[發明專利]一種支撐劑有效沉降粒徑的測量方法

有效

• 申請號: 201410471855.2
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104198345A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張國棟;李明忠;謝建勇;石彥;李吉斌
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

1.一種支撐劑有效沉降粒徑的測量方法，步驟如下：

S₁、測定支撐劑顆粒在流體中的自由沉降速度v；

S₂、給出一支撐劑顆粒有效沉降粒徑初值，輸入相應的各參數值，計算支撐劑雷諾數；

當流體為牛頓流體時，雷諾數按公式(1)計算，

Rep0=ρlvde0μ---(1)]]>

當流體為冪律流體時，雷諾數按公式(2)計算，

Rep0=ρlv2-nde0nK---(2)]]>

當流體為粘彈性流體時，雷諾數按公式(3)計算，

Rep0=ρlv2-nde0nK---(3)]]>

公式(1)～(3)中，Re_p0表示支撐劑雷諾數，ρ_l表示流體密度，v表示支撐劑自由沉降速度，d_e0表示支撐劑有效沉降粒徑初值，μ表示流體粘度，K表示流體稠度系數，n表示流體流性指數；

S₃、當流體為牛頓流體時，根據步驟S₂得到的Re_p0判斷流動類型并根據公式(4a)或(4b)計算支撐劑有效沉降粒徑d_e，

當Re_p0≤1則d_e＝1.3553μ^0.5v^0.5(ρ_p-ρ_l)^-0.5?????(4a)

當1＜Re_p0≤500，則de=1.2427μ0.375v0.875ρl0.25(ρp-ρl)-0.625---(4b);]]>

當流體為冪律流體時，根據公式(5)計算

CDnRep0n=43K1ngv-n+2nρl-n+1n(ρp-ρl)---(5)]]>

然后根據公式(6)求Re_p，

CDnRep0n=24XRep-n+1n---(6)]]>

公式(6)中，X表示修正系數，根據步驟S₂得到的Re_p0判斷流動類型并按公式(7a)、(7b)或(7c)計算得到X，

當Re_p0≤1×10^-5，X=32n-3n2-n+3n3n---(7a)]]>

當1×10^-5＜Re_p0≤1×10^-3，X=32n-3n2-n+3n3n+1-n23n+1log(103Rep0)---(7b)]]>

當1×10^-3＜Re_p0≤1×10³，X=32n-3n2-n+3n3n+4n424Rep0n-33---(7c);]]>

進而根據公式(2)反求支撐劑有效沉降粒徑d_e；

當流體為粘彈性流體時，根據公式(8)計算

CDnRep0n=43K1ngv-n+2nρl-n+1n(ρp-ρl)---(8)]]>

然后根據公式(9)求Re_p，

CDnRep0n=24XRep-n+1n[1-α(RepWi)β]---(9)]]>

公式(9)中，X表示修正系數，根據步驟S₂得到的Re_p0判斷流動類型并按公式(7a)、(7b)或(7c)計算得到X；W_i表示韋森伯格數，按公式(10)計算得到，

Wi=A(v/de0)b-nK---(10)]]>

進而根據公式(3)反求支撐劑有效沉降粒徑d_e；

公式(4a)/(4b)～(10)中，d_e表示支撐劑有效沉降粒徑，d_e0表示支撐劑有效沉降粒徑初值，μ表示流體粘度，v表示支撐劑自由沉降速度，ρ_l表示流體密度，ρ_p表示支撐劑密度，Re_p(Re_p0)表示支撐劑雷諾數，K表示流體稠度系數，n表示流體流性指數，g為重力加速度，CD表示支撐劑沉降時的拖曳系數，α、β表示常數，A、b表示材料參數；

S₄、將步驟S₃計算得到的支撐劑有效沉降粒徑d_e與初值d_e0比較，

如果︱d_e-d_e0︱≤ε，則計算結束，輸出計算結果d_e；

如果︱d_e-d_e0︱＞ε，則更新d_e0＝(d_e+d_e0)/2，重復步驟S₂～S₄，直到︱d_e-d_e0︱≤ε為止；步驟S₄中，ε表示精度要求。