РЕОМЕТРІЯ

Реометрія – сукупність приладів, вимірювальних і розрахункових процедур для визначення реологічних
властивостей досліджуваних середовищ у заданих умовах (тиск, температура, склад тощо).
Основні завдання: оцінка реологічної моделі і властивостей, побудова рівнянь стану.
Інваріантність реометрії – незалежність результатів оцінок реологічних властивостей від вимірювальних
приладів та розрахункових процедур.
Критерії інваріантності:
дисперсійний – на статистичній незалежності вимірюваних реологічних властивостей для відповідних варіацій
параметрів приладу;
порівняльний – на статистичній рівності вимірюваних реологічних властивостей, одержаних на
конструктивно різних реометрах;
реодинамічний – на статистичній рівності розрахункових і емпіричних гідравлічних параметрів реальних
технологічних процесів.
Способи визначення реологічних властивостей:
ротаційна віскозиметрія;
капілярна віскозиметрія;
прилади для інтегральних оцінок реологічних властивостей у відповідних технологічних процесах;
емпіричні формули, графіки, таблиці виду «склад – властивості»;
гідродинамічні параметри технологічних процесів (моніторинг, дослідження).

СИСТЕМА RHEOMETRY 2
Основне рівняння ротаційної віскозиметрії
1   
 
d ,
2a 

  
 ,
 2  , якщо   0  2 ;
a
2
0 , якщо    0 , 0   ;
– кутова швидкість обертання зовнішнього циліндра;
– реологічна модель;
– напруження зсуву на внутрішньому і зовнішньому циліндрах.
Методика обробки:
min C 1 2  A  a ,       aˆ ,ˆ ,   ,
де С – матриця коваріацій випадкової нормальної центрованої компоненти;  ,  – вектори
швидкостей обертання і напружень зсуву; A(a ,  ) – операція прямої задачі ротаційної віскозиметрії;
a ‒ вектор реологічних властивосте;  – клас реологічних стаціонарних моделей (Ньютона,
Бінгама, Оствальда, Гершеля-Балклі, Шульмана-Кессона, бівязкі рідини).
Пакетна обробка даних:

min A , a
m
     aˆ  , m  1, M , ;
m
m

M N
 2
1
m
m
ˆ
min ˆ c 
A

,
a




 i  i

M  N  r  m1 i1



2

  ˆ.

де М – кількість дослідів плану експерименту; ˆ c – оцінка дисперсії адекватності.
2
Програмне забезпечення: Реометрія 2, FineRheo.
Функціональні можливості системи Реометрія 2
Вибір найбільш адекватної реологічної моделі
в класі реологічно стаціонарних (в тому числі бів’язких) моделей
Оцінка параметрів реологічної моделі
Побудова коваріаційної матриці оцінок
реологічних властивостей рідини
Пакетна обробка даних ротаційної віскозиметрії
Побудова рівнянь стану реологічних властивостей
досліджуваних рідин (p – T, p – c, p – T – c, p – T – t та ін.)
Розв’язок прямої задачі ротаційної віскозиметрії
Реограми бів`язких рідин
Тампонажний розчин з добавкою
алюмосилікатних мікросфер
Тампонажний розчин з добавкою
алюмосилікатних мікросфер
Біополімер Duo-Vis, 0,5%
Реограми біополімерного бурового розчину Біокар
а)
б)
в)
г)
а – бів’язка модель Бінгама і Бінгама (Т=100°С, сс=10%, са=0,25%); б – бів‘язка модель Оствальда і Оствальда
(Т=25°С, сс=10%, са=1,5%); в – модель Гершеля – Балклі (Т=100°С, сс=15%, са=0,75%); г – модель Шульмана –
Кесcона (Т=150°С, сс=5%, са=1,5%)
Пакетна обробка
Дослідження реологічних властивостей емульсій
«фільтрат ББР - нафта» при температурі 85°С
Без ПАР
Вміст
фільтрату,
%
Реологічні властивості
найбільш адекватної
моделі Оствальда
k, Па  с n
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001
0,121
0,023
0,325
0,577
0,455
0,116
0,09
3,365∙10-5
5,467∙10-5
16∙10-5
З композицією ПАР
n
Дисперсія
адекватності, Па2, для
реологічної моделі
Оствальда
1,367
0,866
1,078
0,779
0,781
0,9
0,933
0,863
1,869
1,789
1,364
0,13
0,264
0,145
0,2
3,987
0,491
0,265
0,042
0,028
0,054
0,032
Реологічні властивості
найбільш адекватної
моделі Оствальда
k, Па  с n
0,001
0,034
0,016
0,016
0,02
0,004
0,004
0,002
0,003
0,002
0,0001
n
Дисперсія
адекватності, Па2,
для реологічної
моделі Оствальда
1,367
1,011
1,126
0,849
0,902
1,154
1,172
1,24
1,164
1,281
1,364
0,13
0,078
0,085
0,012
0,034
0,014
0,041
0,06
0,036
0,018
0,032
Вплив ПАР на реологічні властивості емульсій
1 – фільтрат бурового розчину
2 – фільтрат бурового розчину з добавками композиції ПАР
Реологічні криві емульсій зі співвідношенням
нафта-фільтрат бурового розчину 6 : 4
Вплив ПАР на реологічні властивості емульсії типу «фільтрат
біополімерного бурового розчину – нафта» при температурі 85°С
1 – фільтрат бурового розчину; 2 – фільтрат бурового розчину з добавками композиції ПАР
Показники в'язкісних
властивостей емульсій
фільтрату бурового розчину з
нафтою
Гуматно-біополімерний
буровий розчин
З добавкою
ПАВ
Базовий
Біополімерний буровий
розчин
Базовий
З добавкою
ПАВ
Усереднені властивості
 , Па∙с /  0 
k
, Па∙сn /  k k0 
0,023/(1,731)
0,016/(1,231)
–
–
–
–
0,180/(179,9)
0,011/(10,6)
Максимальні властивості
 0 
k , Па∙с /
0,105/(8,077)
0,023/(1,769)
–
–
 , Па∙сn /  k k0 
–
–
0,577/(577,0)
0,034/(34,0)
Відносні властивості
 ПАВ  ПАВ 
1,406 / (4,773)
–
k kПАВ  k kПАВ 
–
16,971 / (113,8)
Показники усереднених в'язкісних властивостей (  ,k ) на сегменті концентрацій фільтратів визначені за формулою:
b   c1  c0 
1
c1
 b  c  dc
c0
при c0  0 і c1  1