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泥浆性能的测试方法.doc

泥浆性能的测试方法

人都说爱久了会是亲情
2017-10-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《泥浆性能的测试方法doc》,可适用于工程科技领域

泥浆性能的测试方法《岩土钻掘工程学》实验指导书实验泥浆性能的测试方法一、实验目的了解测定泥浆基本性能所用仪器结构及原理。掌握泥浆性能常用测定仪的使用与操作方法。二、实验内容了解泥浆比重、流变特性(粘度和切力)、滤失性能(失水量和泥饼厚度)、固相含量、含砂量、胶体率、pH值、润滑性等主要性能测定所用仪器的结构。测定上述性能的方法。三、方法及步骤、(一)型比重称仪器型比重称由泥浆杯、横梁、游动砝码和支架组成在横梁上有调重管和水平泡其结构如图。图泥浆比重称泥浆杯杯盖水平泡刀架支座游动砝码挡臂横梁调重管测定步骤校正比重称先在泥浆杯中装满清水盖好杯盖使多余清水从盖上小孔溢出擦干泥浆杯周围的水珠把游码移到刻度如水平泡位于中间则仪器是准确的如水平泡不在中间则可在调重管内取出或加入重物来调整。倒出清水擦干将待测泥浆注入杯中盖好杯盖让多余泥浆溢出擦净泥浆杯周围的泥浆移动游码使横梁成水平状态(水平泡位于中间)。游码左侧所示刻度即为泥浆比重。(二)漏斗粘度计ZMN型马式漏斗粘度计仪器结构ZMN型马式漏斗粘度计由锥体马式漏斗、六孔cm(目)滤网和ml量杯组成如图。锥体上口直径mm锥体下口直径与导流管直径mm锥体长度mm漏斗总长mm筛底以下的漏斗容积ml。《岩土钻掘工程学》实验指导书用手握住漏斗呈直立位置食指堵住导流管出口。取被测泥浆试样经滤网注于漏斗锥体内直到泥浆的水平面至达筛网底面止(此刻刚好是ml)。放开食指同时启动秒表记时直到观察标准ml量杯刻线时止记录流出泥浆的秒数以秒数记录漏斗粘度结果。校验马式漏斗使用一段时间后必须进行必要的校验其校验方法按使用方法步骤进行。在条件下将清水ml注于漏斗内若流出ml(夸脱)的清水为秒或流出ml的清水为秒即为合格。苏式野外漏斗粘度计仪器结构该粘度计由漏斗和量筒组成。构造如图。量筒由隔板分成两部分大头为ml小头为ml漏斗下端是直径为mm长为mm的管子。图马式漏斗粘度计图苏式野外漏斗粘度计漏斗管子量杯筛网泥浆杯测定步骤将漏斗呈垂直用手握紧并用食指堵住管口。然后用量筒两端分别装ml和mlN泥浆倒入漏斗。将量筒ml一端朝上放在漏斗下面放开食指同时启动秒表记时记录流满ml泥浆所需的时间即为所测泥浆的粘度。仪器使用前应用清水进行校正。该仪器测量清水的粘度为秒。若误差在秒以内可用下式计算泥浆的实际粘度。实测泥浆粘度实际粘度,实测清水粘度(三)ZNN型旋转粘度计ZNN型旋转粘度计有手摇两速、电动两速和电动六速三种。主要用于测量泥浆的流变参数。电动六速旋转粘度计仪器结构如图所示。《岩土钻掘工程学》实验指导书仪器结构动力部分双速同步电机转速转分转分电机功率瓦、瓦电源伏Hz变速部分可变六速转速分别为转分测量部分扭力弹簧、刻度盘与内外筒组成测量系统。内筒与轴锥度配合外筒卡口联接。支架部分采用托盘升降被测容器。工作原理液体放置在两个同心圆筒的环隙空间内电机经过传动装置带动外筒恒速旋转借助于被测液体的粘滞性作用于内筒一定的转矩带动与扭力弹簧相连的内筒一个角度。该转角的大小与液体的粘性成正比于是液体的粘度测量转换为内筒转角的测量。操作程序A准备将仪器与电源相接启动马达变更调速杆位置。检查传动部分运转是否良好有无晃动与杂音以及调速机构是否灵活可靠。卸下外筒检查内筒是否上紧内外筒表面有无杂务是否清洁。检查无误后再将外筒装好。按下键钮以转分和转分观察外筒的偏摆量如偏摆量大于mm则取下外筒三卡口调换重装。检查刻度盘位如刻度盘位不对指针松开固定螺钉调后将螺丝固紧。B操作将刚搅拌好的泥浆倒入样品杯刻度线处(毫升)立即放置于托盘上上升托盘使液面至外筒刻度线处。拧紧手轮固定托盘。如用其它样品杯筒《岩土钻掘工程学》实验指导书底部与杯底之间不应低于mm。迅速从高速到低速进行测量待刻度盘读数稳定后分别记录各转速下的读数。测静切力时应先用转分搅拌秒静置秒钟后将变速手把置于转分读出刻度盘上最大读数即为初切力。再用转分搅拌秒静置分钟后将变速手把置于转分读出刻度盘上最大读数即为终切力。试验结束后关闭电源松开托盘移开量杯。轻轻卸下内外筒清洗内外筒并且擦干再将内外筒装好。数据处理符号Φ:在给定转速下所测得仪器内筒转角即仪器刻度盘上读到的格数。Φ、Φ、Φ代表外筒转转分、转分、转分从仪器刻度盘上读到的格数。其余依此类推。牛顿流体,,,绝对粘度(mpas)塑性流体视粘度,,(mpas),A,,,,,塑性粘度(mpas)P,,(,,,),(,,,)动切力(pa)dp,,,静切力(pa)初,,,(pa)终假塑性流体,n,lg流性指数(无因次),,nk稠度指数,(Pa秒)n粘塑性流体极限高剪粘度,,(,,,),卡森动切力,,(,),,c注意事项外筒装卸一手握住外转筒另一手握住外筒顺时针转动使外筒的卡口对准外转筒内的销子后取下外筒。装上外筒时应使外筒的槽口对准外转筒内的销子后在逆时针旋转外筒即可切忌碰撞内筒。内筒装卸一手紧握内筒轴一手内旋内筒装卸切勿弄弯内筒轴。《岩土钻掘工程学》实验指导书长途搬运时一定要卸下内筒装好外筒以防止内筒轴被撞弯。扭力弹簧刚度的调整不准随意进行。(四)ZNS型泥浆失水量仪该仪器是将泥浆用惰性气体(二氧化碳、氮气或压缩空气)加压的情况下测量泥浆的失水量。当泥浆在Mpa压力的作用下分钟内通过截面为过滤面渗透出的水量以毫升表示。同时可以测得泥浆失水后泥饼的厚度以毫米表示。仪器结构ZNS失水量测定仪主要由气源、减压阀、放空阀、泥浆杯、量筒、支架等组成其结构如图所示。图气压式失水仪原理图量杯放水阀过滤板泥浆杯放空阀旋钮放空阀压力表减压阀气瓶气源总体端盖测定步骤先将支架放在平稳的台面上。将减压手柄退出使减压阀处于关死状态此时无输出然后关死放空阀。装好气瓶并拧紧盖顺时针旋转减压阀手柄使压力表指示~Mpa。以左手拿住泥浆杯用食指堵住泥浆杯气接头小孔倒入被测泥浆高度以低于密封圈~毫米最好放好密封圈铺平一张滤纸拧紧泥浆杯盖然后将泥浆杯连接在三通接头上将毫升量筒放在泥浆杯下面对准出液孔。按逆时针方向缓缓旋转放空阀手柄同时观察压力表指示。当压力表稍有下降或听见泥浆杯有进气声响时即停止旋转放空阀手柄微调减压阀手柄使压力表指示为Mpa泥浆杯内保持Mpa的恒《岩土钻掘工程学》实验指导书定状态当见到第一滴滤液开始记时分钟时取下量筒退出减压阀手柄关死减压阀顺时针旋转放空阀泥浆杯内余气放出。取下泥浆杯打开泥浆杯盖取出滤纸洗净泥饼上的浮浆测量泥饼厚度。冲洗擦干泥浆杯、杯盖、密封圈(凉干或烘干杯盖滤网)。记录下量筒内失水量。为缩短时间一般可测分钟失水量成乘以必要时即需测分钟失水量。(五)ZNG型泥浆固相含量测定仪结构和工作原理该仪器根据蒸馏原理取一定量(毫升)泥浆用高温(电加热)将其蒸干然后固相称重算出固相成分之重量或体积的百分含量。仪器主要由蒸馏器、加热棒、电线接头、冷凝器、量筒等部分组成(见图)。操作步骤拆开蒸馏器放开泥浆杯将充分搅拌过的泥浆倒入泥浆杯盖上杯盖让多余泥浆溢出擦干溢出的泥浆再轻轻取下杯盖然后将粘附在杯盖底面的泥浆刮回泥浆杯中(此时泥浆杯中的泥浆为毫升)为防止蒸馏过程中泥浆沸溢向泥浆杯中加入~滴消泡剂然后扭上套筒。将加热棒旋紧在套筒上部(应直立放置)将蒸馏器插入泥浆箱后面的小孔内并将毫升百分刻度量筒夹在冷凝器导流管口处以收集冷凝液。连接电路进行蒸馏同时记时通电~分钟第一滴冷凝液流出直到泥浆被蒸干不在有冷凝液流出(大约需~分钟)。拔除电线插头切断电源用环架取下蒸馏器淋水冷却拆开蒸馏器用刮刀刮下泥浆杯及加热棒、套筒上的固相成分然后称重计算出固相百分含量。记下量筒冷凝液的体积用于计算和参考。若冷凝液水与油分层不清可加入~滴破乳剂。注意事项用完后清洗蒸馏器和冷凝器孔擦干加热棒将其风干。电源电压为伏交流波动范围在~伏注意不能超压。通电时间不要太长一般分钟左右蒸干即可。使用一段时间后要检查一下电线接头和电源插头防止短路和断路。《岩土钻掘工程学》实验指导书(六)LNH型泥浆含砂量测定器泥浆含砂量是指泥浆中不能通过号筛网(相当于直径大于mm)砂子体积的百分比。仪器由过滤筒漏斗和玻璃量筒组成如图所示。测定方法在玻璃量筒内加入泥浆(毫升或毫升)再加入适量水不超过毫升用手指盖住筒口摇匀倒入过滤筒内边倒边用水冲洗直到泥浆冲洗干净网上仅有砂子为止。将漏斗放在玻璃量筒上过滤筒倒置在漏斗上用水把砂子冲入玻璃量筒内等砂子沉淀到底部细管后读出含砂量体积计算出砂子体积的百分含量。(七)胶体率测定瓶胶体率表示泥浆中粘土颗粒分散和水化的程度。仪器:胶体率测定瓶(也可以用毫升量筒代替)。测定步骤将毫升泥浆装入胶体率测定瓶中将瓶塞塞紧静止小时后观察量筒上部澄清液的体积(毫升数)。胶体率以百分数表示,澄清液体积胶体率(),(八)PH值的测定方法比色法用广泛试纸。撕下一小条PH试纸浸入泥浆滤液或泥浆中观察其颜色变化并与比色板颜色相比相一致即为泥浆的PH值。用PHS型酸度计工作原理PHS型酸度计是利用玻璃电极和甘汞电极对被测溶液中不同酸度产生的直流电势输入到一台用参量振动深度负反馈的直流放大器以达到PH值指示的目的。主要技术性能a测量范围PH:~PH《岩土钻掘工程学》实验指导书Mv:~毫伏~毫伏b最小分度PH:PHMv:mvc仪器使用环境条件环境温度:~电源电压:d被测溶液温度范围:~仪器调节器示意图见。测定PH值的操作方法a电极安装先将电极夹子夹到电极杆上在将玻璃电极夹在夹子上电极插在插口内并用小螺丝扭紧甘汞电极夹在中央夹子上其引线连接在接线柱上玻璃电极下端玻璃球泡应比甘汞电极陶瓷芯端稍高一些。b校正测量PH值时先按下按键读数开关保持不按下状态左上角指示灯应亮预热数分钟。调节温度调节器在被测溶液温度值上。将分档开关放在“”调节零点调节器使其指示在PH“”。将分档开关放在校正位置调整校正调节器使其指针在满度。将放在“”重复检查PH“”位置。c定位将中性标准缓冲液置于试杯中查出该温度下的PH值。按下读数开关。调节定位调节器使其指示在该标准缓冲溶液的PH值(即分档开关的指示数加表面上指示值)并摇动试杯使指示稳定为止重复以上操作进行调节。d测量将读数开关放开。用蒸馏水清洗电极头部并用滤纸吸干移下电极至被测溶液中并不断摇动溶液杯。将读数开关按下调节分档开关读出指示值。注意事项a新的或长期不用的玻璃电极球泡在使用前应放在蒸馏水中浸泡小时每次用完应浸泡在蒸馏水中玻璃电极球泡壁薄易碎操作时应小心。b应保证甘汞电极下端毛细管畅通。使用时电极应充满KCL溶液里面应《岩土钻掘工程学》实验指导书无气泡防止断路。为让极少量的KCL溶液从毛细管中流出使测得结果可靠应把电极上面的小橡皮塞及下端小橡皮套拔去。(九)NR型钻井液润滑性测定仪主要技术参数润滑系数量程:磨合后用蒸馏水校正的润滑系数为:扭力扳手读数范围英镑英寸电源电压交流伏电机电压直流伏主轴转数转分仪器结构及工作原理仪器由试环、试块、扭力扳手、电极、测试电路等组成。如图所示。图NR型钻井液润滑性测定仪用试块和试环分别模拟钻杆和孔壁使两者浸没在被测试的钻井液中电极带动主轴上的试环回转扭力扳手给试环和试块施加正压力。M,NL根据扭矩公式KN,MKL式中:M扭力扳手的扭矩的读数KN作用在试环上的正压力L杠杆的力臂M,F,R电极的扭矩为fF,MfR式中:R试环的半径F试块与试块间摩擦阻力RF,,M,fM根据摩擦定律则f,,,fKLN,,即电极扭矩与外加扭矩成正比。《岩土钻掘工程学》实验指导书因为L、R、M都是已知的而电极的扭矩又与电流存在函数关系因此K只要知道电极的扭转特性曲线就可以求出润滑系数。表头的满量程为毫安表头的满量程的润滑系数α值为。按α=I(I为电流表指示读数)即可计算出润滑系数。操作步骤()仪器的标定仪器出厂时已经标定但在使用过程中应定期标定其步骤如下:使仪器侧倒放置卸下扭力扳手使试块脱离试环。开动电机运转分钟以上使电机及主轴承润滑油温度稳定以确保电机空载电流稳定。在主轴上装好量称杆用螺钉固定使其处于平衡临界状态(即主轴的转矩与平衡杆自重所产生的转矩平衡)。调节零旋钮使电表指针指零。在量称杆的一端加一定砝码电表的读数应符合下列规律如表:悬挂砝码重(克)电表读数如果电表读数不符合上述数值可调节K电位器然后反复测定其中任意两点。在卸下砝码后量称杆处于临界状态时电表指针应仍指零。()试环与试块的标定清洗试环与试块要求其接触表面不得有任何杂质油污。将清洗后的试块安装在主轴上用螺母固定将试块安放在托架上。检查试环与试块的圆弧是否吻合如不吻合使之吻合。在试环内装约ml的蒸馏水试环与试块浸在液面以下在无负载下开动年、马达转至电流表指针稳定用调零旋钮调指针指零。扭力扳手放在托架上调扭力扳手读数刻度盘使指针指零在运转情况下扭力扳手缓慢加压至磅英寸运转分钟此时的电表读数应在之间蒸馏水的润滑系数在之间。若蒸馏水的润滑系数值小于则检查水中是否有油污要反复检查试环、试块换蒸馏水再测若蒸馏水的润滑系数值大于则检查试环、试块表面当确实清洁无它物时用研磨膏或金相砂纸打磨在磅英寸负载下运转使其合乎要求。()钻井液润滑系数的测定对蒸馏水标定合格后将被测试的钻井液装入试样杯中。在无负载下开动马达运转至电流表指针稳定。用扭力扳手缓慢加压至磅运转分钟至电流表指针稳定记下电表读数乘以即为被测试的钻井液的润滑系数值。松开加压手柄倒出被测钻井液清洗试环和试块涂上防锈油。()注意事项一定要在无负载的情况下开动电机运转正常后才能逐渐加压严峻在负载下启动。试环与试块是仪器的关键部件必须保持其表面光洁每次用完后必须清洗干净涂上防锈油。《岩土钻掘工程学》实验指导书

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