Эффективная вязкость

Для оценки текучести буровых растворов иногда пользуются величиной эффективной вязкости. Этот параметр выводится путем деления уравнения Шведова-Бингама на dv/dn:

(а)

Двучлен в правой части этого равенства называют эффективной вязкостью и обозначают η_эф.

(б)

Если подставить η_эф в равенство (а), то уравнение Шведова-Бингама приводится к виду, аналогичному уравнению Ньютона:

(в)

Эффективная вязкость неньютоновской жидкости, как следует из равенства (б), не является величиной постоянной. Она меняется с изменением скорости сдвига. Поэтому, чтобы можно было сравнивать между собой разные буровые растворы, принято измерять эффективную вязкость при определенной скорости сдвига. Обычно измерение проводят при частоте вращения наружного цилиндра ротационного вискозиметра равной 600 об/мин.

Таким образом, как это следует из уравнения (в), эффективную вязкость бурового раствора можно представить себе как динамическую вязкость некоторой эквивалентной ньютоновской жидкости, в которой при выбранной скорости сдвига действует такое же напряжение сдвига, как и в испытуемом буровом растворе.

Динамическая вязкость может быть вычислена по формуле:

,

где ω – угловая скорость вращающегося цилиндра вискозиметра, рад/с;

φ – угол поворота измерительного цилиндра при данной угловой скорости, град;

m – константа упругого элемента вискозиметра, мПа∙с/град.

Для пружины №2 вискозиметра ВСН-3:

m=32,2 мПа∙с/град.

Если измерять эффективную вязкость при скорости вращения наружного цилиндра, n=600 об/мин, то расчетная формула принимает вид:

Этой же формулой пользуются при измерении эффективной вязкости с помощью прибора фирмы FANN модель 35.