(nèi)筒轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。根據(jù) 牛頓內(nèi)摩擦定律，轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小與鉆井液的粘度成正比，于是，鉆 井液粘度的測(cè)量就轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)筒轉(zhuǎn)角的測(cè)量。轉(zhuǎn)角的大小可從刻度盤(pán)上 直接讀出，所以這種粘度計(jì)又稱為直讀式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。轉(zhuǎn)子和懸錘的特定幾何結(jié)構(gòu)決定了旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)轉(zhuǎn)子的剪切速率與其轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。按照范氏儀器公司設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子、懸錘組合（兩者的間隙為1. 17mm,轉(zhuǎn)

3、子轉(zhuǎn)速與剪切速率的關(guān)系為：1 r/min = 1.703s-1（4 1）旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的刻度盤(pán)讀數(shù) 0 （ 0為圓周上的度數(shù)，不考慮單位 ）與剪 切應(yīng)力T單位為Pa）成正比。當(dāng)設(shè)計(jì)的扭簧系數(shù)為 3.87 X 10-5時(shí)，兩 者之間的關(guān)系可表示為：t= 0.511 0（ 4 -2）旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)有兩速型和多速型兩種。兩速型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)用600 r / min和300 r / min這兩種固定的轉(zhuǎn)速測(cè)量鉆井液的剪切應(yīng)力，它們分別相 當(dāng)于1022S-1和511s-1的剪切速率（由式4-1計(jì)算而得）。但是，僅在 以上兩個(gè)剪切速率下測(cè)量剪切應(yīng)力具有一定的局限性，因?yàn)樗鶞y(cè)得的 參數(shù)不能反映鉆井液在環(huán)形空間剪切速率范

4、圍內(nèi)的流變性能。因此， 目前國(guó)內(nèi)外已普遍使用多速型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。六速粘度計(jì)是目前最常用的多速型粘度計(jì)，該粘度計(jì)的六種轉(zhuǎn)速和與之相對(duì)應(yīng)的剪切速率見(jiàn)表4-1表4 -1轉(zhuǎn)速與剪切速率的對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)速(r/min )60030020010063剪切速率s-11022511340.7170.310.225.11為了連續(xù)測(cè)量各種剪切速率下的剪切應(yīng)力，NLBaroib公司又研制出從1r/min至600r/min可連續(xù)變速的286型粘度計(jì)。對(duì)于抗高溫深井鉆井 液，常用高溫高壓流變儀等測(cè)定高溫高壓條件下的流變性能。二、流變參數(shù)的測(cè)量與計(jì)算1.直讀公式推導(dǎo)1)表觀粘度的測(cè)量與計(jì)算根據(jù)表觀粘度的定義，某一剪切速率下的表

5、現(xiàn)粘度可用下式表示：0=t / 丫 = (0.511 0 N /1.703N) X (1000)彳300 0 N)/N (4 3)式中N 表示轉(zhuǎn)速，單位為 r / min;0 N表示轉(zhuǎn)速為 N時(shí)的刻度盤(pán)讀數(shù)；卩a 表現(xiàn)粘度， mPas。利用式(4-3)，可將任意剪切速率(或轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速)下測(cè)得的刻度盤(pán)讀 數(shù)換算成表觀粘度，常用的六種轉(zhuǎn)速的換算系數(shù)見(jiàn)表4-2表4 -2刻度讀數(shù)與表觀粘度的換算系數(shù)轉(zhuǎn)速/r - min -160030020010063換算系數(shù)0.51.01.53.050.0100.0例如，在300r/min時(shí)測(cè)得刻度盤(pán)讀數(shù)為 36,則該剪切速率下的表觀粘 度等與36X 1.0 = 3

6、6( mPa- s);若在6r/min時(shí)測(cè)得刻度盤(pán)讀數(shù)為 4.5 , 則該剪切速率下的表現(xiàn)粘度等于4.5 X 50.0 = 225 (mPa- s)在評(píng)價(jià)鉆井液的性能時(shí)，為了便于比較，如果沒(méi)有特別注明某一剪切 速率，一般是指測(cè)定 600 r/mi n 時(shí)的表觀粘度，即卩 e = (1/2) 0 600 (4 - 4)使用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定表觀粘度和其它流變參數(shù)步驟如下：(1) 將預(yù)先配好的鉆井液進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，然后倒入量杯中，使液面與粘 度計(jì)外筒的刻度線相齊。(2) 將粘度計(jì)轉(zhuǎn)速設(shè)置在 600r/min，待刻度盤(pán)穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)。 再將粘度計(jì)轉(zhuǎn)速分別設(shè)置在300、200、100、6和3r / min，

7、待刻度盤(pán)穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)。(4)計(jì)算各流變參數(shù)。必要時(shí)，通過(guò)將刻度盤(pán)讀數(shù)換算成t、將轉(zhuǎn)速換算成丫，繪制出鉆井液的流變曲線。2)塑性流體流變參數(shù)的測(cè)量與計(jì)算由測(cè)得的600r/min和300r/min的刻度盤(pán)讀數(shù)，可以利用以下公式求 得塑性粘度和動(dòng)切力：卩 p= 0 600- 0 300(4 - 5)t 0 = 0.511( 0 300-卩 p) (4 - 6)式中p的單位為mPa s, t 0的單位為Pa。其推導(dǎo)過(guò)程如下：如前所述，塑性粘度是塑性流體流變曲線中直線段的斜率，600r/mi n和300 r/min 所對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力應(yīng)該在直線段上。因此1 p = ( t 600 t 300) / ( 丫 600 丫 300)=0.511(0 600 - 0 300) / (1022 - 511) X 1000=0 600 - 0 300依據(jù)賓漢模式，t 0 =t-i p Y,因此t 0 = t 600 i p y 600=0.511 0 600- 0.511(0 600 - 0 300) /(10