六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线实验报告

中国石油大学（油田化学）实验报告

实验日期： 成绩：

班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者：

实验一 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：

τ=η·D

宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为：

τ=τ0 +ηp ·D

指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为：

τ=K ·D n 或 Lg τ=lgK + n ·lgD

卡森模式反映的是一种理想液体，其数学表达式为：

21

2

1

21

2

1

.D c ∞+=ηττ

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?.

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τ与粘度计读数?对应关系：τ=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：τs=0.511×?3 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

数据处理表格

泥浆剪切应力τ与粘度计读数?对应关系：τ=0.511×?=0.511×20=10.22 Pa 静切力计算公式：τs=0.511×?3 =0.511×7=3.577 Pa 剪切速率D=1.703×?=1.703×600=1021.8

流变曲线去除个别坏点以外基本符合有屈服值的幂率流体的流变曲线模式。

七、实验总结

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500ml

8.GJ—I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：

①每测完样品都要把刀口放置于刀架上，保护好刀刃。

②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26±0.5s。

注意：

①保护管嘴，不得用铁丝等硬物穿通。

②测量时，漏斗应垂直放好。

3.打气筒失水仪

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤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。

⑥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

实验数据如下表：

实验数据记录表格

七、实验总结