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。     

萌发玉米淀粉流变学特性的研究

实验研究了萌发玉米淀粉在不同温度和质量分数时剪切速率和表观黏度的关系,计算出各温度和质量分数下萌发玉米淀粉的稠度系数(K)和流变指数(n).实验表明,由于萌发玉米淀粉结构的微细化,淀粉糊表观黏度随温度的升高减小;质量分数增大时萌发玉米淀粉剪切稀化不明显.同时,温度的升高流变指数变化较大,偏向于牛顿流体;而质量分数的增加则使萌发玉米淀粉保持良好的假塑流体状态.     

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.     

硼交联N_2伴注泡沫压裂液的阻力特性研究

液氮泡沫伴注压裂液的阻力性能对于有效实施压裂工艺、选择合理的压裂参数、进行更为准确的裂缝预测、评估压裂效果都至关重要.利用高参数泡沫压裂液实验回路详细研究了模拟实际压裂条件下N2泡沫压裂液的阻力特性.研究表明:N2泡沫压裂液的摩擦压降梯度随着流速的增大而增大,随着温度的升高而减小,随着压力的增大而增大;摩擦阻力系数随着流速增大而增大,随着温度的升高而减小,而其随着压力的变化特别复杂.通过实验研究得出了N2泡沫压裂液在15~45MPa范围内摩擦阻力系数和广义雷诺数之间的计算关联式,其在本文实验工况下的平均计算误差为10.2%.     

考虑流变特性改变的水力压裂管内摩阻计算模型研究

水力压裂管内摩阻的准确计算是确定井底压力和地层破裂压力的关键。压裂过程中由于压裂液与地层之间的热交换,压裂液的流动温度会发生明显变化;而温度的改变会影响压裂液的流变特性,使得不同深度处单位长度流体流动摩阻发生改变。通过建立油管注液过程管内流体温度分布数学模型,得到了不同油管注入排量下管内液体温度沿井深的分布。结合温度对压裂液流动特性的影响实验,考虑压裂液流性指数和稠度系数沿井深的变化,建立了压裂过程中管内流动摩阻的分段计算模型。通过与现场实测摩阻数据对比,模型与传统不考虑压裂液流变特性改变的摩阻力计算模型相比更为符合工程实际。     

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。     

海藻酸钠溶液流变性的浓度依赖性

采用AR—1500ex流变仪对不同质量分数海藻酸钠溶液的流变性能进行研究,探讨了溶液流变性的浓度依赖性问题。结果表明,非牛顿指数随海藻酸钠溶液质量浓度的增加而下降,表观黏度、动态黏度、稠度系数、结构黏度指数、黏流活化能随其质量浓度的增加而呈上升的趋势;损耗模量和贮能模量随频率的增加而增加,随温度的升高而下降;损耗因子和动态黏度随频率的增加而呈下降的趋势。     

减阻型纳米二氧化硅流体的流变性分析

采用流变仪等方法测试了自主研发的减阻型纳米流体HNFⅢ的流变性,研究分析了纳米SiO_2颗粒浓度(质量分数0.002 5%~0.20%)、剪切速率和温度等参数对HNFⅢ流变性的影响规律,以及HNFⅢ的剪切增稠机理。结果表明:HNFⅢ的黏度随纳米SiO_2颗粒浓度的增加而升高;剪切速率低于临界剪切速率值γ0时,纳米流体的黏度几乎不变,而一旦超过γ0,黏度快速升高,具有明显的剪切增稠特性,并且低浓度的纳米流体黏度上升更快,导致了不同浓度的纳米流体黏度出现汇聚的特征;同时,临界剪切速率γ0随温度升高而减小,随浓度升高而增大。实验得到了纳米液HNFⅢ的本构方程,显示其属于膨胀性流体。重复测试和双向剪切测试表明,剪切增稠具有良好的可逆性,满足"粒子簇"理论。     

SiO_2纳米颗粒强化的CO_2泡沫压裂液体系

随着CO_2泡沫压裂技术的发展,传统聚合物增稠型泡沫强化剂暴露出难破胶、高残渣、伤害地层等问题。将SiO_2纳米颗粒作为CO_2泡沫压裂液的新型强化剂,系统研究强化泡沫的界面流变性、生成及稳定性、黏度、滤失及伤害性。结果表明:SiO_2纳米颗粒吸附在泡沫气液界面上增大了界面粗糙度,并提升了高温高压下界面黏弹模量,增强了泡沫液膜抵抗及恢复形变能力;虽然强化泡沫的生成能力减弱,但泡沫在高温高压下的稳定性获得显著提升,且其生成能力随压力增大而增强;泡沫质量分数为50%～93%时,0.5%的SiO_2纳米颗粒将泡沫有效黏度提高了2.2～4.8倍,同时泡沫滤失控制能力增强,气、液相滤失系数对渗透率的敏感性减弱;强化泡沫具备低伤害性。     

页岩气低伤害超临界CO2凝胶压裂液研究

针对常规水压裂液会对页岩造成伤害，容易产生水锁，不易返排，还造成水资源消耗和污染环境等问题，制备了低伤害二氧化碳凝胶压裂液。将自备的F2EU和F4EU增稠剂加入到超临界CO₂基液中，探究两种增稠剂的加入量对CO₂凝胶压裂液黏度的影响，综合考虑成本与效果，优选了2%的F4EU增稠剂，可将CO₂的黏度增至15.4 mPa·s。研究了温度、压力以及剪切速率对凝胶压裂液黏度的影响。实验结果表明，随着温度升高黏度总体降低，但中间出现一个短暂升高阶段；随着压力上升压裂液黏度增加；随着剪切速率的增加压裂液黏度下降，属于一种典型的剪切变稀的假塑性流体。F4EU超临界CO₂凝胶压裂液的平均伤害率为1.39%，远远小于常规压裂液对岩芯的伤害率。实验表明，F4EU超临界CO₂凝胶压裂液在页岩气压裂开采中具有良好的应用前景。     

聚合物熔体流变特性及其对纺丝组件内流场的影响

测定了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、常压阳离子染料可染聚合物(ECDP)熔体的流变特性;通过计算流体力学方法对纺丝组件内的流场进行模拟,并利用粒子图像测速(PIV)实验验证了数值模拟的准确性;通过建立的数值模拟方法研究了聚合物熔体的流变特性对纺丝组件内流场的影响。结果表明：在270~290℃的温度范围内,PET和ECDP的流变指数n均随着温度的升高而增大并接近1,聚合物熔体的黏度随着剪切速率的增大而减小;流体的稠度系数K对纺丝组件内的速度场几乎无影响,但对压力分布影响较大,入口压力随着K的增大而增大;流变指数n对纺丝组件内的压力与速度分布有影响,入口压力和入口流速随着流变指数的增大而增大;流体在砂腔内的流速较小但分布较为均匀,在砂腔上游,流变指数越大,流体流速越大;聚合物熔体在喷丝板外圈的喷丝孔之间形成滞留区,并且流变指数越大,滞留区越小,喷丝孔内外圈的流量分配越均匀。     

稠油蒸汽泡沫共混体系的流变性能研究

为了进一步加强对稠油蒸汽泡沫驱油过程中流体力学性能的认识,在油藏压力7.60 MPa下,利用高温高压流变仪测得了不同条件下稠油蒸汽泡沫共混体系的流变曲线.实验结果表明:稠油蒸汽泡沫驱油体系均为假塑性流体,其流变方程能很好地关联幂律模型;随蒸汽相饱和度和泡沫剂浓度升高,体系表观黏度增大;随蒸汽干度和温度升高,体系表观黏度降低;在低剪切速率时,表观黏度和温度关系满足Arrhenius方程,随着剪切速率增大,表观黏度和温度关系逐渐偏离Arrhenius方程;黏流活化能的绝对值随剪切速率增大而降低,在低剪切速率时,表观黏度对于温度变化更敏感.     

压裂液黏度对水力压裂破裂压力及破裂形态的影响

随着非常规油气开发需求的增加,水力压裂技术作为油气增产的关键技术受到广泛关注。根据现场压裂结果显示,压裂液黏度作为易于调整的工程参数会对储层改造效率造成重大影响。为了探究压裂液粘度对水力压裂效率的影响,系统开展了不同压裂液黏度作用下砂岩室内水力压裂试验,,揭示了压裂液黏度对水力压裂破裂压力、破坏形态的影响及内在机理。试验结果表明：低粘度压裂液将产生两翼平直窄裂缝,高黏度压裂液将形成单翼宽裂缝或分支裂缝。随着压裂液黏度升高,水力压裂过程中由于滤失产生的孔隙压力减小,破裂压力升高。本文通过试验结果得到了考虑压裂液黏度的计算式,对水力压裂参数设计具有指导意义。     

聚丙烯酰胺溶液的地下流变特征

通过室内物理模拟方法,利用岩心流动实验装置,研究了不同分子量、浓度的聚合物溶液通过不同渗透率的多孔介质流变特性。实验结果显示聚丙烯酰胺溶液在多孔介质中呈现剪切变稀主剪切增稠的双重流变特性,其临界流速随分子量、浓度的增加而减小,随渗透率增大而增大。在剪切增稠区,流变性满足幂律模型,而且流变行为指数仅仅是聚合物本身性质参数的函数,而与渗透率无关。这一结果认为在聚合物驱的注入井附近地带将导致附加压降,影响聚合物的注入性能。     

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。     

成分比例和温度调控对剪切增稠液流变性能的影响

以粒径为350 nm的二氧化硅和聚乙二醇200为原料,通过球磨的方式将不同比例的二氧化硅和聚乙二醇进行充分混合后得到剪切增稠液,并从剪切应力、剪切速率与黏度方面分析剪切增稠液的流变特性,研究二氧化硅质量分数和温度对黏度的影响.结果表明,在一定范围内,随着纳米二氧化硅含量增加和温度的降低,剪切增稠液的整体黏度逐渐增加,临界剪切速率逐渐减小,更易触发剪切增稠机制.     

双鸭山煤油煤浆流变特性的影响因素

为研究双鸭山煤油煤浆的流变特性,采用旋转粘度计分析了在30～70 ℃煤颗粒的直径、煤浆质量分数、煤浆温度以及剪切速率等因素对双鸭山煤油煤浆流变特性的影响规律.结果表明:实验条件下,双鸭山煤油煤浆体系的流变特性符合幂定律模型;当煤粉颗粒直径增大时,煤浆的流变指数n值增加而稠度系数K值减小;随着煤浆质量分数的增大,煤浆的K增大,n减小;随着温度的升高,K值减小;随剪切速率的增大煤浆体系的表观粘度值减小,煤浆体系表现出一定的剪切稀化行为.     

中浓度纸浆流变特性的数值模拟

为了研究中浓度纸浆受到剪切力后的流动特征,找到中浓度纸浆在流变过程中的变化规律,对中浓度纸浆在剪切室内剪切流动进行了数值模拟.考虑气体和纤维对纸浆纤维悬浮液的流变特性的影响,将其定义为具有屈服应力和剪切稀化特性的赫巴流体,建立了数值模拟方法.分析了纸浆在不同剪切力作用下的屈服过程,以及屈服应力、表观黏度和剪切稀化指数等物性参数,不同剪切室外径等条件时的流变特性.结果表明:在剪切室内,随着转速的增加,纸浆黏度减小,屈服区域增大,随着剪切室外径增大,纸浆黏度增大,运动区域减小;同转速时,随着屈服应力增大,纸浆黏度增大;随着表观黏度增大,纸浆黏度增大,运动区域减小;随着剪切稀化指数增大,纸浆黏度减小,运动区域增大.     

纤维素/壳聚糖/ZnCl2·4H2O溶液的制备及其流变性能

采用ZnCl2·4H2O溶液作为纤维素和壳聚糖的共同溶剂,制备纤维素/壳聚糖/ZnCl2·4H2O溶液,研究温度、原料组分和剪切频率等对纤维素/壳聚糖/ZnCl2·4H2O溶液流变性能的影响.研究结果表明：溶液中大分子链间缠结点在高温下更易打开,流动阻力下降;CS/BC分数增加时缠结作用强,流动阻力升高.故溶液的表观黏度、结构黏度指数、零切黏度、储能模量和损耗模量随着温度的升高而减小,随着壳聚糖/纤维素(CS/BC)分数的增加而增大;剪切频率增加,溶液的表观黏度减小,储能模量和损耗模量增大.     

大庆普通稠油粘温及流变性研究

以大庆江37普通稠油为研究对象,利用Anton Paar MCR301旋转流变仪开展了稠油黏温及流变特性的实验研究。通过室内实验,测定了大庆普通稠油在不同温度、压力及剪切速率条件下的黏度,研究了稠油流变性特性及屈服应力与温度的关系。研究结果表明,稠油的黏度对温度非常敏感,随温度升高而大幅度降低,在拐点温度处之前,稠油黏-温关系曲线随压力变化较大;在拐点温度处之后,压力对黏度影响不大。流变性曲线说明,低温40℃条件下稠油油样属于Bingham塑性流体。随着温度升高,原油流变性表现为牛顿流体特性。