中国石油大学-液体粘度及流变性

中国石油大学 渗流物理 实验报告

班级: 同组者:

实验日期:

学号: 姓名: 成绩:

教师: 付帅师

流体粘度及流变性测定实验

一．实验目的

1、学会旋转粘度计使用方法，测定脱气原油在不同温度和剪切速度下的粘度。 2、掌握粘度随温度变化的规律。

3、学会使用毛细管粘度计测量流体的粘度，掌握粘度计算过程。

二．实验原理

液体粘度分为动力粘度和运动粘度。油藏工程计算中常用动力粘度。

动力粘度是指做相对运动的两液层间单位面积上的内摩擦力τ与速度梯度的比值，即：

m=其中，μ——液体的动力粘度，Pa?s τ——剪切应力，N/m2

tdv/dy

dv/dy——相距为dy的两液层间的速度梯度，1/s

当式中各参数的单位采用CGS制单位时，粘度的单位为泊，符号为P。

运动粘度时指在相同的温度下流体的动力粘度与其密度的比值，单位为m2/s，在CGS制单位下为cm2/s。

油藏流体的动力粘度是油藏工程计算的重要参数，因此正确地测定原油粘度是非常重要的。在实验室常用的测定脱气原油或水的粘度方法有：毛细管粘度计法和旋转粘度计法。

旋转粘度计由电机经变速带动转子作恒速转动。当转子在某种液体中旋转时,液体会产生作用在转子上的粘性力矩。液体的粘度越大,该粘性力矩越大;反之,液体的粘度越小,该粘性力矩也越小。该作用在转子上的粘性力矩由传感器检测出来,经仪器所带的微电脑处理后,可得出被测液体的粘度。

毛细管粘度计用于测试脱气液体在某一温度、低流速下的粘度。由于地层条件下石油的流动速度很低，因此，毛细管粘度计测得的粘度可直接用于地下渗流计算（含气原油粘度需由脱气原油粘度计算得到，或由其他测试方法得到）。

三．实验流程

1．旋转粘度计结构图

2、毛细管粘度计结构图

四．实验步骤

1．旋转粘度计操作步骤

(1)将脱气原油置于直径不小于 70mm,高度不低于 125mm 的双层杯中。 (2)通过水浴准确控制原油的温度。

(3)调整仪器水平:将仪器的水准器气泡调至居中。

(4)估计原油的粘度范围,选择适宜的转子和转速。若估计不出原油的大致粘度时,应视为较高粘度。选用由小到大的转子(转子号由高到低)和由慢到快的转速。原则上高粘度的液体选用小转子(转子号高);低粘度的液体选用大转子(转子号低),快转速。为保证测量精度,测量时量程百分比读数应在 10%~100%之间。如测量显示值闪烁,表示溢出或不足,应更换量程。

(5)缓慢调节升降旋钮,调整转子在原油中的高度,直至转子的液面标志(凹槽中部)和液面相平为止。

(6)选择好转子和转速档位后,按“确定”键,转子开始旋转,仪器开始进行测量。

2、毛细管粘度计操作步骤

(1)在内径符合要求的清洁干燥的毛细管粘度计的支管6上套上橡皮管，并用手指堵住管身7的管口，同时倒置粘度计将管身4插入待测石油产品中，然后利用吸耳球、水流泵或其他真空装置将液体吸到标线b，注意不要使管身4、扩张部分2和3中的液体产生气泡或裂隙。当液面到达标线b时，将粘度计提起，使其迅速恢复正常状态。将管身4的管端外壁粘附的油擦去，并从支管6上取下橡皮管套在5管身4的上口。

(2)将装有待测液体的粘度计浸入事先准备好的恒温浴中，并用夹子将粘度计固定在支架上。在固定位置时，必须使粘度计的扩张部分3的一半浸入恒温浴中。

(3)温度计要用另一只夹子固定于恒温浴液体中。务必使温度计的水银球接近毛管粘度计中央的液面，最好是使温度计上要测的刻度位于恒温浴的液面以上10mm处。

(4)利用铅垂线从两个相互垂直的方向检测毛管是否垂直，将粘度计调整成垂直状态；将恒温浴调整到规定的温度，将装有石油产品的粘度计浸在恒温液体内恒温规定的时间。

(5)利用管身4所套的橡皮管将待测石油产品吸入扩张部分2，使液面稍高于标线a，并且不要让毛细管和扩张部分2中的液体产生气泡或裂隙。

(6)记录液面由标线a流到标线b所需要的时间。至少重复测定4次，每次的流动时间与其算术平均值的差不应超过算术平均值的0.5%，然后取不少于3次的流动时间所得的算术平均值作为平均流动时间t。

五．数据处理

1、记录脱气原油在不同温度和剪切速度下的粘度；

编号 1 2 3 4 温度,℃ 30.84 40.01 50.00 60.00 转子,# 2 2 2 2 转速,RPM 粘度,mPas 百分比,％ 12.0 12.0 30.0 30.0 805 551 308 183 32.2 22.1 30.8 18.3 表1 不同温度及转速下粘度记录

2、绘制原油粘度与温度之间的关系曲线

曲线分析：温度越高，原油粘度越小。原油粘度降低程度与温度接近线性关系。

3、毛细管粘度计测量结果计算 毛细管粘度计编号：16 毛细管粘度计直径：0.8mm

毛细管粘度计常数C＝0.03292，油品密度ρ＝0.8302g/cm 时间t1＝108.28s，t2=107.88s，t3=107.84s，t4=107.63s

平均时间t'＝(t1+t2+t3+t4)/4=107.91s，校正后平均时间t＝107.91s 动力粘度μ＝ρCt＝0.8302x0.03292x107.91=2.949mPa?s

3

六、实验总结

通过本次的实验，我学会了使用旋转粘度计，了解了原油粘度的变化规律以及脱气 原油随温度和剪切速率的变化规律，并绘制了流变性曲线，加深了对流体性质的理解。在使用毛细管粘度计的测量使用中，当原油将要流至上下刻度线时速度特别快，需要眼疾手快，因此还要多加注意。在实验中与同组同学分工协作，培养了我的团队合作能力。最后感谢老师在实验过程中的耐心讲解与指导帮助。