聚合物驱油微观渗流机理数值模拟研究

针对聚合物区别于牛顿流体特有的黏弹性建立模拟实验,为了准确描述聚合物溶液的流变性,采用Maxwell上随体本构方程来控制流体特性;建立了聚合物在微观水湿毛细管中流动的物理模型;最后使用CFD软件对模型进行数值分析。由数值模拟结果得到了聚合物流动的压力场、应力场、速度场,研究了聚合物驱替油滴时的变化状态。从而能够通过压力、应力、速度的场图变化,更加直观的认识到聚合物驱油过程中,黏弹性流体特有的弹性在挤压碰撞过程中,增大驱替液对残余油的波及体积,使原先不能流动的油流动。其研究成果可进一步完善聚合物驱油微观渗流理论。     

幂律液体环形空间螺旋流的视粘度和速度分布

本文从幂律液体的本构方程出发,由非牛顿流体应力形式的运动方程推导了幂律液体环形空间螺旋流的视粘度和速度分布函数的解析表达式。并通过电子计算机计算,给出了两种不同幂律液体环形空间螺旋流的视粘度和速度分布曲线。上述的视粘度分布曲线和Savins,Wallick通过数值计算而得到的视粘度分布曲线在性状上是相同的;上述的速度分布曲线和Rea,Schowalter通过实验观测而得的速度分布曲线在性状上也是相同的。从而说明,可以用本文提出的方法确定幂律液体环形空间螺旋流的视粘度和速度分布。     

聚驱后高弹性聚合物驱油方法探索

聚合物驱后仍有大量油存在于地层中,如何提高聚驱后残余油采收率显得尤为重要.从高弹性聚合物的合成与筛选、支链聚合物与普通聚合物粘弹性对比以及宏观驱替实验,对聚合物驱后高弹性聚合物驱油方法进行了探索,结果表明:(1)溶液的聚合物浓度不变,对应相同剪切速率f,支链聚合物分子量越大,体系的粘弹性越大.(2)在较低的剪切速率下,支链型聚合物具有较大的弹性模量G′.在剪切频率大于9s-1时支链聚合物(x2x)的弹性模量上升的速度大于分子量很高的普通聚合物.(3)支链聚合物在分子量较低的情况下,也能提高原油采收率,若分子量能够提高,其体系的粘弹性会更大,因而可较大幅度提高原油采收率.     

聚合物的粘弹性系数的时变分析

从聚合物的粘弹性特点出发，以其本构方程的有限形式的存在性，讨论、分析了聚合物的粘弹性系数的时变特性，论证了粘弹性系数随时间变化的必然性，给出了粘弹性系数的时变结果。该结果不仅适用于松弛问题，也适用于蠕变问题，尤其对既非松弛、又非蠕变的一般情形下本构方程的有限形式，更能体现其一般性，对于处理线性粘弹性问题具有一定的实用价值。     

聚合物注塑残余应力计算的非线性粘弹性模型研究

从无定形聚合物的结构特点出发,考虑注塑冷却过程中温度和应力对聚合物粘弹性行为的影响,提出了残余应力计算的粘弹性本构方程.利用该模型对无定形聚合物注塑冷却过程的残余应力进行模拟计算,计算结果与实验结果接近.     

黏弹性聚合物驱剩余油饱和度预测的φ函数法

基于水驱油藏剩余油饱和度分布预测的φ函数法一文思路,考虑聚合物驱时流体特性,包括聚合物黏弹性、剪切稀化、不可及孔隙体积、渗透率下降系数等因素,在建立聚合物驱等饱和度平面移动方程的基础上,分析了聚合物溶液的黏度和水相渗透率所发生的变化及其对聚合物驱φ函数的影响.利用本方法和Eclipse数值模拟软件进行对比计算,结果表明:聚驱后二者聚合物浓度分布相差不大;本方法计算所得到的含水饱和度值分布比较高,说明由聚合物弹性效应所产生的拉伸黏度在驱油过程中发挥了作用,证明该方法能够准确反映黏弹性聚合物在地层中的驱油状况.     

齿廓修形斜齿轮弹性流体动力润滑的热分析

在充分考虑斜齿轮啮合特性的基础上，应用多重网格法，通过联立求解Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，弹性变形方程，油膜厚度方程，润滑剂的粘度，密度方程，能量方程，润滑剂的粘度，密度方程，能量方向和界面温度方程，成功地获得了修形斜齿轮热弹流问题的数值解，求得了接触区域的压力分布，油膜形状，油膜内的固体表面上的温度分布。     

“聚合物驱油井流入动态预测方法研究”获黑龙江省教委科技进步一等奖

由我院石油工程系夏惠芬副教授等人和大庆采油六厂合作承担的“聚合物驱油井流入动态预测方法研究”为“九五”国家重点攻关课题．该课题深入、系统地研究了聚合物驱条件下地层流体的流变性及渗流特性;在国内外首次建立了描述聚合物驱地层流体粘弹性效应及流变性沿渗流方向变化的变参数非线性粘弹性本构方程;首次建立了预测聚合物驱不同生产阶段的油井流入动态模型;研制了聚合物驱油井流入动态预测软件．该软件不仅可以预测聚合物驱油田单井的流入动态,对机采井进行在线调参,而且可以对即将投产的聚合物驱油田或区块进行油井产能预测,…     

聚合物HPAM对低渗岩心的注入特性研究

聚合物HPAM驱技术已广泛地应用于油田并取得了巨大的经济效益.目前低渗油藏对聚合物驱的适应性正处于探索阶段,开展低渗油藏注聚可行性的研究具有重要的应用价值.采用德国RS-600流变仪双狭缝DG41Ti测量系统,针对低渗油藏聚合物驱的HPAM流变性进行了研究,根据注入不同浓度的聚合物和后续注水压差的变化,测定了阻力系数和残余阻力系数,研究了低渗油藏注聚的可行性.实验结果表明：HPAM溶液阳离子屏蔽效应会降低溶液视粘度,减小溶液剪切稀释特性.随着HPAM溶液注入速度升高,岩心的注入压力很快上升并达到稳定,压力随流速呈非线性关系;HPAM长链分子被剪断,粘度降低,阻力系数逐渐下降.对低渗透率岩心,HPAM浓度750mg/L的残余阻力系数高于浓度1000mg/L.     

缔合聚合物溶液的粘弹性实验研究

在模拟大庆主力油藏条件下,研究了浓度和矿化度变化过程中缔合聚合物溶液的动态粘弹性,结果表明:浓度和矿化度对其溶液粘弹性的影响与对HPAM溶液的影响相同;HPAM溶液的粘弹性是由分子链间的缠结作用引起的,而缔合聚合物溶液的粘弹性主要是由分子链间的缔合作用引起的,因此缔合聚合物溶液在比较低的浓度下就表现出了明显的弹性;在低而宽的频率范围内,缔合聚合物溶液的弹性明显大于HPAM溶液的弹性,说明缔合聚合物溶液在多孔介质中流动时,在比较小的剪切速率下就表现出弹性.这就意味着不需要很高的注入速度,就可以达到利用缔合聚合物溶液的弹性来提高驱油效率的目的.     

Displacement of polymer solution on residual oil trapped in dead ends

For waterflooding reservoir,oil trapped in pore’s dead ends is hardly flushed out,and usually becomes one typical type of residual oil.The microscopic displacement characteristics of polymer solution with varied viscoelastic property were studied by numerical and experimental method.According to main pore structure characteristics and rheological property of polymer solution through porous media,displacement models for residual oil trapped in dead ends were proposed,and upper-convected Maxwell rheological model was used as polymer solution’s constitutive equation.The flow and stress field was given and displacement characteristic was quantified by introducing a parameter of micro swept coefficient.The calculated and experimental results show that micro swept coefficient rises with the increase of viscoelasticity;for greater viscoelasticity of polymer solution,vortices in the dead end have greater swept volume and displacing force on oil,and consequently entraining the swept oil in time.In addition,micro swept coefficient in dead end is function of the inclination angle(θ) between pore and dead end.The smaller of θ and 180-θ,the flow field of viscoelastic fluid is developed in dead ends more deeply,resulting in more contact with oil and larger swept coefficient.     

非牛顿流体圆模型弹流的数值计算

用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法法对等温线接触非牛顿体圆模型进行了弹流数值计算，讨论了载荷、滑滚比等因素对压力分析、油膜形状及剪应力的影响；比较了牛顿体和非牛顿体圆模型的计算结果，得出了两者的适用条件。     

粘弹性流体流变特性的研究

以粘弹性流体聚丙烯酰胺水溶液为研究对象，用ＲＰＸ—７０５型高级流变仪，对不同配比（重量浓度小于８％）的聚丙烯酰胺水溶液体系进行了流变行为的测定，实验结果表明：当聚丙烯酰胺的含量在５００ｐｐｍ左右时，流体已有明显的弹性，但流体的粘度恒定，即为典型的Ｂｏｇｅｒ流体。当浓度超过１％时，已为典型的粘弹性流体。浓度为２％～８％范围内，聚丙烯酰胺溶液的粘度及第一法向应力差系数与剪切速率之间的关系均服从幂律关系。     

不同转速下油腔整体工作性能分析

为了研究剪切率对润滑油工作性能的影响,建立二维油腔的整体模型,利用Fluent软件,采用有限体积法数值模拟不同转速下大尺寸静压转台中润滑油工作性能的变化.计算结果表明,随着转速的提高,即流体层之间剪切率的增大,液体的黏度会发生很大变化,进而对静压转台的工作性能产生很大影响,并且具有剪切稀释特性的非牛顿流体在高速条件下具有更好的工作性能.计算结果对于大尺寸、高速运转的静压支承系统的设计及油膜工作稳定性的研究有指导意义.     

Experimental Study on Electrorheological Performance of a Composite Material

By using SrTiO3/PANI as a dispersed phase and silicone oil as a dispersion medium,the rheological characteristic of the dispersion medium under an electric field and the ERF performances of the mixture of Sr-TiO3/PANI composite particles and silicone oil under different dispersed phase consistencies and diffetent medium viscosities have been investigated.The measurements of the rheological characteristic,that is the shear stress of ERF,under shearing flow were performed with a Couette-type theometer manufactured by HAAKE.It is proved that the rheological characteristic of the dispersion medium follows Newtonian fluid viscosity law and the ERF rheological characteristic of the mixture of the dispersion medium and dispersed phase obeys Bingham fluid model under electric field.The experimental result shows that the effects of different phase consistencies and different dispersion medium viscosities on ERF perfomances are great.The testing expressions of shear stress vs.electric field under different conditions have been obtained by oplynomial fit,which is the theory foundation of application in engineering.     

内外单螺带—锚搅拌槽中粘弹性流体的流速分布和混合时间

本文用照相法测定了内外单螺带锚搅拌槽中高粘牛顿流体和粘弹性流体的流速分布,用示踪粒子法和脱色法分别测定了循环时间和混合时间,结果发现: (1)在低Re~*数下,对于同一转速,粘弹性流体的切向速度大于牛顿流体,而轴向速度则小于牛顿流体。 (2)在槽中的低剪切区,两种流体的剪切率分布相差不大,而高剪切区的剪切率和全槽平均剪切率都是粘弹性流体的大。 (3)粘弹性流体的混合时间NT_M和循环流量N_q与牛顿流体和假塑性流体相比分别增加一倍和降低70％右左。     

谐波齿轮粗糙表面薄膜润滑计算

谐波齿轮传动齿面的润滑状态,考虑到表面粗糙度影响后,用基于平均流动模型的平均雷诺方程进 一步研究,推导薄膜润滑条件下齿面压力和油膜厚度的计算关系,计算剪切膜和挤压膜的数值解,给出齿面最小油 膜厚度曲线。结果表明,齿面表面粗糙度增大,由它所引起的动压效应增强,齿面上的润滑油易存留,能够建立起足 够的油膜厚度。     

烷基聚糖苷水溶液的紊流减阻与流变特性

为开发基于环境友好型表面活性剂的紊流输水减阻技术,使用压送流体阻力测试装置和锥板流变仪,对非离子表面活性剂烷基聚糖苷水溶液的减阻、剪切粘度和应力松弛特性进行了实验研究。结果表明：烷基聚糖苷是一种出色的减阻剂,临界雷诺数随温度和浓度增加而提高;剪切粘度在低剪切速率区域不随剪切速率而改变,在较高剪切速率区域,呈现非牛顿特性...     

水平管道内冰浆流动阻力特性预测模型及比较

为研究水平管道内冰浆流体流动阻力特性,采用两相流混合模型,对不同工况下浆体所表现出的牛顿与非牛顿流变特性给予分段考虑,通过计算流体力学（CFD）模拟方法再现了水平管道内冰浆流体等温流动过程。研究结果表明,当浆体输送速度较高时,Thomas方程可很好地刻画出混合相流体的粘度特性。随着浆体速度降低,利用Bingham流变模型来刻画低速工况下混合相流体的流变特性可获得更为理想的效果。通过对比数值模型及现行实验关系式阻力模型发现,数值计算模型因能综合考虑管道压降的多种影响因素,模型的精度与通用性可得到较好的平衡。文中所验证的4组工况中,数值模型的预测值与实验值间的相对误差均可控制在±15％内。     

聚合物传输运移能力与驱油效果关系研究

聚合物在多孔介质内扩大注入水波及体积是聚驱提高采收率的主要机理。考察了聚合物的传输运移和驱油效果。结果表明,聚合物驱油剂黏度与驱油效果不存在正相关性,等质量浓度的“抗盐”聚合物黏度（52.4 mPa?s）高于“高分”聚合物黏度（35.6 mPa?s）,但与储层孔喉结构配伍性、注入性和抗剪切性差;“抗盐”聚合物驱替整体采收率增幅（6.94%）低于“高分”聚合物驱替整体采收率增幅（18.94%）,与等黏度或等质量浓度的“高分”聚合物相比,“抗盐”聚合物的扩大波及体积能力差。