Реовискозиметр Советский патент 1982 года по МПК G01N11/10 

I

Изобретение относится к приборам для изучения коллоидных систем и структурированных растворов, в частности их вязкости.

Известен глубинный вискозиметр, содержащий отрезок калиброванной трубы, внутри которой расположен шарик, регистратор и механизм перемещения

шарика 1.

Однако устройство не позволяет изменять нагрузку, действующую на падающее тело.

Известен реовискозиметр Хепплера, в котором измерительный шар соединен со стержнем, подвешенным на одном конце коромысла, опирающегося на призму. Вся система уравновешена контргрузом. Дополнительные грузы уложены на серьги коромыслаГ2.

Недостатком этого прибора является невозможность работы при давлениях, отличных от атмосферного. Для исследований нефти при пластовых давлениях он не пригоден.

Цель изобретения.- создание реоJ вискозиметра для определения вязкости структурированных жидкостей, например нефти,при давлениях и температурах, соответствунзщих пластовым условиям.

Указанная цель достигается тем, что набор грузов расположен в камере, отделенной от измерительной камеры буферной емкостью и противодиффузными шайбами, при одинаковом давлении во всей системе.

На чертеже приведена конструкция реовискозиметра.

Реовискозиметр состоит из измерительной камеры 1, соединенной с буферной емкостью 2 и газовой камерой 3. В камере 1 расположены измерительный шар , насаженный на шток 5. 20 проходящий через шайбы 6. Подбор зазора между шайбами 6 и итоком 5 производят так, чтобы скорость истечения жидкости, вытесняемой штоком, в этом зазоре была меньше скорости 39 течения жидкости между шаром t и стенками камеры 1. Возникающее в шайбах добавочное сопротивление учитывается калибровочной константой прибора. В камере 3 размещен набор грузов 7, удерживаемых стопорами 8. Ниж ний груз жестко соединен со штоком 5 и образует с ним исходный вес всей подвижной системы реовискозиметра. Верхняя часть штока 5 проходит через центрирующую шайбу 9 и несет на себе индикаторный шар 10. Измерительный пробег шара 10 ограничен катушками 11 индуктивности. Для возврата в исходное положение подвижной сист Ыы реовискозиметра служит цанга 12 и штырь 13. Для 3arpy3Kit и разгрузки реовиско зиметра исследуемой пробой и газом при требуемом давлении служат венти ля 14-16. Работа реовискозиметра протекает следующим образом. Работа реовискозиметра протекает следующим образом. Набор пробы исследуемой жидкости (нефти). Исходное положение реовискозимет ра - измерительная камера 1 вверху, вентиль 14 открыт, цанга 12 и штырь 13 разъединены, дополнительные грузы 7 закреплены стопорами 8. В этом положении реовискозиметр через вентиль 16 заполняют водой, вытесняя содержащийся в нем воздух через вентиль 14 и термостатируют. Затем вентиль 14 закрывают и дополнительной подачей воды создают в пр боре требуемое давление, например пластовое. Закрыв вентиль 16, через вентиль 14 в измерительную камеру в дят исследуемую жидкость нефть пр требуемом давлении. Воду, заполняющую камеру 1 и буферную емкость 2 удаляют через вентиль 15 до появления из него исследуемой жидкости. После некоторой промывки камеры 1 и буферной емкости 2 исследуемой жидкостью закрывают вентиля 14 и 15 Реовискозиметр переворачивают измерительной камерой вниз, подсоединяют вентиль 1б к линии сжатого газа (азот или гелий), открывают его и через вентиль 15 удаляют воду из газовой камеры 3 при требуемом давлении. Продув камеру 3, завершают термостатирование прибора, стабилизируют давление и приступают к определению вязкости. Буферная емкость 2 и шайба 6 предназначены для снижения диффузионного обмена компонентами между газовой фазой в камере 3 и исследуемой жидкостью в камере 1 на время, достаточное для определения вязкости. Для этой же цели в качестве газа применяют азот или гелий, имеющие низкие коэффициенты растворимости. Скорость диффузии прямо пропорциональна площади контакта между фазами. Поскольку площадь зазора между шайбами 6 и штоком 5 в сотню раз меньше площади поперечного сечения измерительной камеры 1, соответственно снижается и скорость проникновения газа через верхнюю шайбу в буферную емкость, а затем через нижнюю шайбу из буферной емкости в камеру 1. Опыт показал, что в течение 1-1,5 ч Заметного обогащения исследуемой пробы газом не происходит. Освободив нижний стопор 8, дают возможность подвижной системе виско,зиметра опускаться вниз. Отсчет времени прохождения шаром 4, мерной дистанции производят с помощью стального шара 10 и катушек 11 индуктивности. Зафиксировав время, штырь 13 вводят в зацепление цанги.12 и возвращают подвижную систему реовискозиметра в исходное положение. Уточнив время движения измерительного шара 4 с исходным постоянным грузом, повторяют замеры вязкости с последовательным наложением остальных грузов. Расчет величины вязкости и определение константы прибора производят известным методом с использованием известных формул. Если исследуемая жидкость не имеет структуры, показатель вязкости остается постоянным независимым от нагрузки измерительного шара. При наличии структуры, вязкость изменяется с изменением нагрузки. Уменьшение трения в центрирующей шайбе 9 до допустимого уровня достигается изготовлением ее из материала с малым коэффициентом трения, например из фторопласта. Реовискозиметр позволяет определить вязкость как неньютоновских, так и структурированных жидкостей при давлениях, отличных от атмосферного.

Прибор особенно необходим при исследовании реологических свойств газонасьпценных нефтей в условиях их залегания в недрах, т.е. при температуре и давлении пласта.

Формула изобретения

Реовискозиметр, содержащий камеру, в которой расположен измерительный шар со штоком, снабженным набором грузов,отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений структурной вязкости жидкостей при повышенных температуре и давлении, он снабжен газовой камерой, отделенной от измерительной камеры буферной емкостью, снабженной противодиффузионными шайбами, причем участок штока измерительного шара с набором грузов расположен в газовой камере.

10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР f . кл. G 01 N П/10, 1972.

2. Патент ФРГ кл. 42 В 7/02, 5 № опублик. 19б8г. (прототип),

12 Ю