第移第期酉声石油学院」学报玉,年月’微机全自控毛细管狭缝流变仪黄逸仁赖琼芳石油开发系摘要这种毛细管狭缝流变仪,采用微型计算机数据采集和控制系统,可以在线或离线自动测量非牛顿流体的流变特性,特别适用于地质或石油钻井液洗井液流变特性的浏定。仪器测量范围广,对低粘度和高拈度流体均适用,测量准确,自动刚量时相时误差小手或等于,剪切速率范围为。‘、’秒一‘,操作方便。主题词非牛顿流体拈度计计其机控制计算机应用中图法分类号月两在石油开发工程中常常涉及到非牛顿流体的输送和处理,尤其是在石油、地质钻井过程中,要使用大量具有复杂流变特性的泥浆。即时准确测定各种泥浆的流变性是保证安全、优质、快速进行钻井和完井的重要措施之一。目前,在石油现场和实验室内最常用的是同心圆筒式旋转粘度计和圆形截面的毛细管粘度计。这些粘度计轻便、操作简单,但尚不能完全满足要求。为此我们研制了微机全自控毛细管狭缝流变仪。该仪器在计算机输入指令控制下自动完成定时测量、计算、数据处理、误差修正、打印结果和绘制流变曲线等全部工作,并在仪器响应速度允许的范围内实现数据的快速采集。该仪器采用狭缝流道便于安装传感器,同时流体在狭缝中的流动情况很接近流体在环空中的流动,因此该仪器所测流体的流变参数用于环空有关计算更符合实际情况。该仪器具有在线或离线自动测定“、“秒一‘范围内牛顿流体和非牛顿流体的流变性的特点,测量范围广,对低枯度和高粘度流体均适用,测量准确,操作方便。仪器的工作原理毛细管狭缝流变仪的工作原理是使流体流经具有一定高度、宽度和长度的矩形截面一一收稿©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net的毛细管狭缝时将产生压降。而压降的大小与流体的流里、流变特性有关,测定流休流经毛细管狭缝的压降和流量,就可以确定被侧流体的流变性。设狭缝宽度为、高度为、长度为在直角坐标系中,流体的流动方向为其速度场可表示为,二一。因》,可只考虑速度沿方向的变化,于是变形速度张里表示如下入厂。迪蟒经。卿口丁夕勿其偏应力张量可表示为②山‘‘八皿、巴代入运动方程,并注意到在测粘流区,沿狭缝管偏应力与压力梯度均保持常数,可,‘一蔽,△一下山鱼二上令则从式中解出△代入了式得下一一‘九口习一一一式中,一彻一粤处作用在流体上的切应力石下—在夕处作用在流体上的切应力。几一因体积流量。一。歹,分部积分上式,并利用管壁处边界条件,,、。尽下“幼,八少二石一贝,。一”,婴华一口将上式中积分变量夕变换为©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net由式夕二代入式得人。,二二二—丫,丫,二一,止理丝丝口。,一蕊业爪鲤川考虑到剪切速率,二二二一口口牙,冰,丫。,,一二一石,丫将上式对,求导数得礼一奋“十一荟式中‘礼一在,一要处流体的剪切速率‘由‘“,式、一会此”将式和式代入又式得礼一器一号十合一备△、夕则护,二视枯度将并令厂上佗华卜二十二一共丫二典子之、丁’△”二子三、式代入式件,△得勺二凡△作,玩夕干’由式、式、式可以看出,只要侧得被侧流体的流童和相应的压降△就可以确定剪切应力、,剪切速率和视枯度,,代入适当的流变模式则可确定被侧流体的流变参数。仪器的结构仪器由电控计量泵、稳压容器、毛细管狭缝流道和压力传感器、流体收集器、微型©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net计算机数据采集控制系统和输出系统组成如图所示。电控计量浆直通阀稳压容器滤器压力表直通阀滤阀槽池毛细管狭缝压力传感器流体收集器微型计算机操作拉制器数据输出装置口,‘泊图仪器结构示意图毛细管狭缝是具有矩形截面的毛细管,其上装有一个压力传感器。电控计量泵将定量被测流休从槽池经滤阀和滤器泵入稳压容器,然后经毛细管狭缝流入收集器,流至槽池。装于毛细管狭缝上的压力传感器测定流体经压力传感器至出口处的压降。压力信号经传感器转换为电信号,放大后经模数转换器送入计算机,在计算机中进行计算、数据处理后,将结果送至数据输出装置。一输出方式可采用屏幕显...
