Марш воронка

Воронка Марша — это простое устройство для измерения вязкости путем наблюдения за временем, за которое известный объем жидкости вытечет из конуса через короткую трубку. Он стандартизирован для использования инженерами по буровым растворам для проверки качества бурового раствора . Другие конусы с другой геометрией и расположением отверстий называются конусами потока , но имеют тот же принцип работы.

При использовании воронку держат вертикально, а конец трубки закрывают пальцем. Измеряемую жидкость проливают через сетку, чтобы удалить любые частицы, которые могут заблокировать трубку. Когда уровень жидкости достигает сетки, ее количество внутри становится равным номинальному объему. Для проведения измерения палец отпускают, когда запускается секундомер, и жидкости позволяют стечь в мерный контейнер. Время в секундах записывают как меру вязкости.

Болотная воронка

На основе метода, опубликованного в 1931 году Х.Н.Маршем, ^{[ 1 ]} Конус Марша – это проточный конус с соотношением сторон 2:1 и рабочим объемом не менее литра. Воронка Марша представляет собой конус Марша с определенным отверстием и рабочим объемом 1,5 литра. Он состоит из конуса диаметром 6 дюймов (152 мм) и высотой 12 дюймов (305 мм), к вершине которого прикреплена трубка длиной 2 дюйма (50,8 мм) и внутренним диаметром 3/16 дюйма (4,76 мм). Экран размером 10 ячеек закреплен вверху поперек половины конуса. ^{[ 2 ]}

В американской практике (и большей части нефтяной промышленности ) собранный объем составляет кварту. Если используется вода, время должно составлять 26 +/- 0,5 секунды. ^{[ 2 ]} Если время меньше этого, вероятно, трубка увеличена из-за эрозии, если больше, то она может быть заблокирована или повреждена, и воронку следует заменить. В некоторых компаниях, в частности в Европе, объем сбора составляет литр, для чего время прохождения воды через воронку должно составлять 28 секунд. Сам Марш собрал 0,50 литра, время которого составило 18,5 секунды. ^{[ 1 ]}

Время воронки Марша часто называют вязкостью воронки Марша и обозначается аббревиатурой FV. Единица измерения (секунды) часто опускается. Формально следует указать и объем. Время (кварты) воронки Марша для типичных буровых растворов составляет от 34 до 50 секунд, хотя для смесей буровых растворов, приспособленных к некоторым геологическим условиям, время может составлять 100 и более секунд. ^{[ 3 ]}

Хотя чаще всего используется для буровых растворов , которые не являются ньютоновскими жидкостями воронка Марша , она не является реометром , поскольку она обеспечивает только одно измерение при одном условии потока. Однако эффективную вязкость можно определить по следующей простой формуле. ^{[ 4 ]}

ц = ρ (т - 25)

где μ = эффективная вязкость в сантипуазах
ρ = плотность в г/см ³
t = время квартовой воронки в секундах

Например, время воронки раствора 40 секунд и плотность 1,1 г/см. ³ имеет эффективную вязкость около 16,5 сП. Для указанного выше диапазона времен типичных илов скорость сдвига в воронке Марша составляет около 2000 с. ⁻¹. ^{[ 4 ]}

Другие конусы потока

Термин «конус Марша» также используется в бетонной и нефтяной промышленности . Европейский стандарт EN445 ^{[ 5 ]} и американский стандарт C939 ^{[ 6 ]} Для измерения текучести цементных растворов применяют воронку, аналогичную конусу Марша. Некоторые производители поставляют устройства, называемые конусами Марша, со съемными трубками размером от 5 до 15 мм. Их можно использовать для контроля качества, выбрав пробирку с удобным временем, например от 30 до 60 секунд.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Х. Н. Марш (1931) Trans AIME, том 92, стр. 234–251 «Свойства и обработка вращающегося грязи»
^ Jump up to: ^а ^б 13B-1 Рекомендуемая стандартная процедура полевых испытаний буровых растворов на водной основе , Даллас: Американский институт нефти , 1990 г.
^ AW McCray & FW Cole (1979) Технологии бурения нефтяных скважин, Университет Оклахомы Press ISBN 0-8061-0423-6
^ Jump up to: ^а ^б М. Дж. Питт (2000) SPE «Бурение и заканчивание», том 15, № 1, стр. 3–6 «Воронка Марша и вязкость бурового раствора: новое уравнение для полевого использования»
^ BS EN445:1997 Раствор для предварительного напряжения сухожилий – методы испытаний , Британский институт стандартов, 1997 г.
^ ASTM C939-10 Стандартный метод испытаний текучести цементного раствора , ASTM International, 2010 г.

Дальнейшее чтение

ASTM D6910-04 Стандартный метод определения вязкости глинистых строительных растворов в болотной воронке
Н. Руссель и Р. Ле Рой (2005) Cement and Concrete Research, том 35, 823-830 «Болотный конус: испытание или реологический аппарат?»

[Marsh1931-1] Jump up to: ^а ^б Х. Н. Марш (1931) Trans AIME, том 92, стр. 234–251 «Свойства и обработка вращающегося грязи»

[API13B-2] Jump up to: ^а ^б 13B-1 Рекомендуемая стандартная процедура полевых испытаний буровых растворов на водной основе , Даллас: Американский институт нефти , 1990 г.

[3] AW McCray & FW Cole (1979) Технологии бурения нефтяных скважин, Университет Оклахомы Press ISBN 0-8061-0423-6

[Pitt-4] Jump up to: ^а ^б М. Дж. Питт (2000) SPE «Бурение и заканчивание», том 15, № 1, стр. 3–6 «Воронка Марша и вязкость бурового раствора: новое уравнение для полевого использования»

[5] BS EN445:1997 Раствор для предварительного напряжения сухожилий – методы испытаний , Британский институт стандартов, 1997 г.

[6] ASTM C939-10 Стандартный метод испытаний текучести цементного раствора , ASTM International, 2010 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]