Устройство для измерения вязкости дисперсной среды

 

(19) (И).

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦЦАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН щ(3)) G 01 N 11 10

ГОСУДАРСТВЕННЬ9 НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСМ0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ( (21) 3439990/18-25 (22) 18.05.82 (46) 07.12.83. Бюл. )) 45 (72) И.Халисматов, З.С. Ибрагимов, A.A. Александров, Ю.Н. Соколов, В.A. Александров, Е.И. Абетов и М.Ю. Юлдашев и A.Ñàäûêîâ

° (71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институт им. A.P. Бируни (53) 532.137(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 362229, кл. G N 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 569902, кл. G 01 N 11/10, 1975 (прототип), (54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЯЗКОСТИ ДИСПЕРСНОЙ СРЕДЫ, содержащее измерительную систему и шарик с глухим отверстием, в котором свободно закреплен шток, соединенный с приводом равномерного движения и упирающийся своим нижним торцом в пружину с тензодатчиком, нижний виток которой контактирует с дном отверстия, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения шарик состоит из двух половин, йыполненных из биметаллического материала, с отводами, связанными посредством преобразователя термоэлектрического сигнала с измерительной системой.

1059488

Изобретение относится к технике контроля реологических характеристик буровых растворов и может быть использовано s системах контроля и управления при бурении скважин в нефтяной и газовой промышленности. 5

Известно устройство для измерения вязкости дисперсной системы, состоящее иэ сосуда с исследуемой жидкос-, тью, шарика и следящей системы, Падающий металлический шар помечен радио-10 активным иэотопом. Время его прохождения между двумя заданными уровнями определяется с помощью радиометрической аппаратуры. По установившейся скорости падения шарика рассчитывают )5 величину вязкости среды по закону

Стокса: Я

3Tid v где р. — вязкость, кнс/м

2.

Р— вес шарика, кг;

его диаметр, м;

Ч вЂ” скорость падения, м/с.

Данная зависимость справедлива только для малых значений критерия

Рейнольдса, т. е. в случае безынерционного обтекания тела 1 3

Малые скорости погружения шара в слой связаны с необходимостью применения шара с удельным весом, .близким к удельному весу слоя, либо шарика малого диаметра, при этом он стано-.:. 30 нится чувствительным к пульсациям плотности их давления.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения вязкости дисперсной среды, состоящее З5 из измерительной системы и шарика с глухим отверстием, в котором свободно закреплен шток, соединенный с приводом равномерного движения и упирающийся своим нижним торцом н пружину 40 с тенэодатчиком, нижний виток которого контактирует с дном отверстия. Шток равномерно погружается в дисперсную среду посредством электропривода, полезная мощность которого расходует-45 ся при постоянных прочих составляющих на преодоление сопротивления дисперсной среды. Деформация пружины и, соответственно, усилие, зафиксированное тенэодатчиком B каждый мо 50 мент времени, пропорционально вязкости дисперсной среды (23.

Однако н известном устройстве при измерении вязкости в потоке бурового раствора с .увеличением глубины бурящейся скважины происходят искажения показаний регистрирующего прибора эа счет температурных изменений, то вызвано уменьшением модуля упругостй пружины при повышении температуры. 60

Цель изобретения — повышение точности измерения вязкости.

Постанленная цель достигается тем,,что в устройстве для измерения вяз.— кости дисперсной среды, содержащем у измерительную систему и шарик с глухим отверстием, в котором свободно закреплен шток, соединенный с приводом равномерного движения и упирающийся своим нижним торцом в пружину с тензодатчиком, нижний виток которой контактирует с дном отверстия, шарик состоит иэ двух половин, выполненных

I из биметаллического материала, с отводами, связанными посредством преобразователя термоэлектрического сигнала с измерительной системой.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит иэ штока 1 шарика, выполненного иэ двух биметаллических полушарий 2 с отверстием 3 со вложенной в него пружиной 4, на которой установлен тенэодатчик 5. Ограничение движения шарика от верхнего до нижнего предельных положений происходит с помощью шайбы 6, посаженной на плоский срез шарика. Различные по величине прокладки 7 позволяют использовать устройство в большом диапазоне вязкостей среды. Перемещение шарика с заданной скоростью в дисперсной среде осуществляется посредством привода 8 равномерного движения.- Датчик 9 измерительной системы фиксирует местоположение шарика и передает от тензодатчика 5 сигнал через электрический ключ 10 на вход усилителя 11.

Второй сигнал на усилитель 11 передается с выхода термоэлектрического преобразователя 12, вход которого связан с отводами 13 биметаллических полушарий шарика. Далее скомпенсиро- . ванный и усиленный сигнал записывается регистрирующим прибором 14, н качестве которого можно использовать шлейфовый осциллограф.

Устройство работает следующим образом.

Шток 1 шарика погружается в дисперсную среду, например в буровой раствор, посредством привода 8 равномерного движения с постоянной задан-. ной скоростью. Полезная мощность привода расходуется при постоянных прочих составляющих на преодоление сопротивления дисперсной среды, Тенэодатчик

5 оттарирован на приложенное усилие.

Деформация пружины 4 и, соотнетст— ненно, усилие, зафиксированное тенэодатчиком в каждый момент времени, пропорционально сопротивлению (вязкости,) дисперсной среды. Сила, действунжгая в направлении перемещения шарика, уравновешивается противодействующей силой — деформацией пружины.

Это показ.ание усиливается усилителем 11 и подается на регистрирующий прибор 14 в точках, зафиксированных датчиком 9 измерительной системы.

При повышении температуры бурового раствора уменьшается модуль упругости пружины 4„ что вызывает искажение,1059488

Составитель В. филатова

Редактор Т. Мермелштейн Техред Л.Мартяшова Корректор A.Ïîâõ

Заказ 9822/49 Тираж- 873 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 сигнала тенэодатчика 5, а также увеличивается термо-ЭДС., снимаемая с отводов 13 биметаллических полушарий 2 шарика, которая преобразуется посредством преобразователя 12 в компенсирукщую составляющую сигнала тензо- 5 датчика 5 и передается на вход усилителя 11. Таким образом, происходит компенсация искажения сигнала и повышение точности измерения вязкости.

Массу шарика из биметаллических 10 полушарий можно регулировать изменением его диаметра и плотности путем высверливания в теле шарика полости.

Тогда термокомпенсация будет иметь

1 ! место в течение всего движения шарика 5 в послойно изменяющейся температурной среде. В.случае определения вязкости ,буровых-,растворов, температура кото -рых изменяется с глубиной бурения (т. е. в жидкостных пачках определенного объема ), термоинерционность отсутствует.

Таким образом, благодаря разделению чувствительного элемента устройства для измерения вязкости шарика на две половины и выполнению его иэ биметал.-лического материала с отводами, свя занными посредством преобразователя термоэлектрического сигнала С измерительной системой устройства,повы,шается точность измерения последнего.