Вискозиметр

Для измерения показателя вязкости газообразных и жидких сред применяется специальное устройство – вискозиметр. Его применение в добывающей промышленности связано с необходимостью определения показателя вязкости тампонажных составов и буровых растворов, а также добываемой нефти и получаемых нефтепродуктов.

Среди всех существующих моделей вискозиметров в сфере бурения скважин получили ротационный и шариковый тип.

Ротационная модель вискозиметра предусматривает наличие двух соосно расположенных тел вращения, представленных, как правило, цилиндрическими формами (также могут иметь форму диска, конуса или полусферы). Одно из тел вращения зафиксировано неподвижно, а второе совершает вращение с определенной угловой скоростью. Жидкость или газ, для которых требуется установить показатель вязкости, помещаются в пространстве между цилиндрами. На основании показателя величины крутящего момента, действующего со стороны изучаемой среды на фиксированный цилиндр, определяется показатель вязкости. Измерение крутящего момента происходит благодаря используемой динамической системе. Эта система представлена струной, на которой подвешен неподвижный элемент вискозиметра, связанной с ней шкалой и сменными измерительными пружинами. Относительная погрешность при измерении показателя вязкости данным типом аппарата составляет от 3 до 5 процентов. Пределы измерения для данного аппарата составляют от 1 до 10⁵ Па*с, что является очень широким диапазоном. Существенным отличием ротационных вискозиметров от других моделей является то, что с их помощью возможно измерить абсолютную вязкость как обычных, так и неньютоновских сред.

Измерение вязкости в шариковых устройствах происходит несколько иначе. Прибор состоит из калиброванной трубки с шариком внутри. В рамках проведения исследования трубка аппарата заполняется исследуемой средой, вязкость которых определяется путем измерения скорости перемещения шара. Удержание шарика в исходной позиции обеспечивается за счет электромагнита. При начале процесса замера магнит отключается одновременно с включением электросекундомера, а шар начинает движение. Как только он достигает индуктивного датчика, секундомер отключается, фиксируя полученное значение. Подобная конструкция прибора может применяться для вискозиметров, обеспечивающих проведение измерений непосредственно в пластовых условиях. В сравнении с ротационными моделями вискозиметров шариковые аппараты дают гораздо меньшую погрешность при измерении – как правило, она находится на уровне 0,5 процента. Пределы измерения для такого устройства составляют от 10^-4 до 5*10² Па*с.

Помимо указанных способов измерения вязкости при определении этого показателя у буровых растворов может применяться также способ определения времени, за которое определенный объем раствора вытекает из воронки через трубку с диаметром отверстия 5мм. При этом в качестве условных единиц измерения используются секунды.

Также помимо указанных типов вискозиметров существуют капиллярный (определяет вязкость на основе показателя скорости протекания определенного объема среды через отверстие), пузырьковый (измеряет скорость перемещения пузырька газа в вязкой среде) и вискозиметр с вибрирующим зондом (измеряет частоту возникающих колебаний).