Устройство для определения пластической вязкости вязко-пластичных сред Советский патент 1985 года по МПК G01N11/08 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике, а именно к каг1илляр1 ой вискозиь етриу1 и может найти применение для определения пластической вязкости вязкопластичн сред, в частности буровых растворов Известен капиллярнь Й вискозиметр состоящий из двух иоследовательно соединенмых каиилляров одинакового диаметра, но различной длины, двух дифманометрон, измеряющих перенад давления на каждом из каиилляров пр прока ивании исследуемой среды но капиллярам при различных расходах среды. Пластическую вязкость опреде ляют по разности выходных сигналов дифманометров расчет 1ьм путем lj . Однако такой вискозиметр имеет невысокую точность измерения, а так же не обеспечивает непосредственное измерен1-1е пластической вязкости среды Наиболее близко к изобретению устройство ДJЬЧ измерения пластической вязкости, содержащее задатчик nocToHHHoio расхода, систему капилляров различного диаметра, включенHbix в схему гидродинамиг еского мосVa, в противоположных плечах которо го разме1дены капилляры одинакового диаметра и длины, а смежные плечи моста соединенна посредством мелскапи лярных камер, к которым подключен дифманометр 2J . Известное устройство позволяет непосредственно измерять пластическую вязкость вязкопластичной срецы, однако не обеспечивает достаточной точности измерения из-за влияния на результат измерения концеврлх эффектов капилтляров. Цель изобретен.ия - повышение точ ности измерения пластической вязкос ти путем устранения в:т;-1яния концевы эффектов гсапилляров. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определен пластической вязкости иязкопластичных сред содержащем задатчик посто янного расхода, систему капилляров разли пгого диаметра, включенных в схему гидро;1инаиического моста, в противоположньк плечах которого раз мещены капилляры о;1,инакорого диамет ра и длины, а смежные плечи моста соединены посредством м жкапиллярнь Х камер, к которым подключен дифманометр, дополнительно 1 .ое из протппопо. плсч моста после довательно включен капилляр с одинаковым диаметром, равным диаметру капилляра в смежном плече, и с длиной, при которой отношение разности длин капилляров мены1:его диаметра к разности длин капилляров большего диаметра равно отношению меньшего диаметра капилляров к большему. Указанное соединение капилляров обеспечивает полную компенсацию потерь давления на концах капилляров и TteM самым устраняет cncTGfraтическую погреш1гость измерения пластической вязкости от. концевых эффектов капилляров. На чертеже показана при} ципиальная схема устройства для определения пластической вязкости. Устройство состоит из задатчика 1 постоянного расхода, системы капилляров, ограниченных входной 2 и выходной 3 камерами, между которыми заключены две параллельн()1е ветви капилляров; одна из них состоит из последовательно соединенных канилляров 4 и 5 большего диаметра и капилляров 6 и 7 меньшего диаметра, а вторая - из последовательно соединенных жапилляров 8 и 9 больпюго диаметра и капилляров 10 и 11 меньшего диаметра. .Мелсду капиллярами 6 и 5 и между капиллярами 10 и 9 включены соответственно межкапиллярные камеры 12 и 13, которые соединены с дифманометром 14. К последнему подключен вторичный прибор 15. Длины капилляров 4 и 9, 6 и 11, 5 и 8, 7 и 10 попарно равны, причем отношение разнос ти длин капилляров 6, 7, 10 и 11 меньшего диаметра к разности длин капилляров 4, 5j 8 и 9 большего диаметра равно отношению меньшего диаметра капилляров к большему. Между капиллярами 4иб, 5и7, 8и10, 9и11 могут быть также включены межкапиллярные камеры. Устройство работает следующим об-. разом. Исследуемая среда прокачивается по капиллярам сис-темы с ттомощью заатчика постоянного расх(;да 1 . Ввиду равенства гидравлических сопротивлен}ш последовательно соединен ых гсапиляров 4, 6, 5 и 7 и 8, 10, 9 и 11, а также 1идравлических сопротивлений амер 12 и 13 через каждую из паралельных ветвей капилляров протекает одинаковое количество жидкости.

31140006Л

При течении среды по капиллярам 4 и 6 на иго: возникает перепад давления

Р - Р - fJJSlQ + 16 1 + др 4- /12Ш + li 12-1 f + лР (1)

м 2 - Vйо4 ТвГ1 Ч UD 3 D Р +

с-75

а при течении среды по капиллярам эй/

- (Т5 Н- ( Т . ( -давление в камерах 2 где Р, РЗ D и 3 соответственно; -диаметр капилляров 4, 5, 8 и 9; D - диаметр капилляров6, 7, 10 и 11; i - длина капилляров 4 и 9; 2 - длина кап1шляров 5 и 8; , - длина капилляров 7 и 10 .I длина капилляров 6 и 11; (2 - пластическая вязкость; CQ - предельное напряжение сдвига; 1Г/128ТО 16 lIoW., л+f n lirDT- 1/ UD Аналогично 1Г./1 2 L U определяется давление ,i.)(v.,).(J)(t;-«; p,.j 3) г Р,.ьД &Р 5йР| потери давления от концевых эффектов капилляров 4, 6, 5 и 7 соответственно;Р. - давление в межкапиллярной камере 12; Q - расход среды в капилляре. Поскольку диаметры капилляров 5 4 равны, а диаметр капилляра 6 ран диаметру капилляра 7, и расход еды в капиллярах 4, 5, 6 и 7 единайР,, вый, то и iiP, ,, а На основании (1) и (2) давление межкапиллярной камере 12 ракно 16 ;JoWj ji4. + Р + pi (3) 3 D)H i2) + i, + t-.j uj в .межкапиллярной камере 13 128( + Л отношение большего диаметра капилляров к меньшему равно отношению длин длинного и короткого капилляров. Перепад давлений, измеряемый в межкапи лярных камерах этого устройства,равенАР, - &Р длина и диаметр длинного и короткого капилляров соответственоп;йРу., потери давления от концевы эффектов на длинном и коро ком капиллярах которые завися от свойств и расхода прокачиваемой среды а также от диаметров капилляров. Как видно из (7), результат измерения пластической вязкости содержит систематическую погрешность от разни цы потерь давления на концевые эффекты капилляров различного диаметра которая достигает, например, для буровых растворов 5% и более. В описан ном устройстве эта разнип.а полностью скомпенсирована, что позволяет повысить точность измерения на 5%, Вь сокая точность измерения пластической вязкости проста и возможность записи определяемого параметра обеспечивают успешное применение предлагаемого устройства в нефтяной и нефтехимической отраслях промышленности. Применение устройства в тех «; ; огических процессах позволит не только контролировать качество среды, но и регулировать пластическую вязкость с целью получения среды с задапньши технологическими свойствами. Измерение пластической вязкости, кроме того, может быть использовано для получения информации о состоянии дисперсных систем, HanpiiMep их дисперсности,-что позволит повысить технико-экономические показатели производства, а следовательно получить экономический эффект от его применения. Применение устройства в процессах бурения, например, обеспечивает получение технико-экономического эффекта за счет непрерывного контроля пластической вязтсости, что позволяет целенаправлен 1о регулировать реологические свойства буровьгх растворов и тем самым уменьшить затраты bta их приготовление и обработку.

УСТРОЙСТВО ЦШ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ СРЕД, содержащее задатчик постоянного расхода, систему капилляров различного диаметра, включенных в схему гидродюгамического моста, в противопололсных плечах которого размещены капилляры одинакового диамет-ра и длины, а смежные плечи моста соединены посредством межкапиллярных камер, к которым подключен дифманометр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности изме-рения путем устранения влияния ICOHцевых эффектов капилляров, дополнительно в каждое из противоположных плеч моста последовательно включен капилляр с одинаковым диаметром,.равным диаметр капилляра в смежном плече, и,с длиной, при которой отношение разности длин капилляров меньшего диаметра к разности длин капилляров большего диаметра равно отношению меньшего диаметра капилляров к больЕгему. iKsA. якаб.