Устройство для измерения реологических параметров вязкопластичных жидкостей

) )1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(46) 07.10.85. Бюл. Мф 37 (72) Е.П. Пистун и А.Б. Крых (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) Шищенко Ф.И., Есьман Б.И., Кондратенко П.И. Гидравлика промыво ных жидкостей. - М.: Недра, 1976, с. 88-90Авторское свидетельство СССР У 520537, кл. С 01 В 11/08, 1976.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯРЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее три последовательно соединенные системыкапилляров, каждая из которых состоит иэ одинаковых пар последовательно соединенных капилляровразной длины и одинакового гидравлического радиуса с противоположным расположением длинного икороткого капилляров в каждой паре, причем отношение разностей длин длинного и короткого капилляров в первой и второй системах капилляровравно отношению гидравлических радиусов этих систем, три дифманометра, входы которых подключены кмежкапиллярным камерам каждой иэсистем капилляров, а выходы соединены с двумя измерителями разности сигналов, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, капилляры выполненыкольцевыми, причем отношение разностей длин длинного и короткогокапилляров во второй и третьей системах капилляров равно произведению квадрата отношения гидравлических радиусов капилляров на отношение площадей поперечного се-,чения капилляров второй и третьейсистем капилляров.Изобретение относится к устройствам для измерения реологических параметров вязкопластичных жидкостей, в частности буровых растворов, и может найти применение в системах контроля и регулированияФ реологических параметров этих сред.Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения реологических параметров вязкопластичных жидкостей.На чертеже представлена схема устройства для измерения реологических параметров вязкопластичных жидкостей.Устройство содержит задатчикпостоянного расхода жидкости, три последовательно соединенные системы кольцевых капилляров, ограниченные камерами 2 - 5. Каждая иэ систем капилляров содержит по два одинаковых коротких капилляра 6 и 7 в первой, 8 и 9 во второй и 10 и 11 - в третьей системах капилляров и по два одинаковых длинных капилляра 12 и 13 в первой, 14 и 15 во второй, 16 и 17 в третьей системах капилляров. Капилляры Ь и 12, 13 и 7 в первой системе капилляров соединены межкапиллярными камерами 18 и 19, к которым подключен дифманометр 20. Во второй системе капилляры 8 и 14, 9 и 15 соединены межкапиллярными камерами 21 и 22, к которым подключен дифманометр 23. Капилляры 10 и 16, 11 и 17 в третьей системе , капилляров соединены межкапиллярными камерами 24 и 25, к которым подключен дифманометр 26. Выходы дифманометров 20 и 23 соединены с измерителем 27 разности сигналов, кроме того, выходы дифманометров 23 и 26 подключены к измерителю 28 разности сигналов. Измерители 27 и 28 разности сигналов связаны по выходу с вторичными приборами 29 и 30.Отношение гидравлических радиусов кольцевых капилляров первой и второй систем равно отношению разностей длин длинного и короткого капилляров этих систем, а отношение разностей длин длинного и короткого капилляров второй и. третьей систем капилляров равно произведению квадрата отношения гидравлических радиусов капилляров наотношение площадей поперечного сечения капилляров второй и третьейсистем капилляров.5 Устройство работает следующимобразом.Задатчиком 1 постоянного расходажидкость прокачивается через трипоследовательно соединенные систе О мы капилляров. Перепады давлений,возникающие в межкапиллярных камерах, измеряются дифманометрами 20,23 и,26. Измеритель 27 разностисигналов формирует сигнал, пропор циональный разности перепадов давлений между первой и второй системами капилляров, а измеритель 28разности сигналов - сигнал пропорциональный разности перепадов 20,давлений между второй и третьейсистемами капилляров. Полученныеразности перепадов давлений регистрируются вторичным прибором 29,проградуированным в единицах плас тической вязкости, и вторичным прибором 30, проградуированным в единицах предельного напряжения сдвига,Перепад давлений в межкапиллярных камерах каждой из системкольцевых капилляров равен1где =1,2,3 - номер системы коль" 35цевых капилляров;л,о, - пластическая вязкостьи предельное напряжение сдвига;о - расход среды в капиллярах; .Г, г - площадь поперечногосечения и гидравлический радиус кольцевогокапилляра;Ч - длина длинного и короткого капилляровсоответственно.Конструктивные характеристикикольцевых капилляров первой и вто рой систем капилляров связаны соотношениемГ 1 0 а 8 Ка 1"г 3 Кг55и тогда разность перепадов давлений формируемая измерителем 27 разности сигналов 27, равна6 р ьр,гдеСоотношение конструктивных характеристик кольцевых капилляров второй и третьей систем капилляров равноРг, 0, - Гк,Рг Р 3 кзПри выполнении последнего соотношения разность перепадов давлений, формируемая измерителем 28 разности сигналов, равнакр = шьгде3,Ь -Ь- Еаевl лЛ е. ).2 гугТаким образом, при стабилизированном расходе среды коэффициенты к и ш определяются лишь конструктивными характеристиками кольцевых капилляров устройства, и выходной сигнал измерителя 27 разности сигналов пропорционален пластической вязкости, а выходной сигнал измерителя 28 разности сигналов пропорционален предельному напряжению сдвига прокачиваемой среды.Применение кольцевых капилляров с предлагаемыми конструктивными размерами и отношениями обеспечивает повышение чувствительности и точности измерения как , так иЕсли гидравлические радиусы капилляров первой, второй и третьей систем капилляров известного устройства соответственно равны 1,25;1, 125 и 1 мм и расход среды в них равен 4 10 мз /с, а в предлагаемом устройстве гидравлические радиусы кольцевых капилляров равны 0,60075;0,4125 и 0,36225 мм, внутренний диаметр внешней трубки кольцевых капилляров 9 мм и расход среды в 83870 4них 6 10 мз/с, то среднеобъемные скорости течения жидкости всоответствуюших капиллярах этих устройств будут равны. В диапазонах из" 5 менения пластической вязкости 0,010,02 Па с и предельного напряжениясдвига 0 - 20 Па при указанных конструктивных размерах капилляров иразности длин длинного и коротко го капилляров О,15 м в известномустройстве в первой системе капилляров перепад составляет 2908 Па, амежду второй и третьей 953 Па, впредлагаемом устройстве соответст венные перепады равны 28723 и2967 Па. Таким образом, по сравнению с известным устройством чувствительность измерения пластической вязкости предлагаеьыч устрой ством возрастает в 9,9 раза, а предельного напряжения сдвига в3,1 раза.Повышение чувствительности и диапазона изменения выходных сигналов 25 обеспечивает возможность измерения контролируемых параметров вболее узких диапазонах изменения, иследовательно, позволяет повыситьточность их измерения.1ЗО Применение устройства в процессе бурения позволяет непрерывно иодновременно контролировать пластическую вязкость и предельное нап. ряжение сдвига буровых растворов, 35 а также создать систему автоматического регулирования указаннымипараметрами, что обеспечивает увеличение механической скорости бурения. Кроме того, регулирование пара метров на основе информации о те.кущих значенияхи ь в системеподготовки бурового раствора позволит снизить затраты на их приготовление и химическую обработ ку. Укаэанный положительный эффектот внедрения устройства позволитповысить технико-экономические показатели бурения1183870 оставитель В. Вощанкинехред О.Ващишина орректор М. Пож ки едакто ака 264/44 Тираж 896 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/ое иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,