CO2泡沫压裂液两相流流动特性的试验研究

通过大型高参数泡沫压裂液试验回路首次详细研究了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液的流变特性,得出了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液流变参数的计算关联式,从而为低渗油气藏泡沫压裂技术的有效实施提供了试验依据.研究表明:在实际施工条件下,CO2泡沫压裂液具有剪切稀化性质,可用幂律模型来描述;其有效粘度随剪切速率、温度的增高而减小,随压力、泡沫质量的增大而增大;相对而言,温度和泡沫质量对流变参数的影响比压力的影响明显,在该试验范围内,温度和泡沫质量对流变参数的影响呈指数规律变化.     

C02泡沫压裂液两相流流动特性的试验研究

通过大型高参数泡沫压裂液试验回路首次详细研究了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液的流变特性，得出了实际压裂条件下C02泡沫压裂液流变参数的计算关联式，从而为低渗油气藏泡沫压裂技术的有效实施提供了试验依据。研究表明：在实际施工条件下，CO2泡沫压裂液具有剪切稀化性质，可用幂律模型来描述；其有效粘度随剪切速率、温度的增高而减小，随压力、泡沫质量的增大而增大；相对而言，温度和泡沫质量对流变参数的影响比压力的影响明显，在该试验范围内，温度和泡沫质量对流变参数的影响呈指数规律变化。     

煤层低伤害氮气泡沫压裂液研究

随着煤层气开发规模不断扩大,在煤层压裂增产过程中压裂液滤失量高、地层伤害严重、返排困难且压裂效果差等问题不断凸显。结合煤层气储层物性,研制低伤害氮气泡沫压裂液体系,即0.5%YSJ杀菌剂+1%FP-1复合起泡剂+2%KCl防膨剂+N2。对该氮气泡沫压裂液体系进行滤失试验和分散试验研究。结果表明:该泡沫压裂液体系起泡及稳泡性能良好,耐剪切能力强,携砂能力强;泡沫和气液两相滤饼的封堵作用可以明显降低压裂液的滤失量,并且氮气可以增强压裂液的返排能力;压裂液体系中的表面活性剂可以降低煤粉与水相的界面张力,提高压裂液对煤粉的分散能力;相对于常规压裂液体系,氮气泡沫压裂液体系对煤层气岩心的伤害较小。     

氮气泡沫压裂液体系在水平管段中的流动规律

根据泡沫压裂液体系含有气体和液体两相这一特性,设计了一套室内泡沫流体管式流变仪,进行了泡沫压裂液体系在水平管段的流动规律研究,得到了泡沫压裂液体系在实验管段的微观结构;并对泡沫质量对泡沫压裂液体系的流变性影响进行了研究。实验结果表明,泡沫压裂液体系随着泡沫质量的增加,管路中的压降先增加后减小;并且泡沫质量较小时很难得到稳定的泡沫;泡沫质量在40%~75%之间能得到稳定的泡沫;用幂律模型研究泡沫压裂液的流变特性,得到泡沫压裂液体系的流变方程。结果表明,随着泡沫质量的不断增加,泡沫压裂液体系的稠度系数不断增加,流变指数不断减小;并且随着剪切速率的增加,表观黏度不断降低,对于研究泡沫压裂液在井筒中的流动具有一定的价值。     

应用幂律和改良幂律模型研究干法泡沫压裂液流变性

为了正确认识压裂液的流变特性,模拟高压高剪切速率实际压裂施工条件下,在大型高压泡沫压裂液实验回路上对改良的干法压裂液的流变特性进行实验研究,并用幂律模型和改良幂律模型对实验数据进行了处理.结果表明:当剪切速率和温度升高时,改良的干法压裂液流动变顺畅;当压力和泡沫质量增加时,其流动性变差.改良幂律模型中引入的比容膨胀率能包含温度造成的体积膨胀影响,但不能包含泡沫质量的影响,因为当泡沫质量高于70%时,泡沫质量增加带来的泡沫结构的变化没有考虑在比容膨胀率中.     

低浓度香豆胶压裂液室内研究

采用香豆胶和自主研发的交联剂形成了低浓度香豆胶配方体系。对低浓度香豆胶压裂液配方体系进行研究,评价了低浓度香豆胶压裂液的耐温耐剪切、流变、破胶等性能;并与常规瓜胶压裂液的性能进行对比。结果表明,由于香豆胶较之瓜胶有更多的交联结点,低浓度香豆胶压裂液稠化剂浓度为常规瓜胶压裂液稠化剂浓度一半时,即可满足压裂施工的携砂要求。破胶后的残渣较普通瓜胶配方降低了44.8%,储层伤害率降低了10%。低浓度香豆胶压裂液是一种有很好应用前景的低成本、低伤害压裂液。     

气体对阴离子表活剂压裂液破胶实验研究

阴离子表活剂压裂液是新型清洁压裂液，原油和地层水对其破胶机理与实验研究已相当充分，但气体对其破胶作用至今研究很少。为解决阴离子表活剂压裂液在压裂应用中的障碍，研究采用一套实用的实验流程，评价了天然气、氮气、二氧化碳三种常见气体对阴离子表活剂压裂液的影响。实验证明，三种不同的气体对阴离子表活剂压裂液的降粘幅度存在较大的差别，其中，二氧化碳气体对阴离子清洁压裂液降粘幅度最大，可使交联液体彻底破胶，天然气对阴离子型表活剂压裂液降粘幅度较小，氮气对阴离子压裂液的粘度几乎没有影响，氮气和天然气可以使液体泡沫化，从而有利于返排。实验结果为优化压裂设计提供了依据，可有效提高现场压裂施工成功率。     

泡沫压裂时水平裂缝几何尺寸的计算分析

本文针对三种典型泡沫压裂液,研究了泡沫压裂时水平裂缝几何尺寸的数值计算方法、对影响裂缝几何尺寸的几个因素进行了正交分析。分析结果可供泡沫压裂施工设计时参考。     

气体对阴离子表活剂压裂液破胶实验研究

阴离子表活剂压裂液是新型清洁压裂液,原油和地层水对其破胶机理与实验研究已相当充分,但气体对其破胶作用至今研究很少.为解决阴离子表活剂压裂液在压裂应用中的障碍,研究采用一套实用的实验流程,评价了天然气、氮气、二氧化碳三种常见气体对阴离子表活剂压裂液的影响.实验证明,三种不同的气体对阴离子表活剂压裂液的降粘幅度存在较大的差别,其中,二氧化碳气体对阴离子清洁压裂液降粘幅度最大,可使交联液体彻底破胶,天然气对阴离子型表活剂压裂液降粘幅度较小,氮气对阴离子压裂液的粘度几乎没有影响,氮气和天然气可以使液体泡沫化,从而有利于返排.实验结果为优化压裂设计提供了依据,可有效提高现场压裂施工成功率.     

GRF-CO_2清洁泡沫压裂液流变特性实验研究

基于管式流变仪原理,使用大型高温高压泡沫压裂液实验系统,对GRF体系的CO2清洁泡沫压裂液流变特性进行了详细的实验研究,研究了其流变特性受温度、泡沫质量、剪切速率和压力影响的规律,得出了压裂液流变参数的计算关联式,GRF-CO2清洁泡沫压裂液流变指数、流变系数的计算关联式平均误差均小于10%,能够满足实际工程需要。     

水基泡沫流变特性研究进展

水基泡沫在石油钻井、驱油及矿物浮选等方面应用广泛,但因其自身结构的复杂性及不稳定性,准确描述其流变性需要考虑液膜排液、气体扩散、泡沫质量、泡沫结构、可压缩性、壁面滑移、测量系统相对于气泡的尺寸、环境温度及压力等多方面因素,以致于目前尚无有关泡沫流变性的公认理论。实验研究过程中控制壁面滑移的较普遍做法是增加流道壁面（转子表面或管壁）的粗糙度,基于适当假设所提出的一些理论修正方法具有较好的适应性。体积平衡法假设泡沫管流摩擦系数为常量,在一定程度上解决了泡沫可压缩性给管流压降计算所带来的困难。目前普遍认为泡沫流变性可用幂律模式或赫谢尔–巴尔克莱模式很好地描述,是否存在“屈服应力”则因测试条件差异而存在争议。     

泡沫压裂液的两相欧拉颗粒流数值模拟

从两相流的角度出发，将泡沫压裂液的气相处理成气泡相并建立两相欧拉颗粒流模型来研究泡沫压裂液的流变性．研究发现：气泡尺寸随剪切速率增加而减小是泡沫压裂液呈剪切稀化的重要原因，泡沫压裂液的黏度及非牛顿流体性质主要由气泡相黏度产生；气泡间的摩擦和碰撞是泡沫压裂液黏度急剧上升的主要因素，摩擦产生的黏度在高气相体积分数时占主要地位；两相之间基本没有相间滑移速度存在，两相的湍流脉动动能随气相体积分数的增加而增加，管壁附近的湍流脉动动能最大；有效黏度的模拟值与实验结果基本吻合，但模拟值稍微偏大，这可能是因为实际泡沫压裂液中的气泡在剪切场中发生了破碎和变形．但是，该两相流模型不能用于气相体积分数大于65％以上的泡沫压裂液．     

泡沫在孔隙介质中的微观流动特征研究

泡沫在孔隙中的流动行为影响波及范围和驱油效率,对提高采收率起到重要作用。首先,建立单毛管模型,利用Level-set方法研究了泡沫在单毛管内流动的影响因素,分析了泡沫通孔隙介质中运移产生的贾敏效应、聚并机理和微观选择性运移机理,评价了不同类型泡沫的封堵性能;然后,通过XB油田岩芯的CT图像构建了真实的孔隙介质微观数值模型,研究了泡沫在其中的运移特点。结果表明,泡沫变形程度随管径比的增大而减小,润湿壁接触角对毛细管内泡沫的流变性无影响,半径1.2 μm的N₂泡沫破裂时的液相流速临界值为64 mm/s;泡沫通过孔道时所受压力与其表面张力成正比,泡沫具有优先通过大孔道的微观运移特征;N₂泡沫稳定性强,封堵性能好,较适合高含水期的低渗油田进行调驱,为现场采用气液分散体系进行调驱并提高采收率提供有益启示。     

添加LLDPE的聚丙烯开孔发泡性能研究

采用差示扫描量热仪（DSC）和高级流变扩展系统（ARES）对高熔体强度聚丙烯（HMSPP）和 线性低密度聚乙烯（LLDPE）进行了测试和表征,并利用自行研制的超临界流体挤出发泡实 验装置,对不同配比的HMSPP/LLDPE进行了超临界二氧化碳挤出开孔发泡实验研究。结果表 明：LLDPE的结晶温度比HMSPP的低,在发泡温度下,LLDPE相还处于熔融态,而且LLDPE具有 较低的熔体弹性和熔体强度,因此LLDPE相易于在发泡过程中形成开孔结构。加入LLDPE,明 显提高了PP发泡样品的开孔率,开孔率均大于80%,但当LLDPE质量分数为30％时,发泡材料 的开孔率开始降低。     

低伤害多羟基醇压裂液体系研究

针对长庆油气田超低渗透的储层特点,从减少稠化剂集团在储层中的滞留、降低压裂液对储层的基质渗透率和支撑裂缝的伤害出发,开发出一种新型低伤害、低成本的低聚合多羟基醇水基压裂液体系.该压裂液体系以低聚合多羟基醇为稠化剂,有机硼为交联剂,合成了一种释酸剂作破胶剂.通过室内实验确定了压裂液的最佳配方:低聚合多羟基醇质量分数为2.0%、交联剂质量分数为0.8%、pH值调节剂质量分数为0.16%,并对其性能进行了评价.评价结果表明,该压裂液体系具有很好的流变性和抗剪切性,滤失量小,破胶彻底和残渣低等优良性能,对储层伤害小于常规胍胶压裂液.因此,该压裂液体系具有很好的应用前景.     

用于压裂液的胶囊破胶剂性能评价

胶囊破胶剂是近年发展起来的一种新型破胶技术。它是以一种或多种常用的破胶剂为囊心,表面裹上一层防水的囊衣材料而形成的微小胶囊,具有延缓释放破胶剂的特点,在压裂作业中可高浓度使用而不影响其它流变性能。简述了胶囊破胶剂技术的现状、类别、特点,并选用国内外的部分胶囊破胶剂样品进行了室内性能评价实验。     

基于气泡尺度的泡沫压裂液流变机理研究

从介观层次入手，以高压高剪切速率下气泡尺寸均匀分布的泡沫压裂液为基础，建立了一个二维泡沫压裂液物理模型．该模型视泡沫压裂液的最小组成单元为气泡，将气泡和周围液相以及气泡与气泡之间的作用力用弹簧表示，并从能量耗散的角度出发，成功推导了当泡沫质量（气相的体积分数）大于70％、剪切速率大于500s^-1时的泡沫压裂液流变特性的本构方程．利用该本构方程计算得到的泡沫压裂液有效黏度和试验结果对比最大误差只有9．7％，平均误差只有4．9％，所得结果明显地优于Reidenbach和Mathel等人给出的拟合公式．该模型不仅可以从机理上阐述泡沫压裂液的流变特性，而且还能够很好地表现出泡沫压裂液在泡沫质量较高时的有效黏度特性．更为主要的是该模型还可以用于解释泡沫压裂液的屈服应力和壁面滑夥现象．     

H202在自生热压裂液中的应用与研究

选用浓度为20％的H2O2为自生热体系,将其引入了常规压裂液中,压裂液的携砂性能和流变性能均能满足压裂施工的要求,同时提高了压裂液的破胶性能。压裂液破胶后,破胶液外观清澈透明、粘度较低为2．5mPa·s。     

泡沫流变性研究现状及进展

通过对国内外献分析综述，总结了泡沫流变性研究中的实验及理论成果。介绍了泡沫流变性的研究方法，归纳并讨论了影响泡沫流变性的诸因素。