中国石油大学  油田化学  实验报告 实验日期：    2014.12.11      成绩：    班级：石工            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. 掌握六速旋转粘度计的使用方法。 2. 掌握怎么样来判断泥浆的流型及对应流变参数的计算方式。 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，一定剪切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。 流变曲线是指剪切速率和剪切应力的关系曲线。根据曲线的形式，它可大致分为牛顿型、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： =η·D 宾汉模式反映的是塑性液体，其数学表达式为： = 0 +ηp·D 指数模式反映的是假塑性流体，其数学表达式为： =K·D n  或 Lg =lgK + n·lgD 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 1． 仪器  ZNN-D6型旋转粘度计、高速搅拌器；    2. 药品 350ml水、500ml泥浆。 四.实验仪器使用要点 1.检查好仪器，要求； ①粘度计刻度盘是否对零。若不对零，可松开固定螺钉调零后再拧紧。 ②检查粘度计的同心度。非常快速地旋转时，外筒不得有偏摆。 ③检查高速搅拌机的搅拌轴是否偏摆。若偏摆，则不再使用。 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。 将待测泥浆高速搅拌10min后，把水换成待测泥浆，按四-2的方法操作，分别记录各转速下的读数。 泥浆剪切应力 与粘度计读数?对应关系： =0.511 ?，单位：Pa。 4.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。 6.数据处理 计算钻井液的流变参数、绘制流变曲线并确定泥浆的流变模式。 表1 六速旋转粘度计测泥浆的流变曲线数据记录表 项目n ?600 Φ300 Φ200 Φ100 ?6 Φ3 基浆Φ 31.0 20.0 16.0 11.9 5.5 4.0 剪切应力τ/Pa 15.841 10.22 8.176 6.0809 2.8105 2.044 剪切速率D/s 1021.8 510.9 340.6 170.3 10.218 5.109               以第一组(?600)数据为例：  剪切应力：        τ=0.511×Φ=0.511×31=15.841（Pa） 剪切速率：        D=1.703×n=1.703×600=1021.8（s-1） 图1 剪切应力与剪切速率的流变性曲线（线性拟合） 实验曲线不过原点，因此不是牛顿模式。 根据实验数据绘制τ-D流变曲线,对数据来进行线，线性拟合的效果不好，大量的数据点偏离拟合后的直线，因此该实验中流变模式不符合宾汉模式。 图2 剪切应力与剪切速率的流变性曲线（幂数拟合） 根据实验数据绘制τ-D流变曲线,对数据来进行幂数拟合，得到图2，幂数拟合后流变曲线并不全部符合有屈服值的幂律模式的流变曲线模式，因此该实验中流变模式不符合幂数模式。 因此绘制τ1/2-D1/2流变曲线的流变性曲线可得流变曲线基本符合卡森模式的流变曲线模式，因此流体可以看作为理想流体。 7.实验总结 通过本次实验，我学会了六速旋转粘度计的使用方法，了解了通过六速旋转粘度计获得流体的流变参数，并通过流变参数绘制泥浆的流变曲线、判断泥浆的性质，既通过实验巩固了理论课程中的学习内容，也加深自己对流变模式更为直观的理解，受益匪浅。

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