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1、石」第移第期酉声油学院学报’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,,可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,。‘’秒一‘,动刚量时相时误差小手或等于剪切速率范围为、。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、、。目,安全优质快速进行钻井
2、和完井的重要措施之一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“、“一‘,线或离线自动测定秒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
3、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,二一场可表示为。,,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厂。。入迪蟒
4、经卿口丁夕勿其偏应力张量可表示为皿、‘山八巴②,,,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,‘一蔽令则,△一下山鱼二上从式中解出△代入了式得习一口‘一九下一一,一式中粤处作用在流体上的切应力一彻石下。在夕处作用在流体上的切应力—一几因体积流量。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,。”,一一婴口华将上式中积分变量夕变换为©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net人。夕二二二二丫由式业爪
5、鲤川,,—丫,代入式得。,一蕊,止理丝丝二一口口二二二考虑到剪切速率,一牙口丫冰,,,。,丫,一二一石,将上式对求导数得礼一“十一奋荟式中‘,一处礼在要流体的剪切速率一‘由‘“,式、一此”会将式和式代入又式得一一一十礼器号合备夕、△护,厂上之则二佗华卜二十’二一共丫二典子、丁△”二视枯度子三、将式代入式件,△并令凡△作,得勺二玩夕干’、、,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©1994-2008ChinaA
6、cademicJournalElectronicPublishingHouse.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‘操作拉制器泊口数据输出装置图仪器结构示意图,。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
7、经模数转换器送入计算机在计算机中进行一、,。、计算数据处理后将结果送至数据输出装置输出方式可采用屏幕显示打印结果和。,。绘制流变曲线等该仪器可根据测量要求由程序控制采集时间实现定时测量计算泵,,的排量由计算机控制排量的大小由程序给定相应子该排量下的控制信号由程序给定后经数摸转换器转换成摸拟信号后送至操作控制器飞用操作控制器可以对泵。,的排量进行自动和手动调整操作自动操作时整个测量过程包括流变参数和流变曲,,线的测定按程序
