液体粘度及流变性测定实验

中国石油大学油层物理实验报告地面脱气原油粘度的测定实验目的1、用毛细管粘度计法测量脱气原油的粘度。2、用旋转粘度计测试脱气液体在恒定温度和恒定剪切速度下的粘度。3、掌握粘度随温度变化规律。二、实验原理1、毛细管粘度计法在一定温度下，当液体在直立的毛细管中，以完全湿润管壁的状态流动时，其运动粘度与流动时间成正比。通过测定原油通过两条标准线之间的时间t，并用比重计测得原油密度ρ，通过动力粘度公式：μ=ρCt（1）式中μ——液体的动力粘度，mPa·s；C——粘度计常熟； ρ——液体在测试温度下的密度，g/cm3；t——毛细管中液面由标线a流到b的时间，s。2、旋转式粘度计法旋转式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。实验设备1、毛细管粘度计法测定石油产品的动力粘度时所用的主要仪器为毛细管粘度计，其结构如下图所示：图1测定动力粘度初拥毛细管粘度计外，还需要用带透明壁或装有观察孔的恒温浴，其水面高度不小于180mm，容积不小于2L，并附带自动搅拌器和一种能准确调节温度的电热装置（最好同事采用温度调节器）。除此之外，需要用的其它测试仪器有：（1）温度计，分度为0.1℃，范围为0~50℃或50~100℃（2）秒表，用于计量液体在粘度计中的下落时间；（3）比重计，用于测定液体的密度2、旋转式粘度计法所用实验仪器由旋转式粘度计和水浴组成。仪器的构造如下图：图2旋转粘度计结构图（1）粘度计机头水准泡；（2）液晶显示屏；（3）外罩；（4）转子保护架；（5）主机底座；（6）微型打印机；（7）粘度计机头；（8）操作键盘；（9）转子连接头；（10）转子；（11）主机底座水平调节旋钮（使水准泡居中）2、旋转粘度计配有四种转子以供选择，即1、2、3、4号转子。转子编号越大，转子直径越小，转子与被测液体接触的表面积越小。转子转速可以通过微电脑进行调整，共设有8个档位，即0.3、0.6、1.5、3、6、12、30、60转/分钟。4种转子和8档转速有32种组合方式，可以测量出测定范围内的各种液体的粘度值，见下表1。表1不同转子和转速组合的满量程值转速r/min转速r/min量程mPa·s转子1234601005002000100003020010004000200001250025001000050000610005000200001000003200010000400002000001.5400020000800004000000.6100005000020000010000000.32000010000040000020000003、微电脑操作界面如下图：复位复位确定转子1#转速0.3转/分按键，可以在转子和转速之间切换按键，可以选择所需要的转子或转速按“确定”键，转子开始旋转，测量粘度，屏幕显示如下：按“复位”键，转子停止转动转子1#转速0.3转/分粘度xxxmPa·s百分比xxx.x%百分比指所测粘度为该档位满量程的百分数竖条显示为采样的进程图3微电脑操作界面实验步骤毛细管粘度计法（1）选取合适的粘度计，在支管7上套上橡皮管，并用手指堵住管身6的管口，同时倒置粘度计将管身1插入待测石油产品中，然后利用吸耳球将液体吸到标线b，不要使扩张部分2,3和管身1中液体产生气泡。当液面达到标线b时，提起粘度计，使其迅速恢复正常状态，并将橡皮管套在管身1上口。（2）将粘度计夹在固定架上，利用铅垂线从两个相互垂直的方向检测毛管是否垂直。（3）利用管身1所套的橡皮管将待测原油吸入扩张部分2,使液面稍高于标线a，并且不要让毛细管和扩张部分2中有气泡或裂隙。（4）记录液面由标线a流到标线b所需的时间。重复测定3次，并选出平均流动时间t。（5）按式（1）计算液体的动力粘度。2、旋转式粘度计法1、实验准备（1）安装好粘度计支架、底座及机身；（2）把RDT温度探针连接到机身背面的温度探针插孔上；（3）调整粘度计的水平，使水平气泡在黑色的圆圈中央；（4）拆下转子接头保护帽；（5）按“ON/OFF”键把底座背面的电源开关打开，仪器自动校零（每次电源开关关掉后，重新使用仪器时都要进行着一步）。2、实验操作（1）预热10分钟。（2）将转子连接到粘度计上，按左旋方向上紧（注意保护转子）。（3）按“ENTRE”键开始实验。当扭矩超过100%时，屏幕显示“EEEE”，此时应减小转速，或更换小转子；当扭矩低于10%时，应增大速度，或更换大转子。（4）当示数稳定后记录数据，按“SelectDisp”键进行切换，读取粘度、扭矩值等。（5）实验结束，按“ON/OFF”键关闭底座背面的开关，清理实验仪器及实验台。五、实验要求与数据处理1、实验要求（1）根据表二记录所需数据。（2）绘制粘度---温度曲线图，并分析其变化关系。2、数据处理表二编号温度T，℃转子，#转速，RPM粘度μ，mPa.s百分比，%121.6212142056.9230.121290336.0339.923036736.7449.126019438.8粘度对数---温度曲线图分析：随温度升高，粘度值降低的很快，说明粘度受温度影响很大。解释为温度升高，分子间距离增大，同时分子热运动速度增大，分子间引力减小，粘度降低。热力采油利用升高温度进而大幅度降低原油粘度原理来提高采收率。2、毛细管粘度计法表三原油流动时间记录表粘度计编号粘度计常数C原油密度ρ/（g/cm3）流动时间t/s190.032430.845t12’40’’16t22’40’’56t32’41’’12流动时间的算术平均值为：t=(160.56+161.12+160.16)/3=160.61s该石油样品的动力粘度为：μ=ρCt=0.845*0.03243*160.61=4.40mPa·s