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【48812】【word】 使用漏斗粘度计测定幂律流体的流变参数
时间: 2024-04-25 11:25:29 | 作者: 华体会app怎么样
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使用漏斗粘度计测定幂律流体的流变参数第23期天然气工业使用漏斗粘度计测定幂律流体的流变参数*使用渭斗粘度计测定幂律流体的流变参数.天然气工业,2003;23(4):47～50摘要流体在渭斗粘度计中的活动规则及流变参数的确认,是现在国内外没有很好处理的问题.依据位能与动能的改变联系,作者研讨了在非稳定静压效果下幂律流体笔直下落的规则及流变参数与时刻的联系,然后为核算渭斗粘度计中流体的流变参数供给了理论按照.文章选用流体静压头下降成份额的丈量办法,记载其活动时刻,简洁地处理了幂函数求解指数的显函数办法.文章最终使用四种不同功能的液体,选用旋转粘度计实测的有关参量,与渭斗粘度计及旋转粘度的核算成果比照,阐明晰漏斗粘度计在必定条件下具有较高的丈量精度,能较好地用于钻井液的流变学规划.主题词渭斗粘度计幂律流体流变参数有用粘度经过钻井液在漏斗粘度计的活动时刻来判别其活动功能,是现在现场钻井界最常用的办法.这种办法尽管反映了液体的活动功能,但并不能反映其液体的流变功能,特别不能反映非牛顿流体流变功能的内在,不能够进行钻井液的流变学规划.M.J.Pitt在2000年SPE杂志上宣布过有意义的文章uJ,怎么使用马氏漏斗粘度计测定和核算有用粘度的问题,并给出了该粘度计中,丈量流出1000cm(1500500锄)液体的时刻与有用粘度的通用联系式,.:JD(t.一25).作者的目的是经过测定恣意液体在漏斗粘度计中流出1000cm的总时刻tsC2J,即可算出有用粘度(.).在丈量清水时,t.=26s,故=1mPa?s,然后阐明公式的精确性.这里有以下几个问题,是值得进一步研讨的.在丈量清水时,清水在漏斗粘度计管嘴中的流态已属紊流状况,雷诺数为10285,测出的粘度值应小于1mPa?s,而不是等于1mPa?s;而关于粘度大于4mPa?s的牛顿液体,管嘴中的活动已属层流丈量,引进式子相同不完全合适;关于幂律流体,引证牛顿液体的剪切速率来核算有用粘度,特别对错牛顿性强的流体,差错偏大许多.上面剖析阐明,经过丈量牛顿液体在漏斗粘度中定量的活动时刻,能够核算出有用粘度,但不是前面所介绍的公式.关于幂律流体,这种办法却仍不能核算液体的有用粘度,流性指数,z和稠度系数K值.这也是本文所要处理的问题.幂律流体在漏斗粘度计中的活动规则漏斗粘度计的结构如图1所示.流体在漏斗粘l14h圈1斗粘度计示目的*本文为中国石油天然气集团公司”九五”要点科技攻关项目”四川区域杂乱地质条件下深井,超深井技能”(编号960024)部分内容.作者筒介:刘孝良,1951年生,副教授;1975年结业于西南石油学院石油工程钻井专业,长时刻从事石油天然气工程完井,固井方面的教育,科研工作.地址:(637001)四川省南充市.47?天然气工业2003度计中自上而下的活动,具有以下特色:流体是在自重静压头效果下活动,其压头并不稳定,而是在一直在改变;流体经漏斗及管嘴的活动时刻t包含两部分,一部分是流体自在下落的时刻tfa,这部分时刻与流体性质无关,只和静压头的巨细及改变有关;而另一部分是流体摩阻所耗费的时刻t,这部分时刻不只与静压头巨细及改变有关,并且与流体的流变性质有关;流体在管嘴中的流速要比漏斗中液体下落速度大450900倍,故摩阻只考虑管嘴部分.1.流体自在下落的时刻当流体盛入漏斗粘度计时(图1),在恣意静压z时的状况下,管嘴的流速为:~/2hx(1)当从管嘴流出高度为dx的流体时,其流出的体积和活动时刻别离为:V=丌rdz=丌()zdz(2)ddz:dzz2gx当漏斗内的流体从.}l4降至.}l3时,其自在下落的时刻则为:fI:h32.5)(3)Vg2.幂律流体摩阻所耗费的时刻依据压头与幂律流体摩阻的平衡联系,可求出幂律流体管嘴流速及活动时刻的表达式:pgx=Ad￡:E12一,pg,当漏斗内的流体从.}l4降至.}l3时,因流体摩阻经管嘴所耗费的时刻为:(_f1(.}l逐个.}l关于国产漏斗粘度计L=10cm,d=0.5cm,E=0.25d=1cmI2:关于马氏漏斗粘度计L=5.08cm,d=0.476cm,E=1.1034cm～.将两组数据代入式(5),别离得出国产漏斗粘度计和马氏漏斗粘度计中管嘴的摩阻公式为:f1(.}l43逐个.}l33一1)(6)f1I鱼鱼呈!(o/(.}l43-1一h3348?实测的t是依据钻井液在漏斗中活动的总时刻t.与同一条件下,流体自在下落时刻fa之差确认,即tf=t.一tfa.3.流体在漏斗粘度计中的有用粘度(1)牛顿液体在管嘴中的有用粘度依据式(6),(7)及流出定量的流体,其有用粘度的表达式为:国产漏斗粘度(盛流体700cm3,流出500cm),马氏漏斗粘度计(盛流体1500cm3,流出1000cm3),N2:(9)e—T_L式(8),(9)的有用粘度,单位为mPa?s.(2)幂律流体在管嘴中的有用粘度国产漏斗粘度计:-=..3-252,c3+-一(1O)马氏漏斗粘度计:.=..29744,c3+-一从式(8)～(11)可知:将清水实测活动时刻数据ts1=15s,ts2=26s代入式(8),(9),即可求出清水的有用粘度eN1和N2,因为清水在管嘴已处于紊流状况,eN1和eN2均小于1mPa?s,阐明公式相关于M.J.Pitt提出的公式更合理;幂律流体的有用粘度不能用M.J.Pitt提出的表达式及公式(8),(9)进行核算,而是使用式(1O),(11)核算;使用流体在漏斗粘度计的单点活动实验数据,是无法求解幂律流体的流变参数.只要经过两组或两组以上的活动实验数据,核算,l,K值后,幂律流体的有用粘度才干予以确认.在漏斗粘度计中幂律流体流变参数的测定现使用国产漏斗粘度计多组流体活动时刻的实验数据,核算其流变参数.当流体初始静压头.}l降至.}l3时,流体摩阻实测耗费的时刻为tf43:(12)第23h2再降至h1时,t1(14)如h3=h2hi则(一=tf32(15)一(17)K5PIJ2585PII8为满意h3:h2:时,不同漏斗粘度计的,l4,l3,l2h4,h3,h2,h1及相应规模h4～h3,h3～h2,h2～h1,满意相邻静压头稳定比值的有关参量漏斗粘度计类型h4,l3,l2hlh4/h3静压头(crn)22.03319.17016.67914.511国产11494流出量(1nL)239155106静压头(crn)28.40525.14122.25219.695129￡流出量(1nL)460298242实验成果比较下面选用旋转粘度计C3J和国产漏斗粘度计的丈量办法,对钻井液及聚丙烯酰胺水溶液等四种液体,进行幂律流体流变参数的有关核算HJ,并与旋转粘度计所测得的剪切应力作比照,以证明漏斗粘度丈量办法的可靠性.表2,3为四种流体,使用两种粘度计测验的根本数据及流变参数核算值. 不同流体在嗣斗粘度计及旋转粘度计中的测验数据h4～h3 ～h2～hl 粘度 嘧号,流体活动时刻(S)型tstlafftstfafftstfaff 国产112.176.050346.128.954.272184.6786.953.01663.573 漏斗217.756.05034I1.7 日13.324.272189.0510.043.01667.023 粘度314.796.05034B.6 伽10.794.272186.5188.893.01665.873 计4196 .05034I2.9516.544.2721812.26810.6,3.01667.653 液体丈量格数 瞄号f600300200fl0063 旋转116.510850.10.05 粘度 计24026.520.51431 44832.52513108 注:t.,th,t1 别离为漏斗粘度计中定量流体流完后测出的总时 间,自在下落核算时刻及摩阻所耗费的时刻,tf=t.一. 不同粘度计中幂律流体的流变功能旋转粘度计漏斗粘度计序号 挖K(Pa?S)挖K(Pa?S)11.O0.80020.032940.93620.01337 21.O0.91970.034890.85700.044325 31.0440.60410.29530.56920.30206 41.4050.56250.497500.540.5151 可知:从四种流体比照状况去看,两种粘度计的核算剪切应力与旋转粘度实测剪切应力的 均匀差错适当,剪切速率大于340S-1 时,旋转粘度 计核算剪切应力比漏斗粘度计的差错要小,而低剪 切速率的剪切应力,则漏斗粘度计的核算值更挨近 实测值;从配方3.4 的流变参数比较,两种粘度计 的核算成果十分挨近,,z,K 值的均匀相对差错为 4.9%和2.1%;两种粘度计核算的剪切应力差错 尽管较大,但并不影响两种粘度计彼此比照成果. 差错较大只能阐明,实验流体不能很好习惯幂律流 体的流变规则;漏斗粘度计的核算剪切应力一般 为负差错,简单进行批改. 定论皇口匕 (1)以清水作为规范,判别漏斗粘度计的精确程 度,是较便利的办法.该办法不能作为有用粘度小 于4mPa?S 液体的详细丈量. (2)因为钻井液的粘度一般都大于4mPa?S,使 用漏斗粘度在现场丈量其流变参数是较为便利的方 (3)在漏斗粘度计中,单点测验牛顿液体的活动时刻,能使用推导的公式核算有用粘度. 49?天然气工业2003 幂律渡体剪切应力核算值与麓转粘度计实值相比较剪切速率(s 一)均匀相 10225113 加.6170.310.225.11 参敦对差错 丈量格敦 0o0000(%)
