六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线

中国石油大学 油田化学 实验报告

实验日期：2015.4.9 成绩：

班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者：

六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线

一. 实验目的

1. 掌握六速旋转粘度计的使用方法。

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：

D τη=⋅

宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：

0p D ττη=+⋅

指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：

n K D τ=⋅或lg lg lg K n D τ=+⋅

卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：

11112

222

c D ττη∞

=+⋅

实际流变曲线与哪一种流变模式更吻合，就把实际液体看成哪种流型的流体。

三. 实验仪器

ZNN-D6型旋转粘度计；高速搅拌器。

四. 实验仪器使用要点

1. 检查好仪器，要求；

①刻度盘对零。若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧。 ②检查同心度。高速旋转时，外筒不得有偏摆。 2. 校正旋转粘度计

①倒350ml 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。

②迅速从高速到低速依次测量。待刻度盘读数（基本）稳定后，分别记录各转速下的读数Ø。

要求：Ø 600=2.0格，Ø 300=1.0格。

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。

把水换成待测泥浆，高速搅拌10min 后，按四-2的方法操作。 泥浆剪切应力τ与粘度计读数Ø对应关系：τ=0.511 Ø。 4. 继续测量泥浆在1分钟、10分钟的静切力。

将上一步骤结束后的泥浆继续在600 rpm 下旋转搅拌1分钟，然后将旋钮上提到3/6 rpm 位置，把电源关上，静置1分钟后启动之，注意读取刻度盘的最大值。再重新在600 rpm 下旋转搅拌1分钟，用同样的方法读取静置10分钟后3 rpm 下的最大值。

静切力计算公式：τs =0.511×Ø3 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。

六. 实验数据处理绘图并确定泥浆的流变模式

实验数据记录如表1所示。

表1 “六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线”数据记录表

以第一组数据为例：

剪切应力：，τ=0.511 Ø=0.511*13=6.643 Pa 剪切速率：D=1.703n=1.703*600=1022 s

由于实验所用流体是实际流体，所以卡森模式并不适用，所以所作的流变曲线不考虑卡森模式。所作流变曲线如图1，图2所示。由图可以发现，图线不过原点，所以牛顿模式也并不适合实验所用流体。

由实验数据计算，得：104813300600=⨯==φφηp

Pa 533.1)1382(511.0)2(511.06003000=-⨯=-=φφτ。由实验数据计算得宾汉模式

为：D 104533.1+=τ，

但是由所作流变曲线所得流变模式为：

τ，

=

D

.1+

038

.0

00592

模式不符合，故泥浆不是塑性流体。

由流变曲线可得流变模式为：

τ，

lg

lg+

=

.0

441

D

lg

.0

286

符合指数模式，故泥浆为假塑性流体。

七．实验总结

通过本次实验我掌握了六速旋转粘度计的使用方法，掌握了如何判断泥浆的流型及对应流变参数的计算方法。同时也比较了宾汉模式、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，对各种模式有了更深的理解。实验中难免有些误差，不过最后实验结果基本正确，最后谢谢老师的悉心指导！

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．钻井液滤失原理

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型打气筒失水仪一台

2.马氏漏斗粘度计一个

3.ZNB型泥浆密度计一个

4. 高搅机一台

5. 秒表一只

6. 钢板尺一个

7. PH试纸一盒

8. 20ml量筒1个

9. 滤纸

10.待测泥浆约2000ml

四．仪器使用要点

1.ZNB型泥浆密度计

校正方法：

将清水注入杯中齐杯口为止，轻轻将盖旋转盖紧，擦去外溢清水，然后将杠杆主刀口置于底座的刀垫上，移动游码，使水平泡居于两根红线中间，游码左侧边线所对应刻度，即为该泥浆的密度。测量清水密度应为1.00 g/cm3，否则，须增减枰杆末端调节器中的铅粒。

泥浆密度的测定：