Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Большая часть используемых при бурении нефтяных и га­зовых скважин буровых растворов представляет собой струк­турированные коллоидно-суспензионные или коллоидные систе­мы. В структурированных жидкостях с увеличением скорости течения и разрушением структуры вязкость постепенно умень­шается. Вязкость коллоидных буровых растворов изменяется также и при изменении количества твердой фазы и степени ее дисперсности. Буровые растворы относятся к вязкопластичным жидкостям, т. е. таким, которые начинают течь только при наличии внешнего воздействия, превышающего внутреннее на­пряжение, характеризуемое началом текучести или сдвига.

К основным параметрам таких растворов относятся реоло­гические: предельное статическое напряжение сдвига, характе­ризующее прочность тиксотропной структуры раствора; пре­дельное динамическое напряжение сдвига, характеризующее предел текучести в потоке; эффективная вязкость, характери­зующая полное (прочное и вязкостное) сопротивление бурово­го раствора в потоке; пластическая вязкость, характеризующая вязкостное сопротивление бурового раствора в потоке.

Предельное статическое напряжение сдвига 01 и Эю — наибольшее касательное напряжение, характеризую­щее прочность структуры, образующейся в буровом растворе после 1 и 10 мин покоя.

Эффективная вязкость г]э — коэффициент пропор­циональности между суммой переменной и постоянной состав­ляющих касательных напряжений и градиентом скорости сдви­га. Она характеризует вязкое сопротивление бурового раствора при данной скорости сдвига.

Пластическая вязкость рПл — коэффициент пропор­циональности между переменной составляющей касательных напряжений и градиентом скорости сдвига; от скорости сдвига не зависит. Она характеризует вязкостное сопротивление бу­рового раствора в потоке.

Предельное динамическое напряжение сдви­га то — условная величина, характеризующая предел текучести в потоке бурового раствора.

Ротационный вискозиметр ВСН-3

Для измерения эффективной и пластической вязкости, дина­мического напряжения сдвига пользуются прибором ВСН-3, разработанным СПКБ «Нефтегазпромавтоматика».

Прибор ВСН-3 (рис. 64) состоит из сборного корпуса, из­мерительной системы, привода и пробоотборника для измеряе­мой жидкости. Корпус состоит из кожуха 2, оснований 22, 32, верхней платы 10, нижней платы 1 и крышек 31 и 20. На пла­тах смонтированы все механизмы вискозиметра. В измеритель­ную систему входит измерительный цилиндр 3, закрепленный на оси 8, которая установлена на двух опорах 5 и 12. Для регулирования осевого зазора подпятник опоры 12 закреплен в винте, перемещающемся во втулке 11.

На втулке смонтированы подшипники 7. На наружных обоймах этих подшипников посажена шпиндель-шестерня 9, передающая вращение гильзе 6. На верхней части оси 8 уста­новлена втулка 16, на которой закреплены шкала и один ко­нец измерительной пружины 15. Другой конец пружины за­креплен в винте 14, который перемещается в кронштейне 13.

Привод вискозиметра имеет пять частот вращения: 0,2; 200; 300; 400 и 600 об/мин и состоит из электродвигателя 21, двух­скоростного двигателя 30, муфт обгона 27 и 17, блока шестер­ни 28, шестерен 4, 9, 18, 19, 23, 24, 26, 29 и вала 25.

Для измерения пластической вязкости и предельного ди­намического напряжения сдвига то испытываемая жидкость пе­ремешивается при частоте вращения гильзы 600 об/мин с це­лью разрушения структуры, а затем снимаются устойчивые по­казания углов закручивания шкалы прибора при 600, 400, 300 и 200 об/мин. Устойчивыми считаются углы закручивания, ве­личина которых при вращении гильзы в течение 3—5 мин не меняется.

Ротационный вискозиметр ВСН-3 предназначен для измере­ния пластической вязкости, предельных динамического и ста­тического напряжений сдвига буровых растворов при атмо-

/4 15 /6 П /8 19 20 2!

Рис. 64. Вискозиметр ВСН-3

сферном давлении и температуре до 60 °С. Прибор применяют как в промысловых, так и в лабораторных условиях.

Техническая характеристика

Пределы измерений касательных напряжений сдвига, Па:

для пружины I……………………………………………………………… 0—45

для пружины II…………………………………………………………….. 0—90

Пределы измерений динамической вязкости ньютоновских жидкостей (при 200 об/мин), Па-с:

для пружины I……………………………………………………………… 0,001—0,2

для пружины II…………………………………………………………………………. 0,001—0,4

TOC o "1-5" h z Частота вращения гильзы, об/мин…………………………………………………… 0,2; 200; 300;

400; 600

Максимальный угол поворота измерительного инструмента,

градус……………………………………………………………………………………………. 270

Диаметр, мм:

наружный измерительного элемента………………………………………… 39,62

внутренний гильзы……………………………………………………………………….. 44

Основная приведенная погрешность измерения, %, не бо­лее:

касательных напряжений сдвига…………………………………………………. 4

динамической вязкости………………………………………………………………….. 5

Максимальный угол поворота измерительного элемента,

градус……………………………………………………………………………………………. 270

Погрешность отсчета угла поворота измерительного эле­мента, градус.. ±0,5

Потребляемая мощность, В-А………………………………………………………………….. 65

Питание от сети переменного тока:

напряжение, В…………………………………………………………………………….. 220

частота, Гц………………………………………………………………………………….. 50

Пределы термостатирования исследуемой жидкости, СС 20—60

Габариты, мм………………………………………………………………………………….. 285x205x540

Масса, кг……………………………………………………………………………………………….. 20

Ротационный вискозиметр ВСН-4

Вискозиметр ВСН-4 предназначен для измерения динами­ческой вязкости ньютоновских жидкостей, а также для опре­деления реологических характеристик неньютоновских жидкос­тей (например, буровых растворов, лакокрасочных материалов, нефтепродуктов и т. д.) при температуре до 60 °С. Вискозиметр ВСН-4 разработан СПКБ «Нефтегазпромавтоматика»; по кон­струкции он аналогичен ВСН-3.

Условия его эксплуатации: устойчивость к воздействию

температуры окружающего воздуха от +5 до +50°С; устойчи­вость к воздействию относительной влажности окружающего воздуха от 30 до 80% при температуре 35 °С.

Электрическое питание—сеть переменного однофазного то­ка с напряжением 220 В при отклонении от —15 до +10% и частотой 50 Гц при отклонении от —1 до +1 Гц. Допускается питание от дизельгенераторных установок переменного тока напряжением 220 ±45 В и частотой 50 ±5 Гц по ГОСТ 14169— 79.

Техническая характеристика ВСН-4

0—3200 0,2 и 0—1000 90 255x280x500 20 1,5 300±3; 600±6

Диапазон измерения вязкости,

мПа-с……………………………………..

Частота вращения гильзы, об/мин Потребляемая мощность, В-А. .

Габариты, мм…………………………………

Масса, кг……………………………………….

Погрешность измерения частоты

вращения гильзы, % . Константа А… .

Истинное значение константы А определяется для каждого вискозиметра и заносится в паспорт. Константу А проверяют путем калибровки прибора по ньютоновским жидкостям изве­стной вязкости. Константа А определяется по формуле:

гп мПа-с

Ф ’ градус-мин

где г) — динамическая вязкость ньютоновской жидкости, Па-с; п — частота вращения гильзы, мин^1; ср — угол поворота шка­лы измерительного элемента, градус.

Динамическая вязкость ньютоновской жидкости

Т] = ур

(у — кинематическая вязкость жидкости, Па-с; р — плотность, г/см3).

Калибровка вискозиметра проводится при закрытых отвер­стиях гильзы с использованием ньютоновских жидкостей, обес­печивающих угол поворота шкалы 80—140° при частоте враще­ния гильзы 300—400 об/мин. За величину константы А прини­мается среднее значение из трех измерений. Вискозиметр счи­тается прошедшим испытание, если вычисленное значение кон­станты А соответствует 300 ±3 и 600 ±6.

Основная приведенная погрешность измерения вязкости ньютоновских жидкостей 4%. Дополнительная погрешность из­мерения вязкости от изменения температуры окружающей сре­ды на каждый 10°С не должна превышать 0,3 от основной погрешности; от изменения температуры испытуемой жидкости на каждые ±10°С — 0,2 от основной погрешности; от измене­ния напряжения питания в пределах от 175 до 265 В — 0,3 от основной погрешности.

Вискозиметр в упаковке для транспортирования выдержи­вает воздействие температуры окружающего воздуха от —50 до +50°С; воздействие относительной влажности окружающе­го воздуха от 92 до 98% при температуре +35°С; воздействие транспортной тряски с ускорением 30 м/с2 и частотой ударов от 80 до 120 в 1 мин.

Наработка на отказ вискозиметра должна быть не менее 1000 ч; параметром, по которому определяется отказ, является основная приведенная погрешность. Средний срок службы вис­козиметра не менее 6 лет; предельным состоянием при опреде­лении среднего срока службы считывается неэффективность дальнейшей эксплуатации вследствие частых отказов.

Ротационный вискозиметр ВСН-2М

Вискозиметр ВСН-2М предназначен для измерения динами­ческой вязкости ньютоновских жидкостей и определения реоло­гических характеристик буровых растворов с целью выдачи рекомендации по подбору и регулированию их физико-механи­ческих свойств при бурении нефтяных и газовых скважин в условиях высоких забойных температур. Вискозиметр ВСН-2М разработан СПКБ «Нефтегазпромавтоматика». Его можно применять в лабораториях научно-исследовательских институ­тов и в промысловых лабораториях при бурении глубоких скважин.

Составными частями вискозиметра ВСН-2М являются: из­мерительный автоклав, контейнер, блок управления мощностью нагрева, блок управления двигателя, рама, кожух. Принцип действия прибора основан на измерении сдвиговых напряже­ний в контролируемой среде, расположенной между вращаю­щимся наружным стаканом и измерительным элементом, свя­занным с динамометром-торсионом. Мерой сдвиговых напряже­ний является угол поворота измерительного элемента вокруг своей оси.

На рис. 65 показано устройство вискозиметра. В корпусе автоклава установлен измерительный механизм 3, состоящий из двух коаксиальных цилиндров 1,2. Наружный измеритель­ный стакан (цилиндр) 2 установлен на шпинделе 7. Внутрен­ний измерительный элемент (цилиндр) 1 подвешен на упругой нити из сплава К40НХМ, закрепленной в специальном винте 4. С измерительным элементом жестко скреплена трубка, на которой укреплена шкала. В данной части контейнера укреп­лена игла, которая центрирует измерительный элемент, а в верхней части автоклава установлен резиновый амортизатор для предотвращения колебаний подвесной системы.

Угол закручивания упругой нити отсчитывается по шкале 5 с помощью неподвижной стрелки через смотровое стекло. Для установления шкалы в нулевое положение имеется меха­ническое устройство с поворотными ручками. На оси измери­тельного элемента установлен водяной затвор, предотвращаю­щий выпаривание раствора в свободный объем автоклава. В корпусе автоклава имеется тепловой затвор, представляю­щий собой кольцевую проточку, в которой постоянно циркули-

рует вода. Вода охлаждает близлежащие массы металла, соз­дает нормальные условия для работы уплотнительного кольца, а также деталей и узлов автоклава, расположенных выше теп­лового затвора.

Контейнер прибора имеет нагревательный элемент, змеевик для принудительного охлаждения и специальный карман для установки термопары. Нагрев раствора контролируется и регулируется прибором МВУ6-41. Скорость нагрева устанавли­вается регулятором. Для создания давления используется инертный газ, который подается в автоклав от источника сжа­того газа. Величина давления контролируется манометром.

При определении вязкости привод наружного стакана осу­ществляется от электродвигателя через ведомую часть магнит­ной муфты 6, а при измерении предельного статического на­пряжения сдвйга — от электродвигателя. Контроль частоты

Еращения наружного стакана осуществляется показывающим прибором с помощью тахогенератора. Электрическая схема ротационного вискозиметра ВСН-2М (рис. 66) обеспечивает все необходимые переключения и управление измерительными ор­ганами прибора.

Техническая характеристика

Пределы измерения динамической вязкости

ньютоновских жидкостей, Па-с……………………………. 1—1000

TOC o "1-5" h z Основная приведенная погрешность измерения динамической вязкости, %, не более… ±5

Погрешность измерения давления, %, не бо­лее……………………. 2,5

Температура нагрева, °С……………………………………. 20—200

Погрешность измерения температуры, %, не

более…………………………………………………………………………… 2

Частота вращения наружного стакана, об/мин 0,2; 50—600 Максимальный угол поворота измерительного

элемента, градус…………………………………………………………. 300

Цена деления шкалы измерительного элемен­та, градус…………… 2

Рабочий зазор между коаксиальными цилинд­рами, мм………. 2+0,0385

Параметры питания:

род тока…………………………………………………………… Переменный

-4-22

TOC o "1-5" h z напряжение, В………………………………………………………. 200+^

частота, Гц……………………………………………………………. 50±1

Габариты, мм…………………………………………………………….. 670x540x700

Потребляемая мощность, В-А, не более. . 800

Масса, кг, не более……………………………………………………………. 125

Напряжение 220 В переменного тока через главный выклю­чатель В1 и предохранитель ПР1 поступает на первичную об­мотку трансформатора Тр1. Со вторичных обмоток трансфор­матора Тр1 питание поступает на блок управления главным двигателем Ml. Переключатель В2 обеспечивает включение двигателей Ml и М2 в зависимости от режима. Механически связанный с двигателем Ml тахогенератор М3, нагрузкой кото­рого являются показывающий прибор ИП1 и схема сравнения в цепи обратной связи, позволяет контролировать и стабилизи­ровать частоту вращения Ml в процессе измерения вязкости исследуемых материалов. Предохранитель ПР2 защищает цепь якоря Ml от перегрузок.

Питание к нагревателю ЭН поступает через выключатель ВЗ, предохранитель ПРЗ и блок БН. С помощью блока БН можно регулировать скорость нагрева в широких пределах. Установка, стабилизация и визуальный контроль температуры осуществляются прибором ИП2. В качестве датчика темпера­туры применена термопара ТП1 (градуировка ХК).

Принцип работы блоков обратной связи и БН основан на управлении временем включения тиристора за полупериод пи­тающего напряжения. Схема управления тиристором Д2 соб-

рана на двух транзисторах 77 и Т2. Конденсатор С1 в цепи эмиттера Т1, заряжаясь через резисторы 2 (рис. 67) и 1 (рис. 68), открывает транзисторы 77 и Т2. Эмиттер транзистора Т2 через резистор R4 соединен с управляющим электродом тирис­тора Д2. Импульс тока в цепи эмиттера Т2 открывает тиристор Д2. Цепь питания Т1 и Т2 закорачивается, разряжается, по окончании полупериода тиристор закрывается и цикл заряда С1 повторяется. При изменении времени заряда конденсатора С1 резистором R2 (см. рис. 66), выведенным на панель прибо­ра, величина падения напряжения на нагревателе будет также изменяться.

Блок управления частотой вращения главного двигателя Ml (см. рис. 67) работает аналогично, но для жесткой стаби­лизации установленной частоты вращения введена цепь обрат­ной связи, которая работает следующим образом. Напряжение обратной связи с тахогенератора М3 через цепочку R5, R3, D2

Рис. 67. Электрическая схема блока управления двигателем ВСН-2М

поступает на полевой транзистор 77, где сравнивается с на­пряжением задания, снимаемым со стабилитрона Д4 через цепочку Rl, R4, ДЗ. Разность напряжения обратной связи и задания управляет переходом сток-затвор транзистора 77, ко­торый работает как переменный резистор, включенный в цепь управления зарядом конденсатора С1. Изменяя напряжение, можно в широких пределах регулировать частоту вращения двигателя Ml.

R3 ЗЗк

Перед измерениями прибор устанавливают по уровню. Тум­блеры 16 и 17 (рис. 69) устанавливают в положение «Откл.» (отключено). Пускают воду через трубку 14 в тепловой затвор и заполняют его, для чего открывают вентиль 4 «Промывка». После заполнения водяного затвора протирают насухо измери­тельный элемент. Надевают стакан на шпиндель, контейнер 11 заполняют исследуемым раствором (100 см3) и его подсоединя­ют к автоклаву, вставив в пазы прижимной гайки 10, а затем поворачивают контейнер на 90°. Колодка 12 нагревателя соеди-

Рис. 68. Электрическая схе­ма блока управления скоро­стью нагрева пробы бурово­го раствора ВСН-2М

няется соответствующими штырями контейнера. Термопару 13 вставляют в специальный карман контейнера. Открывают вен­тиль 15 «Давление» и по манометру 9 устанавливают необхо­димое давление, но не более 15 МПа.

Во избежание закипания раствора при нагреве необходимо поддерживать внутри автоклава давление не менее указанно­го ниже.

Температура, °С. . . 120 120—150 150—170 170—200

Давление, МПа…. 0,3 0,6 1,0 1,8

Тумблер 3 устанавливают в положение «Вязкость» и плав­ным вращением рукоятки 5 «Обороты» достигается частота вращения 400—500 об/мин, контроль ведется прибором 8. Стрелка задатчика температуры потенциометра 7 устанавлива­ется на требуемую отметку и включается «Нагрев» 16. Ско­рость нагрева регулируется ручкой 6. После окончания изме­рений снижают давление с помощью ручки 2 и охлаждают контейнер поворотом ручки 1.

Пластическую вязкость и предельное динамическое сопро­тивление сдвига измеряют следующим образом: по достиже-

Рис. 70. Зависимость угла поворота шкалы от частоты вращения стакана для вязкопла­стичных жидкостей

л,

пг

л, об/мин

нии заданной температуры устанавливают частоту вращения 600 об/мин с целью наибольшего разрушения структуры, а за­тем снимают устойчивые показания углов поворота шкалы при нескольких фиксируемых частотах вращения стакана (напри­мер, при 600; 500; 400; 300; 200; 100 об/мин) и составляют таблицу. За устойчивые показания углов закручивания прини­мают углы, величина которых при вращении стакана в течение 5—10 мин не изменяется.

Графическая зависимость угла поворота шкалы от частоты вращения стакана для характерных вязкопластичных жидкос­тей приведена на рис. 70. Пластическая вязкость определяется из выражения

Ь=21.а.

■Ч =

«2— «1 Предельное динамическое сопротивление сдвига

где А и В — константы прибора (приводятся в паспорте); фг — угол поворота шкалы, измеренный при высокой частоте вращения стакана п2, градус; <pi — то же, при меньшей скоро­сти пи градус.

Предельное статическое напряжение сдвига измеряют сле­дующим образом (см. рис. 69). Испытуемый раствор переме­шивают при 600 об/мин в течение 1 мин. Затем ручкой 5 «Обо­роты» выключают перемешивание, тумблер 3 переключают в нейтральное положение. Шкала прибора устанавливается на нулевую отметку. Раствор оставляется в покое на желаемое время (1 мин, 10 мин и др.) для тиксотропного упрочения, пос­ле чего тумблер 3 включают в положение «Сдвиг». Показания шкалы отсчитывают в момент максимальных значений, пред-

шествующих разрушению структуры. Предельное статическое напряжение сдвига

Р=К<Р

{К — величина статического напряжения сдвига, соответству­ющая углу закручивания нити на 1°, приводится в паспорте; Ф — соответствующий угол поворота измерительного элемен­та).

За величины пластической вязкости и предельного динами­ческого сопротивления сдвига принимают среднее значение из трех измерений

Щ 1т0

Ър — » то ср = —,

где г], то — текущие значения, отличающиеся от средней вели­чины не более чем на 5%.

За величину предельного статического напряжения прини­мают среднее значение из двух измерений, отличающихся дру) от друга не более чем на 10%. Реологические характеристики буровых растворов измеряют при открытых отверстиях в ста­кане. Динамическую вязкость всех ньютоновских жидкостей определяют при закрытых с помощью специальных резиновых колец радиальных отверстиях в стакане.

Поскольку константы вискозиметра зависят от размеров из­мерительного элемента и наружного стакана, а также от жест­кости нити, то необходимо периодически проверять константы А, В и К.

Константа В вычисляется из выражения

2я г ’

где R — внутренний радиус наружного стакана, см; г — радиус измерительного элемента, см.

Константа А определяется путем калибровки вискозиметра по ньютоновским жидкостям с известными динамическими вяз­костями при нормальных условиях

A=rn/(f,

где ц — динамическая вязкость ньютоновской жидкости, мПа-с; п — частота вращения стакана, об/мин; ф — угол поворота из­мерительного элемента, градус.

Динамическая вязкость ньютоновской жидкости

ti=vp,

где v — кинематическая вязкость жидкости (определяется по /методике ГОСТ 33—82); р — плотность, г/см3 (определяется денсиметрами с ценой деления 0,001 г/см3).

Калибровка вискозиметра (определение постоянной А) про­водится при закрытых отверстиях наружного стакана с исполь­зованием трех калибровочных жидкостей вязкостью от 0 до 1 Па-с, обеспечивающих угол поворота шкалы 20—30°, 140— 160°, 280—300° при одной из частот вращения наружного ста­кана в пределах 50—600 об/мин. Частота вращения контроли­руется дополнительным тахометром с погрешностью не более 1%. За величину константы А принимается среднее значение измерений, полученное на указанных участках шкалы прибо­ра. Расхождения в величинах константы А, полученных потрем калибровочным жидкостям, не должны превышать 2%.

Константа К определяется из выражения

/С = Л42Д-981

гШ* 57,27 ? ’

где М — момент инерции подвесной системы, г-см2; г — радиус измерительного элемента, см; h — высота измерительного эле­мента, см; Т — полный период колебания подвесной системы, с; Ф — угол поворота шкалы, градус.

Момент инерции подвесной системы М рассчитывают, ис­ходя из периодов колебания этой системы Т и Ти

M=MiT2/ (Ti2 — Г2),

где Mi — момент инерции градуировочного кольца; Т — полный период колебания подвесной системы; Т—полный период ко­лебания подвесной системы с градуировочным кольцом.

Mi = G(r!2 + r22)/2g,

где G ■— масса кольца, г; г, и г2 — наружный и внутренний ра­диусы кольца, см; g — ускорение свободного падения, м/с2.

Полный период колебаний подвесной системы без градуи­ровочного кольца определяется с помощью секундомера сле­дующим образом: установить прибор по уровню; отсоединить контейнер от автоклава и снять наружный стакан; выждать пока система успокоится, быстрым и плавным поворотом из­мерительного элемента привести систему в колебательное дви­жение вокруг своей оси, при этом шкала вискозиметра не должна задевать за стрелку; убедившись в том, что колеба­тельное движение происходит свободно, отсчитать время за 50 полных колебаний с погрешностью до 0,2 с.

Для контроля правильности определения времени измерение следует производить не менее трех раз, принимая для расчета среднее значение, причем результаты трех измерений времени качания системы за 50 циклов не должны расходиться между собой более чем на 0,4 с. Кроме того, рекомендуется провести одно контрольное измерение за 10 качаний, что обеспечит на­дежную проверку отсчета минут по секундомеру. Отсчет пере­

водят в секунды и делят их на 50 (число полных периодов), результат составляет продолжительность полного периода ко­лебаний.

Аналогично определяют полный период колебаний подвес­ной системы с градуировочным кольцом.

Приведенную погрешность измерения величины касатель­ных напряжений сдвига находят по формуле

8, = т2®-100 "/•■

гпред

где Тпред — предельное значение касательных напряжений сдви­га; Дтшах — абсолютная погрешность измерения касательных напряжений сдвига.

Предельное значение касательных напряжений сдвига

Тпред = /(фпред

(К — константа прибора; <рпред = 300° — предельный угол по­ворота шкалы).

Абсолютная погрешность измерения касательных напряже­ний сдвига

ДТщах = ОДф + фА^С

(Дф=±1°—абсолютная погрешность измерения угла поворо­та; Д/С—абсолютная погрешность константы /С).

За основную приведенную погрешность измерения касатель­ных напряжений сдвига необходимо принимать максимальную. Прибор считается прошедшим испытание, если найденная дан­ным способом погрешность не превышает 4%.

Основную приведенную погрешность измерения динамичес­кой вязкости определяют на трех ньютоновских жидкостях из­вестной вязкости, обеспечивающих угол поворота шкалы 20— 30, 140—160 и 280—300° при соответствующей частоте враще­ния наружного стакана.

Приведенная погрешность вычисляется как отношение абсо­лютной систематической погрешности ik диапазону измерения:

Й ———— ^ 100 о/0.

V я ■— я . ‘ и

‘max ‘min

Динамическая вязкость, измеренная на приборе ВСН-2М,

Г) = ф А/п,

где ф — угол поворота шкалы, градус; п — частота вращения наружного стакана, об/мин; А — константа вискозиметра, Па-с/градус-мин.

Систематическая погрешность измерения динамической вязкости (г|2 — динамическая вязкость, определенная по мето­дике ГОСТ 33—82, Па-с).

За приведенную погрешность вискозиметра ВСН-2М необ­ходимо принимать максимальную. Прибор считается выдер­жавшим испытания, если найденная указанным способом по­грешность не превышает 5%.

Проверку времени нагрева раствора и испытание системы охлаждения корпуса автоклава проводят следующим образом: заполняют контейнер раствором и готовят прибор к работе в соответствии с методикой; устанавливают давление в автокла­ве не менее 2 МПа; пускают воду в систему охлаждения; устанавливают задатчик потенциометра на температуру 200 °С; включают обогреватель и определяют время, когда температу­ра достигнет 200 °С.

Время нагрева не должно превышать 40 мин. После нагрева раствора до 200 °С поддерживают температуру в течение 8 ч, одновременно контролируя в разных точках температуру кор­пуса автоклава термопарой вискозиметра. Температура корпу­са автоклава не должна превышать 50 °С. Прибор считается выдержавшим испытание, если полученные результаты не от­личаются от требуемых.

Отклонения частоты вращения наружного стакана от номи­нальных значений 50—600 и 0,2 об/мин определяют при мак­симально нагруженном приборе при изменении напряжения от 187 до 242 В и частоты от 49 до 51 Гц. Максимально нагру­женное состояние прибора достигается заполнением контейне­ра градуировочной жидкостью, обеспечивающей угол поворота шкалы на 150 делений (300°) при частоте вращения гильзы 600 об/мин. Частоту вращения контролируют строботахомет — ром с погрешностью отсчета не более 0,5%. Частота вращения 0,2 об/мин проверяется с помощью секундомера.

Относительные отклонения частоты вращения наружного стакана определяют через каждые 50 об/мин

т= ± —100*/.,

п

где Ап — абсолютное отклонение частоты вращения наружного цилиндра от номинального значения; п — номинальное значе­ние частоты вращения цилиндра.

Вискозиметр считается выдержавшим испытание, если на любом указанном значении относительное отклонение частоты вращения наружного стакана будет не более 2%.

Дополнительную погрешность измерения вязкости от изме­нения температуры окружающей среды проверяют при 5 и 50°С. Вискозиметр помещают в камеру тепла (холода). До­пустимое отклонение температуры ±3°С. Температура испы­туемой жидкости поддерживается с помощью термостата.

Процесс измерений осуществляется в следующем порядке: определяют вязкость жидкости т]го при нормальных условиях; температуру в камере повышают до 50 °С, вискозиметр выдер­живают 30 мин и определяют вязкость жидкости г)5о; темпера­туру в камере изменяют до нормальных условий, выдержива­ют 30 мин и определяют вязкость жидкости г)2о; температуру в цамере понижают до 5°С, выдерживают 30 мин и определяют

ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОСТИ Т)5.

При каждом значении температуры делают три измерения вязкости с интервалом 10 мин. За расчетные значения прини­маются средние:

V20 + Ч20+ • • • “Г *?20

т]2о= — :

%о + ■ • • + vlo

%>- 3 ;

_ Уъ + V»2 + Vs,3

Дополнительная погрешность измерения вязкости от изме­нения температуры окружающей среды

10Qo/o>

»Inp

где г]/ — среднее значение вязкости жидкости при температуре окружающей среды, Па-с; г)2о — среднее значение вязкости жидкости при нормальных условиях, Па-с; т]„р — верхний пре­дел измерения вязкости, Па-с.

Вискозиметр считается выдержавшим испытание, если до­полнительная приведенная погрешность не превышает: при температуре 5 °С—1,8%, при температуре 50 °С—3,6%. Провер­ку дополнительной погрешности измерения вязкости от измене­ния температуры испытуемой жидкости проводят в следующем порядке: определяют абсолютную погрешность измерения вяз­кости при нормальных условиях; испытуемую жидкость нагре­вают до 60 °С, выдерживают 30 мин и определяют абсолют­ную погрешность измерения вязкости Дтр; температуру испы­туемой жидкости понижают до нормального значения и опре­деляют абсолютную погрешность измерения Дцго-

При каждом значении температур делают три определения абсолютной погрешности измерения вязкости. За расчетное значение абсолютных погрешностей принимают:

. А’ко + • • • +

АЪо =—————————- ;

д71< = ^+.:.;^±-А?/.

Дополнительная погрешность измерения вязкости от изме­нения температуры испытуемой жидкости

8 = ± ДтЬ ~ Л^._ Ю0%.

^?пр

Вискозиметр считается выдержавшим испытание, если допол­нительная приведенная погрешность не превышает 4,8% при температуре испытуемой жидкости 60 °С.

Проверку дополнительной погрешности измерения вязкости от изменения напряжения питания проводят в приведенной ниже последовательности: определяют вязкость жидкости г|2о при нормальных условиях; определяют вязкость жидкости т) 175 при напряжении питания 175 В; определяют вязкость жидкости т]2о при нормальных условиях; определяют вязкость жидкости т]265 при напряжении питания 265 В.

При каждом значении напряжений делают три измерения вязкости с интервалом измерения 10 мин. За расчетные значе­ния принимаются средние

TOC o "1-5" h z V20 + • • • + vlo ъо — ;

У175 1" • • • + ^175

7)175 = 3 :

%65 + • • • +7/2о5

1)285 i ‘

Дополнительная погрешность измерения вязкости от изме­нения напряжения питания

8 Vb-Ъо ЮОо/о>

"’Ър

где rjв — среднее значение вязкости жидкости при заданном значении напряжения питания, Па-с; т]2о — среднее значение вязкости жидкости при нормальных условиях, Па-с; г)пр— верхний предел измерения вязкости, Па-с.

Прибор считается выдержавшим испытания, если дополни­тельная приведенная погрешность не превышает 1,2% при на­пряжении питания 175 и 265 В.

Ротационный вискозиметр ВСН-350

В связи с ростом глубин бурения нефтяных и газовых сква­жин и скважин для получения гидротермальных источников возникла необходимость в создании высокотемпературных вис­козиметров (до 350 °С). Ротационный вискозиметр ВСН-350 разработан СПК. Б «Промавтоматика» и предназначен для ис­следований реологических показателей буровых растворов при высоких температурах и давлениях в лабораторных условиях. Такие вискозиметры относятся к числу уникальных, поэтому изготовляются по специальному заказу.

Конструктивно вискозиметр представляет собой комплекс, включающий измерительное устройство и стойку контроля уп­равления, которые соединены между собой кабелем. Функцио­нальная схема вискозиметра ВСН-350 показана на рис. 71. В корпусе автоклава 17 установлен измерительный механизм, состоящий из двух коаксиальных цилиндров и первичного пре­образователя измерения момента. Наружный цилиндр — гильза 5 присоединяется к шпинделю 9. Внутренний цилиндр 6 уста­новлен на оси 14, покоящейся на высокоточных шарикопод­шипниках 15 (№ 1000096). Цилиндр 6 изготовляется из тита­нового сплава. Для уменьшения осевого усилия, действующего на подшипники, используются постоянные магниты кольцевой формы, один из которых укреплен на оси 14, а второй 13 — на корпусе. Гильза 5 приводится во вращение через шпиндель 9 и шестерню 10 от регулируемого электропривода 35 с тахоге — нератором. Последний имеет электрическую связь с двухперье­вым самопишущим прибором 22.

На оси 14 жестко закреплен сердечник 12 нуль-органа пер­вичного преобразователя момента, который взаимодействует с якорем дифференциально-трансформаторной катушки И. К верхней части оси 14 крепится пружина 16, через которую передается момент компенсации от электродвигателя 19. По­следний (РД-09) одновременно вращает движок реохорда 18. Нуль-орган через усилитель связан электрически с реохордом 18, а последний — с двухперьевым самопишущим прибором 22.

Ось 14 выполнена полой. В ее нижней части установлена термопара 2, являющаяся первичным преобразователем темпе­ратуры нагрева. Термопара электрически связана с самопишу­щим и регулирующим прибором 21.

К нижней части корпуса автоклава 17 крепится контейнер 1, имеющий рубашки охлаждения 4 и нагревательный элемент

3. Последний электрически связан с самопишущим прибором 21 и программным регулятором 20. Внутренняя полость авто­клавного устройства разделена резиновой диафрагмой 8, выше которой расположены все механизмы и эта часть заполняется жидким маслом. Ниже диафрагмы в контейнере находится ис­следуемая жидкость, которая подается в автоклав через залив­ную горловину 31, вентиль 34 и диафрагменный разделитель 32.

Избыточное давление на буровой раствор передается жид­ким маслом от электронасосного агрегата 30 (НДР 2,5/400) и измеряется электроконтактным манометром 33. Диафрагмен-

ный разделитель 32 позволяет одновременно повышать давле­ние и в нижней части автоклава. Пневмогидравлический ком­пенсатор 25 предохраняет систему от резкого возрастания дав­ления при температурном расширении масла или раствора. Давление воздуха в компенсаторе контролируется манометром 23. Корпус автоклава в процессе нагрева пробы бурового раст­вора непрерывно охлаждается проточной водой через рубашку

7. После окончания экспериментов контейнер 1 также охлаж­дается проточной водой через рубашку 4.

Принцип работы вискозиметра основан на измерении на неподвижном цилиндре момента, возникающего при деформи­ровании исследуемого материала в коаксиальном зазоре вслед­ствие вращения гильзы прибора. Частота вращения измери­тельной гильзы фиксируется самопишущим прибором 22, кото­рый получает сигнал с тахогенератора электропривода 35. Мо­мент вращения измерительного элемента определяется мето­дом компенсации угла закручивания пружины 16. При враще­нии гильзы за счет сил внутреннего трения исследуемой жид­кости будет поворачиваться внутренний цилиндр 6 и закручи­вать пружину 16. При этом перемещается сердечник 12 нуль — органа и сигнал с дифференциально-трансформаторного преоб­разователя через усилитель поступает на электродвигатель 19, который закручивает измерительную пружину в противопо­ложную сторону до тех пор, пока сердечник не займет нулевое положение и управляющий сигнал с преобразователя положе­ния не будет равен нулю. Одновременно с этим электродвига­тель вращает ползун реохорда 18, с которого поступает сигнал на второй канал двухперьевого самопишущего прибора 22, фик­сирующего вращательный момент.

Электрическая схема вискозиметра обеспечивает плавное регулирование скорости нагрева контейнера с исследуемой жидкостью по заданной программе путем изменения подводи­мой мощности, а также регулирование частоты вращения вала приводного электродвигателя в диапазонах 0—1000 и 0,1 — 5 об/мин. Вискозиметр получает электропитание от сети пере­менного трехфазного тока напряжением 380 В через автомати­ческий выключатель. При его включении загорается сигнальная лампа. Электропитание на управляемый электропривод посту­пает через контакты пускателя, который срабатывает и само — блокируется при нажатии кнопки.

Переключатель обеспечивает три режима работы электро­привода: 1) включение необходимой частоты вращения в диа­пазоне 0—1000 об/мин; 2) остановку электродвигателя; 3) включение необходимой частоты вращения в диапазоне 0,1—5 об/мин.

Перед началом работы необходимо убедиться, что все ор­ганы на лицевой панели стойки контроля и управления нахо­дятся в исходном положении: автоматический выключатель пи­тания выключен; переключатели управления электродвигателем и обогревом контейнера находятся в нейтральном положении; рукоятки реостатов и мощности находятся в крайнем левом положении.

Заземляющие провода от общего контура заземления надо подсоединить к болтам заземления измерительного устройства и стойки контроля и управления. В процессе эксплуатации сле­дует проверять надежность подключения заземления. Измери­тельное устройство и стойку контроля и управления надо со­единить кабелем, подсоединить стойку контроля и управления к электрической сети напряжением 380 В и частотой 50 Гц. Самопишущие приборы КСП2-042 и КСПП4-014, а также про­граммное регулирующее устройство РУ5-01М необходимо под­готовить к работе согласно инструкциям по эксплуатации ука­занных приборов.

Проверить плавность регулировки частоты вращения гиль­зы измерительного устройства и исправность измерительного узла, для чего включить автоматический выключатель питания, при этом загорается сигнальная лампочка «Сеть»; нажать кнопку «Пуск»; включить в работу двухперьевой самопишущий прибор КСПП4-014; переключатель управления электроприво­дом поставить в положение «Вязкость» и поворотом рукояток «Грубо» и «Точно» проверить регулирование частоты вращения в диапазоне 0—1000 об/мин; переключатель управления элект­роприводом поставить в положение «СНС» и поворотом руко­ятки переключателя проверить регулирование частоты враще­ния-в диапазоне 0,1—5 об/мин; в ходе проверки изменение час­тоты вращения определяется визуально и по записи прибора КСПП4-014; исправность измерительного узла проверяют пу­тем поворота рукой на небольшой угол подвесного цилиндра при неработающем электродвигателе, а также отсутствием вращательного момента по записи прибора КСПП4-014.

Переключатель управления электроприводом поставить в нейтральное положение; выключить самопишущий прибор КСПП4; нажать кнопку «Стоп»; выключить автоматический выключатель, при этом гаснет лампочка «Сеть».

Подготовить к работе гидравлическую систему вискозимет­ра, для чего необходимо выполнить следующие операции: под­соединить вискозиметр к электронасосному агрегату, водопро­водной и сливным линиям с помощью соответствующих штуце­ров, кроме штуцеров охлаждения контейнера; подсоединить пневмогидравлический компенсатор 25 к источнику сжатого

газа (баллону), открыть вентиль 24 и создать заданное давле­ние, которое контролировать по манометру 23, после создания давления вентиль 24 закрыть; открыть вентиль 28, закрыть вентиль 29 и заполнить бак 26 электронасосного агрегата ра­бочей жидкостью, в качестве которой можно применять мине­ральное масло или тормозную жидкость.

Так как измерения реологических свойств при высоких тем­пературах и давлениях представляют собой сложный комплекс действий, то перед каждым опытом необходимо заранее наме­чать план достижения и выдерживания задаваемых темпера­тур и давлений. В первую очередь принимается во внимание величина задаваемой предельной температуры и время ее до­стижения (время нагрева). При этом нужно руководствоваться следующим основным принципом: по возможности избегать форсированного режима нагрева и регулировать мощность на­гревателя, последовательно ее увеличивая по мере повышения температуры. В зависимости от температурных условий опыта определяют и предельное давление в автоклавном узле уста­новки.

Величина давлений, последовательность повышения мощ­ности нагревателя и минимальное время нагрева приведены ниже.

TOC o "1-5" h z Задаваемая максималь­ная температура, °С 100 150 200 250 300 350

Порядок включения мощ­ности (мощность в %) 25 25—50 25—50— 25—50— 25—50— 25—50—

75 75 75—100 75—100

Давление, МПа… 0,5 5 10 15 20 25

Минимальное время на­грева, мин…. 15 50 90 120 150 180

По мере достижения температуры очередного интервала мощность нагревателя повышается следующим образом. На­пример, для Ттах= 150 °С 50% мощности нагревателя включа­ется при достижении температуры 100 °С; для Гтах = 200оС 50 и 75% мощности включается последовательно при 100 и 150 °С.

Порядок работы

1. Убедиться, что все органы на панели стойки контроля и управления находятся в исходном положении.

2. Пустить воду из водопроводной системы в корпус авто­клава.

3. Присоединить наружный цилиндр (гильзу) к штуцеру ав­токлава.

4. Заполнить контейнер исследуемым буровым раствором (120 см3), установить его на подъемный столик, поднять и со­единить с корпусом измерительного устройства.

5. Соединить колодки электрошнура с соответствующими штырями электронагревателя контейнера.

6. Открыть вентиль 34 и в заливную горловину залить ис­следуемый буровой раствор. После этого отвернуть пробку дренажного штуцера автоклава и следить за появлением рас­твора. При появлении раствора завернуть пробку и затянуть ее ключом. Закрыть вентиль 34.

7. Установить арретир вставки электроконтактного маномет­ра на соответствующее давление.

8. Включить автоматический выключатель питания, при этом загорается сигнальная лампочка «Сеть».

9. Включить пускатель питания электропривода вискозимет­ра нажатием кнопки «Пуск».

10. Включить в работу самопишущие приборы КСП2-042 и КСПП4-014.

11. Поставить переключатель управления электроприводом в положение «Вязкость» и вращением рукоятки «Скорость гру­бо» установить по прибору КСПП4-014 частоту вращения 100—400 об/мин.

12. Нажатием кнопки включить в работу электронасосный агрегат. Заданное давление в вискозиметре поддерживается автоматически.

13. Установить программное регулирующее устройство РУБ-01М на заданный режим нагрева и переключателем вклю­чить нагреватель контейнера.

По достижении заданной температуры или выполнении про­граммы нагрева исследуемой пробы раствора снимают показа­ния самопишущего прибора КСПП4-014 при одной или не­скольких фиксированных частотах вращения гильзы измери­тельного элемента. По полученным результатам рассчитывают реологические параметры исследуемой жидкости.

Если при выводе на заданный температурный режим в бу­ровом растворе уже произошли необратимые изменения его реологических свойств (например, коагуляция), то момент вращения предельно возрастет и показания прибора КСПП4- -014 будут зашкаленными. В этом случае опыт необходимо пре­кратить.

Динамическая вязкость ньютоновской жидкости определяется по формуле:

и — = — А,

п

где ф — количество делений по показанию прибора КСПП4-042; п — частота вращения гильзы, об/мин; А — константа вискози­метра (приводится в наспорте), Па-с/градус — мин.

Пластическую вязкость и предельное динамичес­кое напряжение измеряют по данным записи компенсационно­
го момента и частоты вращения гильзы. При этом могут быть применены различные методики для определения точек реоло­гических кривых (равновесное, псевдоравновесное и неравно­весное разрушение структуры). Выбирают соответствующую модель и по реологической кривой находят реологические па­раметры течения бурового раствора. Для описания течения ра­створа наиболее часто используют следующие модели:

1) модель Ньютона для определения эффективной вязкости

т-лзфт;

2) степенную модель

T = &’Yyv;

3) модель Бингама — Шведова

Т=То+Лпл'(,

где т — касательное напряжение; г|Эф — эффективная вяз­кость; y — скорость сдвига; k — коэффициент консистенции; N — показатель приближения свойств раствора к ньютоновской жидкости; т0 — предельное динамическое касательное напряже­ние; т|пл — наименьшая пластическая вязкость.

Предельное разрушение структуры бурового раствора до­стигается при частоте вращения гильзы 1000 об/мин в течение 5—10 мин, когда момент вращения измерительного элемента практически не изменяется. После этого снимают устойчивые показания моментов вращения при нескольких фиксированных частотах вращения гильзы (например, при 600, 500, 400, 300, 200, 100 об/мин).

Пластическая вязкость (в МПа-с)

А.

<?2— <Pl

Предельное динамическое касательное на­пряжение (в Па)

А ‘ п.2 “

Ф,—————- (ф2- — фП

В

где А и В — константы прибора (приводятся в паспорте); ф2 — показания прибора КСПП4-014 (момент вращения) при более высокой частоте вращения гильзы п2; ф1— показания прибора КСПП4-014 при меньшей частоте вращения гильзы пь

Предельное статическое касательное на­пряжение измеряется следующим образом:

1) переключатель управления приводом поставить в поло­жение «СНС» и поворотом рукоятки установить заданную час­тоту вращения в диапазоне 0,1—5 об/мин; точное значение за­данной частоты вращения подрегулировать реостатом;

2) переключатель управления приводом поставить в поло­жение «Вязкость» и реостатами «Грубо», «Точно» установить частоту вращения 1000 об/мин;

3) при 1000 об/мин в течение 1 мин разрушить структуру исследуемого бурового раствора;

4) выключить электродвигатель и оставить раствор в покое на заданное время (1; 10 мин);

5) установить заранее заданную частоту вращения гильзы в диапазоне 0,1—5 об/мин, не ‘меняя положения рукоятки реос­тата, и на диаграммной ленте прибора КСПП4-014 визуально зафиксировать рост момента вращения до предельной величи­ны, соответствующей разрушению тиксотропной структуры бу­рового раствора; при этом на полученном графике ф=/(т) мо — жеть быть максимум, выполаживание, соответствующее вязко­му течению раствора при заданной частоте вращения гильзы, или небольшой рост ср за счет ориентации частиц твердой фазы и увеличения сил взаимодействия между ними.

Предельное статическое касательное напряжение

P — k ф,

где k — статическое касательное напряжение сдвига, соответ­ствующее одному делению шкалы прибора КСПП4-014 (при­водится в паспорте); <р — момент вращения при разрушении структуры (число делений прибора КСПП4-014).

За величину пластической вязкости и предельного динами­ческого касательного напряжения принимают средние значения из трех измерений

3

3

^)пл ZJ "Чпл/^* х0 2

(г]пЛ и то — текущие значения, отличающиеся от средней вели­чины не более чем на 4%).

За величину предельного статического касательного напря­жения принимается среднее значение из двух измерений, при­чем измерения выполняются перед определением т]Пл и то и после определения эффективной вязкости и не должны отли­чаться друг от друга более чем на 10%.

Реологические параметры буровых растворов измеряют с открытыми отверстиями в гильзе. Для измерения динамической вязкости ньютоновских жидкостей применяется гильза без бо­ковых отверстий.

, Скорость сдвига в коаксиальном зазоре вискозиметра (в

с-1)

Т =

где п — частота вращения гильзы, об/мин; г — радиус внутрен­него цилиндра, м; R — внутренний радиус гильзы, м.

Для определения значений k и N применяется графический метод t = /(y) в логарифмических координатах. Показатель консистенции k соответствует касательному напряжению при 4 = 1 с-1. Показатель степени N характеризует неньютоновские свойства жидкости и определяется условным коэффициентом кривой течения в логарифмических координатах. Для буровых растворов, течение которых в логарифмических координатах нелинейно, целесообразно использовать аппроксимацию двумя отрезками прямой в диапазонах скорости сдвига от 20 до 300 с-1 и от 300 с-1 и выше.

Показатель степени

yV^3,321gli-,

п

где ф2 — число делений шкалы прибора КСПП4-014 при боль­шей частоте вращения гильзы я2; <pi — число делений шкалы прибора КСПП4-014 при меньшей частоте вращения гильзы п (причем щ должно быть в 2 раза меньше я2)-

Показатель консистенции

k = r Iyn,

где т — касательное напряжение, соответствующее принятой скорости сдвига, Па.

т=/Сф

(К — касательное напряжение, соответствующее одному деле­нию шкалы прибора К. СПП4-014; ф— показания прибора КСПП4-014 — число делений).

Для определения k и N буровых растворов при малых ско­ростях сдвига рекомендуется выдерживать частоту вращения гильзы 50 и 100 об/мин, а для высоких скоростей сдвига — 300 и 600 об/мин.

После окончания измерений необходимо выполнить следую­щие операции:

1) переключатели управления электроприводом и обогревом установить в нейтральное положение;

2) выключить самопишущие приборы КСП2-042 и К. СПП4- -014;

3) выключить автоматический выключатель питания, при этом погаснет сигнальная лампочка «Сеть»;

4) отсоединить колодку электрошнура нагревателя контей­нера;

5) подсоединить штуцеры охлаждения к контейнеру;

6) охладить контейнер до комнатной температуры, для че­го через вентиль «Охлаждение контейнера» подавать воду сна­чала небольшими порциями до прекращения интенсивного па­рообразования и после этого открыть вентиль для непрерывно­го поступления воды;

7) закрыть вентиль 28 пневмогидравлического компенсато­ра;

8) открыть вентиль 29 «Сброс давления» и плавно снизить давление в вискозиметре; резкое снижение давления недопус­тимо;

9) снять защитный экран;

10) отсоединить от контейнера штуцеры охлаждения;

11) отсоединить контейнер от автоклава и опустить его на подъемном столике вниз;

12) промыть контейнер струей воды и протереть его насухо;

13) снять гильзу, промыть ее струей воды и протереть на­сухо;

14) открыть вентиль 34 и струей воды из шланга через за­ливную горловину промыть магистраль подачи бурового раст­вора в автоклав;

15) открыть пробку дренажного штуцера и струей воды из шланга промыть дренажную магистраль;

16) промыть струей воды из шланга измерительный элемент и протереть его насухо;

17) отключить воду охлаждения корпуса автоклава;

18) снять (при необходимости) диаграммы с самопишущих приборов и приступить к подготовке очередного измерения.

Техническое обслуживание

Вискозиметр после транспортирования, хранения или пос­ле 6 мес эксплуатации необходимо направить для профилакти­ческого осмотра и настройки. При необходимости перестанов­ки вискозиметра в пределах одного помещения обязательно его заарретировать или снять внутренний цилиндр во избежание повреждения измерительного элемента. В процессе эксплуата­ции требуется проверять герметичность уплотнений и затяжку резьбовых соединений.

Смазку подшипников электродвигателей и замену щеток осуществляют согласно инструкциям по эксплуатации этих из­делий. Техническое обслуживание программного регулирующе­го устройства РУ5-01 М и самопишущих приборов КСП2-042 и КСПП4-014 проводят согласно инструкциям по эксплуатации этих приборов. Так как константы (постоянные) вискозиметра зависят от размеров внутреннего цилиндра и гильзы, а также от жесткости упругого элемента — пружины, то через каждые 6 мес эксплуатации необходимо проверять константы А, В и

Константа В определяется из выражения

2я г

Константа А определяется путем калибровки вискози­метра по ньютоновским жидкостям с известными вязкостями при нормальных условиях

А = цп/ф,

где ri = vp — динамическая вязкость ньютоновской жидкости, мПа-с; п — частота вращения гильзы, об/мин; ф — число де­лений по показанию прибора КСПП4-014; v — кинематическая вязкость жидкости (определяется по методике ГОСТ 33—82); р — плотность (определяется денсиметром с ценой деления 0,001 г/см3 по ГОСТ 18481—81Е; метод измерения по ГОСТ 3900—85).

Калибровка вискозиметра (определение константы А) про­водится с применением гильзы без боковых отверстий на трех калибровочных жидкостях вязкостью 0—1000 мПа-с, обеспечи­вающих показания прибора КСПП4-014 в пределах 10—15; 40—50; 90—100 делений при одной из частот вращения гильзы в пределах 50—600 об/мин. Частота вращения контролируется дополнительным тахометром с погрешностью не более 1%. За величину константы А принимается среднее значение трех из­мерений, полученных на указанных участках шкалы прибора. Расхождения в величинах константы А, полученных по трем калибровочным жидкостям, не должны превышать 2%.

Константу К можно определить, выполнив следующие операции:

1) снять гильзу измерительного элемента;

2) на резьбу автоклава вместо гильзы навернуть корпус устройства;

3) обмотать нить двумя оборотами вокруг внутреннего ци­линдра измерительного устройства вискозиметра так, чтобы создавалась пара сил, вращающих цилиндр против сил упру­гости измерительной пружины (по направлению вращения гильзы);

4) прикрепить к нити подвесную рейку и поместить нить в пазы роликов, обеспечив ее перпендикулярность;

5) включить автоматический выключатель питания на пульте управления;

6) включить в работу самопишущий прибор КСПП4-014;

7) на скобу подвесной рейки подвесить навески от анали­тических весов, последовательно увеличивая их массу на 5 г так, чтобы показания прибора КСПП4-014 перекрыли весь диапазон.

Ме п/л	Навеска, г	Показания прибора КСПП4-014, число делений <р	Средняя величина 4>ср	К
1	2	3	4	5
1	5
2	10
• • •	• • •	• • •	…	…	• • •	• • •	. ..	• • •

Для каждой навески выполнить пять измерений вращающе­го момента, и для расчета брать среднее арифметическое по пяти измерениям

5

ФсР =

1

Результаты измерений свести в таблицу (табл. 9).

Константа К рассчитывается по формуле:

2nrhf ’

где G — масса груза, г; g — ускорение свободного падения, м/с2; г — радиус внутреннего цилиндра, м; h — высота внутрен­него цилиндра, м; ф — число делений по прибору КСПП4-014.

За значение константы следует принимать среднее арифмети­ческое текущих величин констант по пяти измерениям, соответ­ствующих среднему участку шкалы прибора КСПП4-014.

Комментарии запрещены.