Подземная гидромеханика: Практическое пособие к лабораторным занятиям, страница 7

β- температурный коэффициент вязкости; зависит от рода нефти (в частности, от ее углеводородного состава).

В умеренном диапазоне температур для определения температурной
зависимости вязкости нефти можно использовать формулу:

(3)

 

где ν₅₀ - кинематический коэффициент вязкости нефти при температуре 50°С;

n - показатель степени, зависящий от ν₅₀:

  (4)

Для измерения вязкости нефти в производственных и лабораторных
условиях наиболее широкое распространение получили капиллярные
вискозиметры. Измерение вязкости в капиллярных вискозиметрах, в которых определенное количество жидкости протекает по капиллярной трубке
диаметра (рис. 1), основано на закономерностях ламинарного течения жидкости в трубах. В соответствии с законом Пуазейля объемный расход
жидкости Q в трубе (капилляре):

    (5)

где, применительно к капиллярному
вискозиметру, d и 1 — диаметр и длина
капиллярной трубки;        h_ТР- потери напора на
трение: h_ТР ≈1; W - объем перетекшей
жидкости за время τ.

                         Рис.1.

Из выражения (5) получаем известную формулу капиллярной вискозиметрии:

  (6)

Количество перетекшей жидкости W, диаметр капилляра d, длина капилляра 1, величина потерь напора h_ТР являются постоянными для данного
вискозиметра. Таким образом, выражение (6) можно записать в виде:

 (7)

где С- постоянная вискозиметра.

Так как геометрические параметры вискозиметра (например, диаметр d), а также объем жидкости ввискозиметре зависят от температуры,
то в выражение (7) вводится поправочный температурный коэффициент К:

 (8)

Значения постоянной С и коэффициента К приводятся в паспорте вискозиметра.

Выражение (8) позволяет измерять кинематический коэффициент
вязкости нефти простым измерением времени перетекания фиксированного объема жидкости в капиллярном вискозиметре.

С помощью капиллярных вискозиметров можно измерять коэффициенты вязкости нефти и других жидкостей в пределах от 0,6 до 30000 сСт.

Оборудование и приборы

1. Капиллярный стеклянный вискозиметр ВПЖ-2 (рис.2).

2. Термостат, обеспечивающий изменение температуры в заданных
пределах (0÷90°С).

3. Термометры стеклянные лабораторные.

4. Секундомер.

Порядок выполнения работы

1. Перед определением вязкости вискозиметр должен быть тщательно
промыт растворителем (бензин-растворитель, бензин авиационный Б-70,
ацетон, спирт этиловый ректифицированный) и высушен. Рекомендуется
после растворителя вискозиметр промыть дистиллированной водой и
высушить пропусканием через прибор отфильтрованного от пыли воздуха.

2. Включить термостат и установить начальную температуру 20°С,

3. Вискозиметр наполняют испытуемой нефтью и устанавливают в
термостат, чтобы капилляр был вертикален.

Для заполнения вискозиметра испытуемой нефтью на отводящую
трубку 3 надевают резиновую трубку. Далее, зажав пальцем колено 2 и
перевернув вискозиметр, опускают колено 1в сосуд с жидкостью и засасывают ее (с помощью резиновой груши) до метки М₂ следя за тем, чтобы в жидкости не образовывались пузырьки воздуха. Втот момент, когда уровень жидкости достигнет метки М₂,вискозиметр вынимают изсосуда и быстро перевертывают его в нормальное положение. Снимают с внешней  стороны конца колена 1избыток жидкости и надевают на его конец резиновую трубку. Вискозиметр устанавливают в термостат так чтобырасширение 4 было ниже уровня жидкости в термостате. После выдержки в термостате не менее 15 мин. при заданной температуре, засасывают жидкость в колено 1 примерно до 1/3 высоты расширения 4. Сообщают колено 1 с атмосферой и определяют время опускания мениска жидкости от метки М₁ до М₂.

4. Измерения вязкости нефти произвести
при температурах 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80;90°С, соответствующим образом изменяя температуру в термостате.

5. Для каждой температуры рассчитать
значение кинематического коэффициента

вязкости ;

6.Построить график зависимости

коэффициента вязкости от температуры

(т.е. вязкостно-температурную характеристику).