4.3.4.1 Определение пл, 0, эф на ротационном вискозиметре всн-3

Порядок работы:

- перемешивают буровой раствор при частоте вращения наружного цилиндра 600 об/мин;

- используют лишь две частоты вращения цилиндра: 600 и 300, или 400 и 200 об/мин для получения значений _1,2 и n_1,2.

Расчет пластической вязкости и динамического напряжения сдвига производят по следующим формулам:

для пружины № 2:

при использовании частоты вращения 600 и 300 об/мин:

_пл = ₂ - ₁ , (4.37)

₀ = 3 (₁ - _пл), (4.38)

при использовании частоты вращения 400 и 200 об/мин:

_пл = 1,5 (₂ - ₁), (4.39)

₀ = 3₁ - 2_пл (4.40)

Эффективная вязкость _эф, мПас, вычисляют по формуле:

эф = ___А·₁__, (4.41)

600

где: А - константа вискозиметра ВСН-3 (в паспорте к прибору);

₁ - показание шкалы вискозиметра ВСН-3.

4.3.4.2 Определение пл, 0, эф на 8- и 12-скоростном вискозиметре fann

Для определения показателей реологических свойств промывочных жидкостей, в том числе и при высоких температурах, используют ротационные вискозиметры, выпускаемые в основном американской компанией Fann Instrument: FANN НС 34А и 34А; FANN 35A и 35SA; FANN 35A / SR12 и 35SA/SR12; FANN 70 НТНР. Измерительные узлы перечисленных вискозиметров подобны используемым в отечественных приборах типа ВСН. Различные модели вискозиметров FANN отличаются приводом (ручной, электрический); числом частот вращения наружного цилиндра (гильзы) и, соответственно, диапазоном скоростей сдвига; температурами и давлениями, реализуемыми в ходе реометрических измерений; способами регистрации измеряемых величин.

В промысловой практике наибольшее распространение получили двух­скоростные (300 и 600 мин^-1) вискозиметры FANN НС 34А и 34А, первый из которых имеет ручной привод, а второй - электропривод, запитываемый от батареи напряжением 12 В. Основные характеристики измерительного узла этих вискозиметров (R = 18,415 мм; r = 17,245 мм; «К» = 0,511 Па/град) позволяют при принятых в США единицах измерения легко определять значения пластической вязкости, динамического напряжения сдвига и эффективной (кажущейся) вязкости при скорости сдвига, равной 1022 с^-1, непосредственно по данным об углах поворота шкалы прибора при стандартных частотах вращения, в связи с чем, их называют вискозиметрами с прямым отсчетом.

Порядок работы:

- помещают свежеперемешанную пробу бурового раствора в подходящий сосуд;

- опускают корпус ротора в раствор до нанесенной отметки, регулируя глубину погружения платформой, и затягивают стопорный винт, чтобы зафиксировать это положение;

- подключают вискозиметр к электросети;

- устанавливают переключатель скорости в положение “STIR” (перемешивание) несколько секунд;

- устанавливают переключатель скорости в положение 600 об/мин;

- через несколько секунд, когда показатели на шкале достигнут постоянного значения, совмещают на одном уровне шкалу с риской и записывают как показания при 600 об/мин;

- устанавливают переключатель скорости в положение 300 об/мин и фиксируют показание прибора.

Пластическую вязкость _пл, сПз, вычисляют по формуле:

_пл = ₆₀₀ - ₃₀₀ , (4.42)

где: j₆₀₀, j₃₀₀ - значения углов поворота шкалы вискозиметра при частотах вращения гильзы, соответственно равных 600 и 300 мин^-1, град.

Динамическое напряжение , дПа, сдвига вычисляют по формуле:

 = ( ₃₀₀ - _пл )  4,8 (4.43)

где: ₃₀₀ - показания прибора при 300 об/мин;

_пл - пластическая вязкость;

4,8 - коэффициент пересчета фунт/100 футов² в дПа.

Кажущуюся вязкость, _к, сПз, (или эффективную вязкость при 600 об/мин) вычисляют по формуле:

_к = ₆₀₀ / 2, (4.44)

Если показания прибора требуется снимать при всех значениях скорости вращения ротора, замеры всегда начинают от больших значений скорости вращения к меньшей.

В нашей стране результаты отсчетов при тех же частотах вращения гильзы вискозиметра ВСН-3 (300 и 600 мин^-1) используют для приближенной оценки значений показателей реологических свойств промывочных жидкостей в процессе бурения. Используемые при этом расчетные формулы имеют следующий вид:

- для вязкопластичных промывочных жидкостей

, Па с	(4.45)
, Па	(4.46)

где К₁, К₂, К₃ –константы, зависящие от упругости пружины вискозиметра.

- для псевдопластичных промывочных жидкостей:

,	(4.47)
,	(4.48)

где С = 1,59×10²/ [1 - (r / R)²]; j₃₀₀, j₀₀ - средний (по 2-3 параллельным измерениям) угол поворота шкалы прибора при частоте вращения гильзы соответственно 300 и 600 мин^-1, град.

Вискозиметры FANN 35A и 35SA имеют шесть частот вращения гильзы (3, 6, 100, 200, 300, 600 мин^-1), a FANN 35A / SR12 и 35SA / SR12 - двенадцать (0,9; 1,8; 3; 6; 30; 60; 90; 100; 180; 200; 300; 600 мин^-1). Основные ха­рактеристики измерительного узла вискозиметров серии 35 аналогичны указанным выше для вискозиметров серии 34. При этом частота 3 мин^-1 используется для определения статического напряжения сдвига после выдержки пробы промывочной жидкости в покое в течение 10 и 600 с, что соответствует стандарту Американского нефтяного института (API). Максимальная тем­пература промывочной жидкости, исследуемой с помощью вискозиметров серии 35, может достигать 93,3°С. Нагрев пробы промывочной жидкости до требуемой температуры осуществляется непосредственно в стакане вискозиметра с помощью специального съемного нагревательного блока.

Вискозиметр FANN 70 НТНР служит для определения реологических и структурно-механических свойств промывочных жидкостей при более высо­ких температурах (до 260 °С) и давлениях до 20 МПа.

Совокупность значений, полученная по результатам реометрических измерений с помощью того или иного ротационного вискози­метра, может быть аппроксимирована любой из известных реологических моделей, описывающих связь t₀ = t(g).