鉆井液流變參數(shù)的測(cè)定

鉆井液流變參數(shù)包括表觀粘度、塑性粘度、動(dòng)切應(yīng)力（屈服值）、初切、終切、流性指數(shù)（反應(yīng)鉆井液非牛頓性質(zhì)的強(qiáng)弱，一般鉆井液的n值小于1，n越小則非牛頓性越強(qiáng)，觸變性越大，鉆井液的n值范圍一般在0.70~0.45之間）、稠度系數(shù)（反應(yīng)鉆井液的稀稠程度）、水眼粘度(極限高剪切粘度)、卡森動(dòng)切力等。以上參數(shù)可用范氏六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定。

ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)：鉆井液處于兩個(gè)同心圓筒間的環(huán)形空間內(nèi)，通過變速傳動(dòng)外轉(zhuǎn)筒以恒速旋轉(zhuǎn)，外筒轉(zhuǎn)通過被測(cè)液體作用于內(nèi)筒上產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使同扭簧連接的內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)了一個(gè)相應(yīng)角度，依據(jù)牛頓定律，該轉(zhuǎn)角的大小與液體的粘度成正比，于是液體粘度的測(cè)量轉(zhuǎn)為內(nèi)筒轉(zhuǎn)角的測(cè)量。反應(yīng)在刻度盤的表針讀數(shù)，通過計(jì)算即為鉆井液粘度、切力。測(cè)量部分由扭力彈簧組件、刻度盤組件、內(nèi)外筒組成，支架部分采用托架升降，不須停機(jī)即可換檔，

技術(shù)規(guī)格：六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)粘度測(cè)量范圍：對(duì)牛頓流體0~300mPa.s

                                                                    對(duì)非牛頓流體0~150mPa.s

一、六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)開機(jī)前的檢查和校驗(yàn)

1．接通電源，指示燈亮，檢查儀器是否漏電。

2．檢查儀器是否水平。

3．用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)筒5小格，檢查儀器轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈敏。轉(zhuǎn)動(dòng)一小格來(lái)回?cái)[動(dòng)5次以上則為靈敏，不擺動(dòng)則儀器不能使用，需檢查修理。

4．夏日將儀器用3r/min或6r/min轉(zhuǎn)動(dòng)3min，冬天轉(zhuǎn)動(dòng)5min，同時(shí)檢查儀器運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，轉(zhuǎn)速是否恒定。

5．用600r/min檢查儀器是否擺動(dòng)，外筒發(fā)生明顯擺動(dòng)時(shí)，可改變外筒卡口方向和擰緊外筒。

6．以300r/min轉(zhuǎn)動(dòng)，檢查刻度盤指針零位是否擺動(dòng)，如指針不在零位，應(yīng)根據(jù)儀器說明書進(jìn)行校檢合格。

二、測(cè)定

1．儀器校驗(yàn)檢查好后，將被測(cè)鉆井液用漏斗粘度計(jì)篩網(wǎng)過濾，然后加溫至所需溫度略高，加溫同時(shí)進(jìn)行攪拌10min以上。在井場(chǎng)測(cè)量時(shí)，應(yīng)盡可能減少取樣所耽擱的時(shí)間（如有可能應(yīng)在5min內(nèi)），且測(cè)量時(shí)的鉆井液溫度應(yīng)盡可能接近取樣處的鉆井液溫度(溫度差不要超過6℃)。在報(bào)表上應(yīng)注明取樣位置。 

2．將樣品注入到樣品杯內(nèi)至刻度線處（350mL），立即置于托盤上，上升托盤使杯內(nèi)液面剛好達(dá)到轉(zhuǎn)筒刻度線處。

3．測(cè)量并記錄鉆井液的溫度。

4．使轉(zhuǎn)筒在600r/min轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，待表盤上的讀數(shù)值恒定（所需時(shí)間取決于鉆井液的性能）后，讀取并記錄600r/min時(shí)表盤讀值。按相同方法分別測(cè)定并記錄300r/min、200r/min、100r/min、6r/min、3r/min時(shí)在表盤上的讀值。

5．將鉆井液樣品在600r/min下攪拌10s鐘。停止攪拌后將鉆井液樣品靜置10s鐘，測(cè)定3r/min轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)后的最大讀值，以Pa為單位計(jì)算初切力（10s切力）。

6．將鉆井液樣品在600r/min下攪拌10s，而后使其靜置10min，測(cè)定3r/min轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)后的最大讀值，以Pa為單位計(jì)算終切力（10min切力）。

7．測(cè)試完畢，關(guān)閉電源，松開托盤，移走樣品杯。

8．輕輕左旋卸下外轉(zhuǎn)筒，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)垂直向下用力取下內(nèi)轉(zhuǎn)筒（一般不用取下內(nèi)轉(zhuǎn)筒，直接用清水毛刷清洗）。

9．清洗儀器并擦干，上好內(nèi)外筒。

三、計(jì)算

初切（G10 s）=0.5Φ3                           (Pa)

終切（G10 min）=0.5Φ3                         (Pa)

表觀粘度(AV)＝1/2（Φ600）                    (mPa.s)

塑性粘度(PV)＝Φ600－Φ300                    (mPa.s)

動(dòng)切應(yīng)力(YP)＝ (Φ300－PV) /2                    (Pa)

假塑性流體：流性指數(shù)(n) ＝3.322lg（Φ600/Φ300）

稠度系數(shù)(K) ＝0.511[Φ300/(511)ⁿ]                 (Pa.sn )

    水眼粘度(η∞)＝｛1.20(Φ600^1/2-Φ100^1/2)｝²       (mPa.s)

     卡森動(dòng)切力(τc)＝｛15.6(Φ100^1/2－Φ600^1/2)｝²×10^-3   (Pa)

四、注意事項(xiàng)

1．測(cè)量時(shí)旋轉(zhuǎn)筒的刻線一定剛好被被測(cè)鉆井液淹完。切力測(cè)定是3r/min轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最大值。

2．注入樣品量與測(cè)頭浸泡深度必須嚴(yán)格控制，否則由于測(cè)頭的“邊界效應(yīng)”會(huì)使測(cè)定結(jié)果錯(cuò)誤。

3．需卸內(nèi)外筒時(shí)，應(yīng)輕輕卸下，切忌碰撞或用力過猛。清潔內(nèi)筒時(shí)用手指堵住錐孔，以免贓物和液體進(jìn)入腔內(nèi)。

4．由于內(nèi)外筒的間距很小，大的固相顆粒和較大的氣泡會(huì)干擾測(cè)定，大量小氣泡的存在會(huì)使測(cè)定結(jié)果失真。因此，在測(cè)定前要進(jìn)行消泡，必要時(shí)可加入消泡劑。

5．測(cè)定時(shí)必須是從高速到低速依次進(jìn)行，不能顛倒。對(duì)多數(shù)鉆井液，特別是觸變性較大的鉆井液，按不同次序測(cè)定的結(jié)果是不重復(fù)的。