گرانروی سنج دوار

گرانروی سنج دوار

   اولین مجموعه از آزمایش­ها تحت شرایط اتمسفری با استفاده از ویسکومترفن 35 انجام شد. شکل(3-8)ویسکومتر­فن مورد استفاده را در انجام آزمون­های آزمایشگاهی نشان می­دهد. این ویسکومتر دارای 6 سرعت چرخشی مختلف (3، 6، 100، 200، 300و 600) برای اندازه­گیری خواص رئولوژیکی گل حفاری در آزمایشگاه می­باشد.

 مقاومت داخلی سیال را در برابر جریان یافتن، گرانروی^[1] می­نامند که به­صورت نسبت تنش برشی بر سرعت برشی تعریف می­شود. گرانروی بر حسب سانتی پوایز^[2] بیان می­شود.

 از میان خواص رئولوژیکی، گرانروی از اهمیت خاصی برخوردار است. در میادین نفتی، از اصطلاحات زیر برای تشریح گرانروی گل حفاری و خصوصیات رئولوژیکی استفاده می­شود: (Amoco,1994)

1)   گرانروی ظاهری (cP یا mPa.s)

2)   گرانروی پلاستیک (cP یا mPa.s)

3)   نقطه واروی (lb/100ft² یا Pa)

     4) استحکام ژله­ای (lb/100ft² یا Pa)

3-2-1-1 گرانروی ظاهری

گرانروی ظاهری اندازه­گیری شده توسط VG Meter، مقدار گرانروی است که یک گل حفاری در سرعت چرخشی  RPM600 دارد. در واقع گرانروی ظاهری بیانگر ترکیبی از نقطه تسلیم و گرانروی پلاستیک می­باشد.

افزایش در هر یک از آن دیا هر دو آن­ها باعث بالا رفتن گرانروی ظاهری خواهد شد. بعضی اوقات آن را گرانروی تک نقطه­ای می­نامند. گرانروی ظاهری را می­توان توسط معادله زیر محاسبه کرد:

(3-2)                                                            

3-2-1-2 گرانروی پلاستیک

گرانروی پلاستیک (PV) با استفاده از داده­های ویسکومتر گل به­صورت زیر محاسبه می­شود:

(3-3)                                                             

گرانروی پلاستیک معمولا به­صورت بخشی از مقاومت در برابر جریان که توسط اصطکاک مکانیکی ایجاد می­شود تعریف می­گردد و به عوامل زیر بستگی دارد:

1)   غلظت جامدات موجود در گل

2)   اندازه و شکل جامدات

3)   گرانروی فاز سیال

4)  حضور پلیمرهای با زنجیره بلند مانند HEC[3]  و CMC

5)   نسبت روغن به آب (O/W) یا سینتیک به آب (S/W)

6)   نوع امولسیفایر موجود در سیالات امولسیونی معکوس

7)   دغدغه اصلی مهندس گل فاز جامد گل است.

 افزایش گرانروی پلاستیک می­تواند در اثر افزایش درصد حجمی جامدات، کاهش اندازه ذرات جامد، تغییر شکل ذرات یا ترکیبی از آنها باشد.

3-2-1-3 نقطه­ی واروی

  نقطه­ی واروی جزء دوم مقاومت در برابر جریان در یک سیال حفاری و معیاری برای نیروهای الکترو شیمیایی و کششی سیال است. این نیروها توسط بارهای مثبت و منفی موجود در سطوح ذرات یا در نزدیکی آنها به وجود می­آیند.

  اندازه نیروها ذکر شده در شرایط جریانی است و به عوامل زیر بستگی دارد:

1)   خواص سطحی ذرات جامد سیال

2)   غلظت حجمی جامدات

3)   محیط الکتریکی جامدات (غلظت و نوع یون های موجود در فاز سیال)

گرانروی بالا و متعاقب آن YP بالا ممکن است در شرایط زیر به وجود آیند:

1)  ورود آلودگی­های محلول همچون نمک­ها، سیمان، انیدریت یا ژیپس که با لخته شدن رس­ها و ذرات جامد فعال همراه می­باشند.

2)  شکسته شدن ذرات رس در اثر عمل تراشیدن مته و ایجاد نیروهای برجای جدید (شکسته شدن پیوند والانسی) توسط لوله حفاری روی لبه­های شکسته ذرات

3)   ورود ذرات خنثی به داخل سامانه

4)  حفاری شیل­ها و رس­های با قابلیت هیدراته شدن و ورود جامدات فعال جدید به داخل سامانه و افزایش تعداد بارهای یونی

5)  استفاده از مواد شیمیایی باردار در درمان گل که موجب افزایش نیروهای جاذبه می­گردد.

6)   استفاده از بیو پلیمرهای شاخه­دار

7)  استفاده بیش از حد از رس ارگانوفیلیک یا اصلاح شده در سامانه­های امولسیونی معکوس

YP            را می­توان با مواد شیمیایی مناسب کنترل کرد.

3-2-1-4 تیکسوتروپی و استحکام ژله­ای

  تیکسوتروپی خاصیتی از سیالات است که در شرایط استاتیکی موجب تشکیل ساختار ژله­ای مانند در سیال می­شود و ایجاد برش در سیال آن را به حالت اولیه خود بر می­گرداند. بیشتر گل­های پایه آبی، به­علت وجود ذرات باردار یا پلیمرهای خاص که با اتصالشان به یکدیگر ماتریکسی سفت به وجود می­آورند این خاصیت را دارا می­باشند.

قرائت استحکام ژله­ای در فواصل 10 ثانیه و 10 دقیقه و در شرایط بحرانی در فواصل 30 دقیقه توسط VG Meter صورت می­گیرد و معرف درجه تیکسوتروپی سیال می­باشد. استحکام ژله­ای تابع­ای از مقدار، نوع جامدات معلق، زمان، دما و مواد شیمیایی موجود در گل می­باشد. به عبارت دیگر هر عاملی که موجب بهبود یا ممانعت از اتصال ذرات گردد رفتار ژله­ای شدن سیال را افزایش یا کاهش خواهد داد.

شدت ژله­ای شدن و نوع استحکام ژله­ای در تعلیق کنده­ها و مواد وزنی اهمیت زیادی دارند. ژله­ای شدن نباید از مقدار مورد نیاز برای ایفای این وظیفه بیشتر شود.

افزایش بیش از حد استحکام ژله­ای می­تواند عواقب زیر را در پی داشته باشد:

1)   افزایش بیش از حد فشار در زمان توقف چرخش گل بعد از لوله بالا

2)   گیر افتادن هوا یا گاز در سیال

3)   کاهش راندمان تجهیزات حذف جامدات

4)   مکش بیش از حد در حین لوله بالا خارج از چاه

5)   فشار کوبشی بیش از حد در حین لوله بالا در چاه

6)   ناتوانی در راندن ابزار لاگ برداری به ته چاه

اگر اختلاف بین قرائت­های ژل اولیه و ژل 10 یا 30 دقیقه بالا باشد، Progressive Gels گفته می­شود و بیانگر افزایش جامدات گل یا نیروهای الکتروشیمیایی است. اگر قرائت­های ژل اولیه و ژل 10 دقیقه بالا و اختلاف کمی با هم داشته باشند به آن Flash Gels می­گویند و بیانگر وقوع لختگی در گل است.

استحکام ژله­ای و YP معرف نیروهای جاذبه در یک سامانه می­باشند. کشش اولیه ژل، بیانگر نیروی جاذبه استاتیکی و YP نیروی جاذبه دینامیکی است. ژله­ای شدن، فراخوانی تاریخچه گذشته یک سیال است و در اندازه­گیری خواص رئولوژیکی گل باید لحاظ شود.

---

[1] Viscosity

[2] Centipoise

[3] Hydroxyl Ethyl Cellulose

دورسنج و انواع آن

مفهوم تاکومتر | دورسنج | استروبوسکوپ – انواع و موارد کاربرد

تاکومتر وسیله ایست که تعداد چرخش یک قطعه را در یک بازه ی زمانی مشخص اندازه گیری میکند. معمولا این وسیله بر روی دستگاههایی قرار می گیرد که بخواهند تعداد دور چرخش میل لنگ در موتور را اندازه بگیرند.
این واژه از دو واژه ی یونانی می آید: تاکو به معنای سرعت و متر به معنای اندازه. تاکومترها معمولا در ماشین های اسپرت، هواپیماها، جرثقیلهای بزرگ و کشتی ها برای اندازه گیری سرعت موتور به کار می رود.

انواع تاکومتر یا دورسنج

１) تاکومتر الکتریکی :

تاکومتر الکتریکی برای اندازه گیری امواج سینوسی، فرکانس و یا پالس های ورودی طراحی شده است. امواج ورودی توسط تشخیص دهنده هایی برش و شکل داده می شوند و بعد از آن از یک مدار گلوئی ( دروازه ) برای نمایش اعداد عبور داده می شود. زمان باز شدن این مدار گلوئی (دروازه) توسط یک نوسان گر کریستال کنترل می شود. نمایش دهنده ی شمارنده، تعداد پالسهایی را که در زمانی مشخص از این دروازه عبور می کنند اندازه می گیرد.

۲ ( تاکومتر الکتریکی، ژنراتوری:

نمونه ی گسترده تر و منطف تری از تاکومترهای الکتریکی شامل ترکیبی از مولدهای برق و نشناگرها می باشد. دو فرم اصلی برای این نمونه وجود دارد: یک ژنراتور DC همراه با یک ولت متر DC و یک ژنراتور AC به همراه یک ولت متر AC (ولت متر DC به همراه یک همسان کننده). در هر دو مورد، ولت متر DC متناسب با سرعت محور کار می کند.

۳( تاکومتر جریان مستقیم (DC) :

تاکومتر جریان مستقیم، یک ژنراتورمغناطیسی پایدار کوچک با خروجی ۲ تا ۱۰ ولت در هر دقیقه است. یک ولت متر با مقاومت بالا که در هر دور در دقیقه، کالیبره می شود، نشان دهنده ی سرعت در این نوع تاکومتر می باشد. آغاز به کار آرام گشتاورهای این تاکومتر و فعالیت آن با همین سرعت کم، این تاکومتر را برای اندازه گیری سرعت باید نیز مناسب کرده است. در کنار اندازه گیری سرعت، این تاکومتر به عنوان یک جز با ثبات مکانیزم (سیستم) سرعت می باشد.

۴( تاکومتر جریان متناوب (AC) :

این تاکومتر می تواند توسط سیم پیچی های ثابت و یک فیلد آهن ربایی گردان تشکیل شود. آنها ولتاژ ها و فرکانسهایی را متناسب با سرعت تولید می کنند.

۵(  تاکومتر جریان مخالف:

تاکومتر جریان مخالف، به عنوان یک تاکومتر کشیدنی نیز شناخته شده است. این وسیله معمولا برای اندازه گیری سرعت موتور اتومبیلها و اندازه گیری سرعت موتور هواپیما استفاده می شود. جریان های مغناطیسی تولید شده توسط این جریانهای مخالف، به تولید میدان مغناطیسی در این تاکومتر می پردازد.

دورسنج مکانیکی

این نوع دورسنج ها با برقراری تماس با جسم کار خود را انجام میدهند، معمولا در انتهای دستگاه یک برآمدگی دوکی شکل یا اتوانه ای شکل جهت تماس با جسم دوار تعبیه گردیده است که همزمان با افزایش سرعت و تعداد دور بر دقیقه دستگاه با تبدیل این کمیت مکانیکی به الکتریکی برای مثال اتصال زائده به شافت یک آرمیچر میتواند مقدار سرعت و دور بر دقیقه را اندازه گیری نماید.

دورسنج نوری یا لیزری

در نمونه های نوری لیزری معمولاً به کمک چسباندن یک برچسب منعکس کننده لیزر تابشی از دستگاه میتوان سرعت و تعداد دور بر دقیقه را اندازه گیری کرد.
در نمونه های دیگر دورسنج نوری که به استروبوسکوپ معروف هستند از مکانیزم جالبی استفاده کرده به این صورت که در ابزار استروبوسکوپ با فرکانس مختلف میتوان یک فلاش را تحرک کرد و فلاشری شروع به خاموش و روشن شدن و فلاش زدن میکند. در چشم ما با توجه به اینکه در فلاشهای لحظه تصویر را به وضوح میبیند در حالتی که فرکانس فلاش زدن دستگاه با فرکانس چرخش برای مثال یک فن برابر شد ، جسم دوار را به صورت ثابت و بدون حرکت میبیند که از این روش میتوان اولین فرکانس گردش دستگاه که معرف دور بر دقیقه یا واحد دورسنجی rpm است را بدست آورد. از استربوسکوپ جهت تشخیص عیوب سطح ورقها و یا سطوحی که عیوب متوالی و با فاصله زمانی مشخص در خط تولید دارند میتوان استفاده نمود.

کاربرد دور سنج/ تاکومتر/ استروبوسکوپ (Stroboscope)

• جهت اندازه گیری سرعت موتورهای دوار غیر قابل دسترس
• فن های متحرک ,پمپ ها چرخ دنده و ماشین آلات
• خطوط تولید خودرو
• دستگاههای پروانه دار
• کنترل و اندازه گیری سرعت خطوط طولی نظیر نوار نقاله
• جهت تشخیص عیوب سطح ورقها و یا سطوحی که عیوب متوالی و با فاصله زمانی مشخص در خط تولید دارند میتوان از از استربوسکوپ استفاده نمود .