液体粘度及流变性测定实验

中国石油大学油层物理实验报告
地面脱气原油粘度的测定
一、实验目的
1、用毛细管粘度计法测量脱气原油的粘度。

2、用旋转粘度计测试脱气液体在恒定温度和恒定剪切速度下的粘度。

3、掌握粘度随温度变化规律。

二、实验原理
1、毛细管粘度计法
在一定温度下，当液体在直立的毛细管中，以完全湿润管壁的状态流动时，其运动粘度与流动时间成正比。

通过测定原油通过两条标准线之间的时间t，并用比重计测得原油密度ρ，通过动力粘度公式：
μ= ρCt （1）
式中μ——液体的动力粘度，mPa · s；
C——粘度计常熟；
ρ——液体在测试温度下的密度，g/cm3；
t ——毛细管中液面由标线a流到b的时间，s。

2、旋转式粘度计法
旋转式粘度计由电机经变速带动转子作恒速转动。

当转子在某种液体中旋转时，液体会产生作用在转子上的粘性力矩。

液体的粘度越大，该粘性力矩越大；反之，液体的粘度越小，该粘性力矩也越小。

该作用在转子上的粘性力矩由传感器检测出来，经仪器所带的微电脑处理后，可得出被测液体的粘度。

三、实验设备
1、毛细管粘度计法
测定石油产品的动力粘度时所用的主要仪器为毛细管粘度计，其结构如下图所示：
测定动力粘度初拥毛细管粘度计外，还需要用
带透明壁或装有观察孔的恒温浴，其水面高度不小
于180mm，容积不小于2L，并附带自动搅拌器和
一种能准确调节温度的电热装置（最好同事采用温
度调节器）。

除此之外，需要用的其它测试仪器有：
（1）温度计，分度为0.1℃，范围为0~50℃或
50~100℃
（2）秒表，用于计量液体在粘度计中的下落时间；
（3）比重计，用于测定液体的密度
图1
2、旋转式粘度计法
所用实验仪器由旋转式粘度计和水浴组成。

仪器的构造如下图：
图2 旋转粘度计结构图
（1）粘度计机头水准泡；（2）液晶显示屏；（3）外罩；（4）转子保护架；（5）主机底座；（6）微型打印机；（7）粘度计机头；（8）操作键盘；（9）转子连接头；（10）转子；（11）
主机底座水平调节旋钮（使水准泡居中）
2、旋转粘度计配有四种转子以供选择，即1、2、
3、4号转子。

转子编号越大，转子直径越小，转子与被测液体接触的表面积越小。

转子转速可以通过微电脑进行调整，共设有8个档位，即0.3、0.6、1.5、3、6、12、30、60 转/分钟。

4种转子和8档转速有32种组合方式，可以测量出测定范围内的各种液体的粘度值，见下表1。

表1 不同转子和转速组合的满量程值
1
2 3 4 60 100 500 2000 10000 30 200 1000 4000 20000 12 500 2500 10000 50000 6 1000 5000 20000 100000 3 2000 10000 40000 200000 1.5 4000 20000 80000 400000 0.6 10000 50000 200000 1000000 0.3
20000
100000
400000
2000000
3、微电脑操作界面如下图：
转速r/min
量程 mPa·s 转子
图3 微电脑操作界面
四、实验步骤
1、毛细管粘度计法
（1）选取合适的粘度计，在支管7上套上橡皮管，并用手指堵住管身6的管口，同时倒置粘度计将管身1插入待测石油产品中，然后利用吸耳球将液体吸到标线b ，不要使扩张部分2,3和管身1中液体产生气泡。

当液面达到标线b 时，提起粘度计，使其迅速恢复正常状态，并将橡皮管套在管身1上口。

（2）将粘度计夹在固定架上，利用铅垂线从两个相互垂直的方向检测毛管是否垂直。

（3）利用管身1所套的橡皮管将待测原油吸入扩张部分2,使液面稍高于标线a ，并且不要让毛细管和扩张部分2中有气泡或裂隙。

（4）记录液面由标线a 流到标线b 所需的时间。

重复测定3次，并选出平均流动时间t 。

（5）按式（1）计算液体的动力粘度。

2、旋转式粘度计法
1、实验准备
复位 确定
转子 1#
转速 0.3转/分
按
键，可以在转子和转速之间切换 按
键，可以选择所需要的转子或转速
按“确定”键，转子开始旋转，测量粘度，屏幕显示如下： 按“复位”键，转子停止转动 转子 1#
转速 0.3转/分 粘度 xxx mPa·s
百分比指所测粘度为该档位满量竖条显示为采
样的进程
（1）安装好粘度计支架、底座及机身；
（2）把RDT温度探针连接到机身背面的温度探针插孔上；
（3）调整粘度计的水平，使水平气泡在黑色的圆圈中央；
（4）拆下转子接头保护帽；
（5）按“ON/OFF”键把底座背面的电源开关打开，仪器自动校零（每次电源开关关掉后，重新使用仪器时都要进行着一步）。

2、实验操作
（1）预热10分钟。

（2）将转子连接到粘度计上，按左旋方向上紧（注意保护转子）。

（3）按“ENTRE”键开始实验。

当扭矩超过100%时，屏幕显示“EEEE”，此时应减小转速，或更换小转子；当扭矩低于10%时，应增大速度，或更换大转子。

（4）当示数稳定后记录数据，按“Select Disp”键进行切换，读取粘度、扭矩值等。

（5）实验结束，按“ON/OFF”键关闭底座背面的开关，清理实验仪器及实验台。

五、实验要求与数据处理
1、实验要求
（1）根据表二记录所需数据。

（2）绘制粘度---温度曲线图，并分析其变化关系。

2、数据处理
表二
粘度对数---温度曲线图
分析：随温度升高，粘度值降低的很快，说明粘度受温度影响很大。

解释为温度升高，
分子间距离增大，同时分子热运动速度增大，分子间引力减小，粘度降低。

热力采油利用升高温度进而大幅度降低原油粘度原理来提高采收率。

2、毛细管粘度计法
表三 原油流动时间记录表 流动时间的算术平均值为：
t = (160.56+161.12+160.16) / 3 = 160.61s 该石油样品的动力粘度为：
μ= ρCt = 0.845*0.03243*160.61 = 4.40mPa ·s
粘度计编号 粘度计常数C 原油密度ρ/（g/cm3）
流动时间t/s 19
0.03243
0.845
t1
2’40’’16 t2 2’40’’56 t3
2’41’’12
六、实验总结
1.本实验中要求扭矩分数在百分之十和百分之百之间，要注意通过调节转速来控制扭矩百分比。

2.本实验温度跨度约为10度左右，注意通过热水循环来调节原油温度，加热要充分。

3.在一定温度范围内，温度每升高10度，原油粘度约下降一半。

4.在毛细管粘度计法中，要注意液柱中排净气泡和时间的计量。