1 六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线.doc

中国石油大学 实验报告实验日期： 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：宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：或 卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：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；刻度盘对零。若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧。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。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。要求： 600=2.0格， 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。泥浆剪切应力与粘度计读数对应关系：=0.511 。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：s=0.5113 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”数据记录表项目60030020010063基浆2016141365710剪切应力/Pa10.228.1767.1546.6433.0662.5553.5775.11剪切速率D/s1022511340170105以第一组数据为例：剪切应力：，剪切速率：。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：，。由实验数据计算得宾汉模式为：，但是由所作流变曲线所得流变模式为：，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：，符合指数模式，故泥浆为假塑性流体。七. 心得体会通过本次实验，我掌握了六速旋转粘度计的使用方法，同时也对流变曲线已经流变模式有了更为深刻的认识。同时感谢老师在实验过程中悉心的指导，使我成功完成了本次实验。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。二实验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型失水测定仪一台2. 漏斗粘度计一个3. 密度计一个4. 秒表一只5. 500ml泥浆杯一个6. pH试纸一盒7. 20ml量筒1个，待测泥浆500ml8. GJI高搅机一台四仪器使用要点1. ZNB型泥浆密度计将搅拌均匀的泥浆注入杯中齐杯口为止，轻轻将盖旋转盖紧，擦去外溢泥浆，然后将杠杆主刀口置于底座的刀垫上，移动游码，使水平泡与中间两根红线相切，游码左侧边线所对刻度，即为该泥浆的密度（g/cm3）。校正方法：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。注意： 每测完样品都要把刀口放置于刀架上，保护好刀刃。 每测完样品都要洗净泥浆杯。2. ZNN型（马氏）漏斗粘度计用清水刷净漏斗，用手指堵住漏斗管口，把充分搅拌的泥浆经筛网倒入漏斗，直至液面到达筛网底部（1500ml），放开手指，记录流满量杯（946ml）所需的时间，即为泥浆的粘度（s）。校正方法：20左右时，清水粘度为260.5s。注意：保护管嘴，不得用铁丝等硬物穿通。测量时，漏斗应垂直放好。3. 打气筒失水仪松开减压阀，关死放空阀，打气使气筒压力达到1MPa 左右，然后顺时针转减压阀，直到压力表读数为0.7MPa。用食指堵住泥浆杯气接头小孔，倒入适量的泥浆，使液面与泥浆杯内槽相齐，放好密封圈（擦干），铺一张干滤纸，拧紧泥浆杯盖。然后装入三通接头，并卡好挂架及量筒。缓慢逆时针转放空阀，当压力表指针开始下降或有进气声时开始计时，并及时打气使压力保持为0.7MPa。记录7.5分钟时钻井液流出的滤液量，取开量筒，顺时针转放空阀，把泥浆杯中余气放尽，取下泥浆杯。假设瞬时滤失量为零，量筒中滤液毫升数的2倍即为API滤失量。冲净、擦干泥浆杯及杯盖。4. pH广泛试纸将pH试纸放到待测酸碱度的样品中浸湿后取出，待其颜色稳定后（大约30秒），把变色的试纸上侧颜色和标准色对照，估计出泥浆的pH值。五、步骤1. 校正比重计、漏斗粘度计。2. 测量泥浆常规性能。将泥浆高速搅拌10分钟后，按四-1、2、3和4的方法操作。六. 实验数据处理实验数据记录如表1所示。表1 数据记录表项目滤失量mL泥饼mmpH基浆26.0