微機(jī)全自控毛細(xì)管狹縫流變儀

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1、石」第移第期酉聲油學(xué)院學(xué)報(bào)’玉,年月微機(jī)全自控毛細(xì)管狹縫流變儀黃逸仁賴瓊芳石油開(kāi)發(fā)系,,可摘要這種毛細(xì)管狹縫流變儀采用微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)以在線或離線自動(dòng)測(cè)量非牛頓流體的流變特性,特別適用于地質(zhì)或石油鉆井液。,,洗井液流變特性的瀏定儀器測(cè)量范圍廣對(duì)低粘度和高拈度流體均適用測(cè)量準(zhǔn)確,自,?！胍弧?動(dòng)剛量時(shí)相時(shí)誤差小手或等于剪切速率范圍為、。操作方便主題詞非牛頓流體拈度計(jì)計(jì)其機(jī)控制計(jì)算機(jī)應(yīng)用中圖法分類號(hào)月兩,、在石油開(kāi)發(fā)工程中常常涉及到非牛頓流體的輸送和處理尤其是在石油地質(zhì)鉆井,。過(guò)程中要使用大量具有復(fù)雜流變特性的泥漿即時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定各種泥漿的流變性是保證、、。目,安全優(yōu)質(zhì)快速進(jìn)行鉆井

2、和完井的重要措施之一前在石油現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)最常用的是同心圓筒式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和圓形截面的毛細(xì)管粘度計(jì)。這些粘度計(jì)輕便、操作簡(jiǎn),。。單但尚不能完全滿足要求為此我們研制了微機(jī)全自控毛細(xì)管狹縫流變儀該儀器在計(jì)算機(jī)輸入指令控制下自動(dòng)完成定時(shí)測(cè)量、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、誤差修正、打印結(jié)果和繪,。制流變曲線等全部工作并在儀器響應(yīng)速度允許的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集該儀器,采用狹縫流道便于安裝傳感器同時(shí)流體在狹縫中的流動(dòng)情況很接近流體在環(huán)空中的流,。動(dòng)因此該儀器所測(cè)流體的流變參數(shù)用于環(huán)空有關(guān)計(jì)算更符合實(shí)際情況該儀器具有在“、“一‘,線或離線自動(dòng)測(cè)定秒范圍內(nèi)牛頓流體和非牛頓流體的流變性的特點(diǎn)測(cè)量范,,,。圍廣對(duì)低枯度

3、和高粘度流體均適用測(cè)量準(zhǔn)確操作方便儀器的工作原理毛細(xì)管狹縫流變儀的工作原理是使流體流經(jīng)具有一定高度、寬度和長(zhǎng)度的矩形截面一一收稿?1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net。、,的毛細(xì)管狹縫時(shí)將產(chǎn)生壓降而壓降的大小與流體的流里流變特性有關(guān)測(cè)定流休流,。經(jīng)毛細(xì)管狹縫的壓降和流量就可以確定被側(cè)流體的流變性、、,設(shè)狹縫寬度為高度為長(zhǎng)度為在直角坐標(biāo)系中流體的流動(dòng)方向?yàn)槠渌俣?二一場(chǎng)可表示為。,,因》可只考慮速度沿方向的變化于是變形速度張里表示如下廠。。入迪蟒

4、經(jīng)卿口丁夕勿其偏應(yīng)力張量可表示為皿、‘山八巴②,,,代入運(yùn)動(dòng)方程并注意到在測(cè)粘流區(qū)沿狹縫管偏應(yīng)力與壓力梯度均保持常數(shù)可,‘一蔽令則,△一下山魚(yú)二上從式中解出△代入了式得習(xí)一口‘一九下一一,一式中粵處作用在流體上的切應(yīng)力一徹石下。在夕處作用在流體上的切應(yīng)力—一幾因體積流量。一。歹,,分部積分上式并利用管壁處邊界條件,,、。盡下“幼,八少二石一貝,。”,一一嬰口華將上式中積分變量夕變換為?1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net人。夕二二二二丫由式業(yè)爪

5、鯉川,,—丫,代入式得。,一蕊,止理絲絲二一口口二二二考慮到剪切速率,一牙口丫冰,,,。,丫,一二一石,將上式對(duì)求導(dǎo)數(shù)得禮一“十一奮薈式中‘,一處禮在要流體的剪切速率一‘由‘“,式、一此”會(huì)將式和式代入又式得一一一十禮器號(hào)合備夕、△護(hù),廠上之則二佗華卜二十’二一共丫二典子、丁△”二視枯度子三、將式代入式件,△并令凡△作,得勺二玩夕干’、、,由式式式可以看出只要側(cè)得被側(cè)流體的流童和相應(yīng)的,,壓降△就可以確定剪切應(yīng)力、剪切速率和視枯度,代入適當(dāng)?shù)牧髯兡Ｊ絼t可確定。被側(cè)流體的流變參數(shù)儀器的結(jié)構(gòu)、、、、儀器由電控計(jì)量泵穩(wěn)壓容器毛細(xì)管狹縫流道和壓力傳感器流體收集器微型?1994-2008ChinaA

6、cademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)組成如圖所示電控計(jì)量漿直通閥穩(wěn)壓容器濾器壓力表直通閥濾閥槽池毛細(xì)管狹縫壓力傳感器流體收集器,,,,,微型計(jì)算機(jī)‘操作拉制器泊口數(shù)據(jù)輸出裝置圖儀器結(jié)構(gòu)示意圖,。毛細(xì)管狹縫是具有矩形截面的毛細(xì)管其上裝有一個(gè)壓力傳感器電控計(jì)量泵將定,,量被測(cè)流休從槽池經(jīng)濾閥和濾器泵入穩(wěn)壓容器然后經(jīng)毛細(xì)管狹縫流入收集器流至槽。。池裝于毛細(xì)管狹縫上的壓力傳感器測(cè)定流體經(jīng)壓力傳感器至出口處的壓降壓力信號(hào),,經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)放大后

7、經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器送入計(jì)算機(jī)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行一、,。、計(jì)算數(shù)據(jù)處理后將結(jié)果送至數(shù)據(jù)輸出裝置輸出方式可采用屏幕顯示打印結(jié)果和。,。繪制流變曲線等該儀器可根據(jù)測(cè)量要求由程序控制采集時(shí)間實(shí)現(xiàn)定時(shí)測(cè)量計(jì)算泵,,的排量由計(jì)算機(jī)控制排量的大小由程序給定相應(yīng)子該排量下的控制信號(hào)由程序給定后經(jīng)數(shù)摸轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成摸擬信號(hào)后送至操作控制器飛用操作控制器可以對(duì)泵。,的排量進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)調(diào)整操作自動(dòng)操作時(shí)整個(gè)測(cè)量過(guò)程包括流變參數(shù)和流變曲,,線的測(cè)定按程序