SU1092379A1 - Устройство дл определени реологических характеристик в зко-пластичных сред - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ СРЕД, содержащее последовательно соединенные cHcijeMH капилл ров, кажда  из которых состоит из одинаковых параллельных пар последовательно соединенных капилл ров разной длины и одинакового внутреннего диаметра с противоположным расположением длинного и короткого капилл ров в каждой паре, причем радиус капилл ров первой системы больше радиуса капилл ров второй на величину одной четвертой степени отношени  разности длин длинного и короткого капилл ров этих систем, и два дифманометра, подключенные к межкапилл рным камерам обеих систем капилл ров , выходы которых соединены с измерител ми разности сигналов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности его работы , оно дополнительно снабжено блоком умножени , подключенным между дифманометром первой системы капилл ров и одним из измерителей разнос-«g ти сигналов, с коэффициентом, равным (Л произведений отношений радиусов капилл ров первой и второй систем капилл ров и разностей длин длинного и короткого капилл ров второй и первой системы капилл ров.

Description

со го

00

со Изобретение относитс  к устройствам дл  определени  реологических характеристик в зкопластичных сред, например буровых растворов и может найти, применение дл  исследований или промышленного контрол  и автоматического регулировани  реологичес ких свойств этих сред. Известен капилл рный вискозиметр состо щий из задатчика расхода, двух капилл ров одинакового внутреннего диаметра, но разной длины, двух дифманометров и двух вторичных приборов 1. По полученным данным о перепадах давлени  на двух капилл рах и расходах среды, протекающей по ним, расчетным путем определ ют пластическую в зкость и предельное напр жение сдвига в зко-пластичных сред. Надеж ность измерени  таким вискозиметром низка , так как требуетс  ручна  обработка экспериментальных данных. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  пластической в зкости и предельного напр жени  сдвига в зкопластичных сред, содержащее задатчик посто нного расхода, три последовательно, соединенные системы капилл ров, кажда  из которых выполнена в виде параллельных одинаковых пар последователь но соединенных капилл ров одинакового внутреннего диаметра, но разной длины с противоположным расположением длинного и короткого капилл ров. Диаметры капилл ров в разных системах разные. Радиус капилл ров первой системы капилл ров больше радиуса ка пилл ров второй на величину отношени  разностей длин длинного и короткого капилл ров этих систем в степени одна четверта . Радиус капилл ров третьей системы капилл ров больше радиуса капилл ров второй на величину отношени  разностей длин длинного и короткого капилл ров этих систем. Показани  вторичного прибора, подключенного к измерителю разности си налов между первой и второй система ми капилл ров, соответствуют значени м предельного напр жени  сдвига, а показани  вторичного прибора, под ключенного к измерителю разности сигналов между второй и третьей сис темами капилл ров соответствуют зна чени м пластической в зкости исследуемой среды С 2 . Применение трех однотипных систе капилл ров в известном устройстве обуславливает его конструктивную сложность, уменьшающую надежность измерени  реологических характеристик в зкопластичных сред. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности его работы. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее две последовательно соединенные системы капилл ров, кажда  из крторых состоит из одинаковых параллельных пар последовательно соединенных капилл ров разной длины и одинакового внутреннего диаметра с противоположным расположением длинного и короткого капилл ров в каждой паре, причем радиус капилл ров первой системы больше радиуса капилл ров второй на величину одной четвертой степени отношени  разности длин длинного и короткого капилл ров этих систем, и два дифманометра, подключенные к межкапилл рным камерам обеих систем капилл ров, выходы которых соединены с измерител ми разности сигналов, дополнительно снабжено блоком умножени , подключенным между дифманометром первой системы капилл ров и одним из измерителей разности сигналов , с коэффициентом, равным произведению отношений радиусов капилл ров первой и второй систем капилл ров и разностей длин длинного и короткого капилл ров второй и первой систем капилл ров. Устройство позвол ет надежно измер ть реологические характеристики в зкопластичных сред. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство дл  определени  реологических характеристик состоит из двух последовательно соединенных систем капилл ров. Перва  система капилл ров ограничена входной 1 и выходной 2 камерами, а втора  - входной и выходной камерами 3 и 4. Короткие капилл ры 5 и б и длинные 7 и 8 соединены в первой системе капилл ров межкапилл рными камерами 9 и 10, во второй системе капилл ров короткие капилл ры 11 и 12 и длинные капилл  ры 13 и 14 соединены межкапилл рными камерами 15 и 16. К межкапилл рным камерам 9 и 10 подключен дифманометр 17, а к межкапилл рным камерам 15 и 16 - дифманометр 18. Выход последнего соединен с измерителем разности сигналов 19 и 20, а выход дифманометра 17 - с измерителем разности сигналов 19 и через блок умножени  21 - с измерителем разности сигналов 20. К измерител м разности сигналов 19 и 20 подключены вторичные приборы 22 и 23. Устройство работает следующим образом . При посто нном расходе в зкопластична  среда непрерывно прокачиваетс  через две системы капилл ров. Перепады давлени , возникающие в межкапилл рных камерах 9 и 10 первой системы капилл ров и в межкапилл рных камерах 15 и 16 второй системы капилл ров, измер ютс  соответственно дифманометрами 17 и 18. Измеритель разности сигналов 19 формирует сигнал, пропорциональный предельному напр жению сдвига исследуемой среды, а его величина регистрируетс  вторичным прибором 22. Одновременно выходной сигнал дифманометра 17 блоком умножени  уменьшаетс  на величину произведени  отношений радиусов капилл ров первой ивторой систем капилл ров и разностей длин длинного и короткого капилл ров вто рой и первой систем капилл ров. Измеритель разности сигналов 20 вычитает преобразованный блоком умножени  выходной сигнал дифманометра 17 из выходного сигнала дифманометра 18 и вырабатывает сигнал, пропор циональный пластической в зкости ис следуемой среды. Показани  вторично го прибора 23 соответствуют величине пластической в зкости. При течении в зкопластичной среды по капилл ру радиусом R длиною Р с расходом И на нем возникает перепад давлени , определ емый из уравнени  p -§|l-г4i.1 - пластическа  в зкость; ffl- предельное напр жение сдви га; - дополнительные потери дав лени  от входовых и конце вых эффектов на капилл ре На основании выражени  1 определ ют перепады давлени  на последо вательно соединенных капилл рах 5 и. 7 радиусом К ,, 1 1 . . о f . мпч /о I 8Qe fg, э-P.., где р, р - давление во входной 1 и выходной 2 камерах с ответственно; р - давление в межкапилл р ной камере 9; расход среды в капилл  рах 5 и 7; РК/АР потери давлени  на вхо де и выходе капилл ров 5 и 7 соответственно. Вычита  уравнение (2J из (3), на ход т давление в межкапилл рной камере 9, учитыва , что ввиду равенст ва гидродинамических сопротивлений ЛР« .ЛР, Г-й)(. Так как радиусы капилл ров в каждой системе капилл ров одинаковы. а длины капилл ров в противоположных плечах моста также одинаковы, то давление в межкапилл рной камере 10 определ етс  аналогично . .f-l.±S1 р -(-:iLi + z./e -t J 3Rj(%4) Разность.давлений в межкапилл рных камерах 9 и 10, измер ема  дифманометром 17, равна p.- oH-Sr f)(v4) Таким образом, на др-, не вли ют входовые и концевые эффекты, атакже давлени  питани  р и р- (они взаимно скомпенсированы ). По аналогии с выражением (41 разность давлений, измер ема  дифманометром 18 в межкапилл рных камерах 15 и 16 второй системы капилл ров, равна /ваг 9 РгР. дГЧ-) где R радиус капилл ров второй системы; 1д - длина капилл ров 14 и 13; 1 - длина капилл ров 11 и 12. Согласно изобретению радиусы ка- . пилл ров в системах капилл ров предлагаемого устройства св заны соотношением : /R, 14 «A-V ( 1 Учитыва  соотношение (б, разность выходных сигналов дифманометров 17 и 18, формируема  измерителем 19, равна е. -е.. А- ,-р,-р...л Следовательно, при заданных конструктивных характеристиках капилл ров устройства вторичный прибор 22 отражает значени  предельного напр жени  сдвига исследуемой среды. Согласно изобретению выходной сигнал дифманометра 17 др умножаетс  на коэффициент Р, А -. I/ - . г 2 /д. . Р I в °1 К а - 11, 2 1 i А вычитаетс  из выходного сигнала дифманометра 18. Эта разность формируетс  на измерителе 20 и равна .)Из уравнени  (9) следует, что при стабилизированном расходе среды вы5 ,1092379

ходной сигнал измерител  20 пропорци-и обладает упрощенной конструкцией за

онален пластической в зкости.с;чет применени  лишь двух систем каАнализ уравнений (7 и О) показы-пилл ров,

вает, что при заданном соотношении Применение устройства в системах

геометрических размеров капилл ров инепрерывного контрол  и автоматичесзаданном согласно признакам изрбре- кого регулировани  свойствами буротени  коэффициенте v8l перепады дав-вых растворов позвол ет иметь в цирлени  apj и 4Р« определ ют парамет-кул ционной системе буровой раствор

ры 1 и fg исследуемой среды.с необходимыми по услови м бурени 

Таким образом, устройство обеспе-реологическими характеристиками, чивает непосредственное и непрерыв- ОЭто, в свою очередь, позвол ет также нов измерение предельного напр же-достичь более высоких скоростей прени  -сдвига и пластической в зкостиходки скважины.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ СРЕД, содержащее две последовательно соединенные системы капилляров, каждая из которых состоит из одинаковых параллельных пар последовательно соединенных капилляров разной длины и одинакового внутреннего диаметра с противополож- ным расположением длинного и короткого капилляров в каждой паре, причем радиус капилляров первой системы больше радиуса капилляров второй на величину одной четвертой степени отношения разности длин длинного и короткого капилляров этих систем, и два дифманометра, подключенные к межкапиллярным камерам обеих систем капилляров, выходы которых соединены с измерителями разности сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его работы, оно дополнительно снабжено блоком умножения, подключенным между дифманометром первой системы капил- _о ляров и одним из измерителей разнос- $g ти сигналов, с коэффициентом, равным произведений) отношений радиусов капилляров первой и второй систем капилляров и разностей длин длинного и короткого капилляров второй и первой системы капилляров.

   SU ,,1092379