孔隙介质中聚合物溶液的粘弹性及流变性

根据聚合物溶液在孔隙介质中的渗流理论，提出了确定其有效粘度的方法，导出了孔隙介质中包含粘弹性因素的聚合物溶液有效粘度与剪切速率的关系式，该式适用于较广的速度范围；实验证实，聚合物溶液有效粘度由弹性粘度和剪切粘度组成，孔隙介质性质及降合物溶液浓度对临界流变流速影响的研究表明，在油层流速条件下，聚合物溶液很可能出现拉伸流动和胀流型流变特征，因此在聚合物驱及数值模拟中应考虑粘弹性因素的影响。     

粘弹性流体管道局部阻力测试及计算

聚合物溶液属于非牛顿流体,具有复杂的切变行为,同时还表现出弹性和可拉伸特性。聚合物溶液在传输过程遇到截面积变化、在受挤压过程遇到高剪切的流动中,会对其形变产生较大的阻抗,从而给聚合物注入系统带来影响。对牛顿流体包括等径三通和非等径三通以及弯头局部阻力系数都有表可查,而对非牛顿流体则没有。 以图1的三通为例计算聚合物通过三通、转弯三通和弯头的局部阻力系数等参数。     

聚合物溶液宏观流变性研究

在较宽的剪切速率范围内，系统测试了３种特高分子量部分水解聚丙烯酰胺聚合物溶液的宏观流变曲线，分析了聚合物的宏观流变特征及其聚合物分子量及浓度，温度和压力的变化规律。用２参数的Ｐｏｗｅ－Ｌａｗ模型和４参数的Ｃｒｏｓｓ流变模型对所测得的流变数据进行了拟合处理，确定了描述聚合物溶液宏观流变性的流变模型，建立了流变参数随浓度和温度变化的关系式。     

疏水缔合聚合物溶液粘弹性及流变性研究

实验测定了缔合聚合物溶液的动态粘弹性、流变性以及在多孔介质中的流变特性.动态粘弹性实验结果表明,在聚合物溶液浓度大于临界缔合浓度时,溶液的弹性模数G'和耗能模数G″明显大于聚合物溶液浓度低于临界缔合浓度时的G'和G″,且存在着一个临界聚合物浓度.低于该浓度时,溶液的G″大于G',而高于该浓度时, G'大于G″,不同浓度下的G″和G'基本不受剪切应力的影响.在实验剪切速率内,缔合聚合物溶液的宏观流变特征表现为剪切稀释性和剪切增稠性.而在多孔介质中,在低剪切速率下,溶液表现出牛顿流体的特征;随着剪切速率的增加,溶液表现出剪切稀释性和剪切增稠性的流变规律.在进行缔合聚合物驱油时,应尽可能使用弹性比较大的聚合物,而且注入速度须高于临界粘弹流速,这样才能充分利用其粘弹性提高采收率.     

聚合物溶液宏观流变性研究

在较宽的剪切速率范围内,系统测试了3种特高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物溶液的宏观流变曲线,分析了聚合物的宏观流变特征及其随聚合物分子量及浓度、温度和压力的变化规律。用2参数的Powe—Law模型和4参数的Cross流变模型对所测得的流变数据进行拟合处理,确定了描述聚合物溶液宏观流变性的流变模型,建立了流变参数随浓度和温度变化的关系式。从而,为聚合物驱数值模拟、动态预测和矿场工程设计提供了重要的依据。     

聚合物溶液粘弹性影响因素研究

通过理论与动态剪切实验研究,从聚合物分子结构及分子运动论的角度具体分析了聚合物溶液粘弹性在不同相对分子质量、浓度、矿化度、频率及温度等影响因素下的对比关系。从而得出：聚合物溶液的相对分子质量越大,浓度越高,矿化度越低,动态曲线中相应的储存模量与损耗模量也增加;粘弹性随频率的增加先增大后减小,随温度的增大而缓慢减小;聚合物溶液粘度很高时,弹性比粘性大很多,高弹性聚合物溶液能提高驱油效率。     

超声波频率对聚合物溶液流变性的影响

提出了利用超声波改变聚合物溶液流变性的方法和声流变概念。通过超声波作用于聚合物溶液的室内试验,结果表明,在超声波作用下,聚合物溶液流变性将发生很大变化,变化幅值与超声波的频率有关。经超声波处理后聚合物溶液的流变性符合Carreau模式,给出了Carreau模式中参数μ∞,n,μ0,γb的确定方法,并给出了它们同频率之间的关系。通过回归分析,得出聚合物溶液视黏度与作用的超声波频率之间的经验关系式,给出了经超声波处理后聚合物溶液视黏度的预测模型。该研究结果,为改变聚合物溶液流变性提供了一种新途径。     

聚合物稀溶液紊流减阻作用机理综述

综述了研究聚合物稀溶液紊流减阻作用的各种机理,包括界面层减阻机理、丝束减阻机理、涡旋稳定减阻机理以及粘弹性减阻机理。     

计入聚合物溶液粘弹性效应的聚合物驱油一维模拟

建立了预计聚合物一维驱油的简单模拟模型。模型假定油和聚合物两相之间互不混相。由于置换流体为非牛顿的可修正Buckley-Leverett公式，并推导出一个计算分相流动曲线的新的近似方法。用Ellis型模型和粘弹性模型来模拟聚合物溶液的流变特性。为验证该模型，对直径2.8cm、长47cm充填70/100目玻璃有孔小珠的松散岩芯进行了两次一维驱油实验。岩芯的孔隙度约为37％，渗透率约为25μm2.采用了两种粘度为25和200ppm聚丙烯酰胺溶液。在每次实验中，控制初始含水饱和度和每次开始驱油时几乎一样。对比了聚合物驱油的计算性能和实验数据。Ellis模型比实验数据预计出较早的聚合溶液突破和较低的原油采收率。另外，粘弹性模型很好地预计出了实验的分相流动曲线，原油采收率性能和突破时间。本文认为，聚合物溶液的粘弹性效应在提高原油采收率方面起重要作用。     

粘弹性聚合物溶液提高微观驱油效率的机理研究

实验研究了水解聚丙稀酰胺溶液的粘弹性,分析了粘弹性聚合物溶液对残余油的作用机理,研究了粘弹性聚合物溶液提高残余油驱替效率的机理。根据微观渗流实验,建立了描述聚合物溶液粘弹性的特征参数与孔隙盲端中残余油驱替效率的对应关系,粘弹性越强,对盲端中残余油的驱替效率越高。聚合物溶液可将残余油拉成“油丝”,形成新的油流通道——“油丝”通道,文中理论分析并证明了聚合物溶液的粘弹性可以形成稳定的“油丝”油流通道。研究结果表明,聚合物驱提高微观驱油效率的机理是由于聚合物溶液的粘弹特性,残余油是被聚合物溶液拉出来的,而不是推出来的。粘弹性的聚合物溶液均会不同程度地降低各类残余油量,粘弹性越大,携带出的残余量越大,驱替效率越高。     

聚合物溶液法向力计算模型研究

聚合物驱油可以提高驱油效率，但也使油井抽油杆与油管的偏磨现象较水驱井严重，而影响油井正常生产。通过理论分析，从聚合物溶液的非牛顿特性入手，推导了聚合物溶液在油井生产过程中产生的法向力的数学计算模型，并给出了计算示例。     

粘弹性表面活性剂溶液流变性及评价方法

介绍了粘弹性表面活性剂（VES）溶液的聚集特征和流变特性,综述了目前用于评价粘弹性流体流变性的几类方法及其仪器,包括小振幅振荡法,偏光显微镜观察法,环境扫描电镜观察法,核磁共振法等。     

聚合物溶液流变模式研究

本对聚合物溶液进行了大量的流变性测试，应用四参数Ｍｅｔｅｒ模式和Ｃｒｏｓｓ模式对实验数据进行拟合处理，进而确定了模式中有关参量的物理意义，并定量地描述了这些参量的变化规律。     

粘弹性聚合物溶液微观渗流的有限体积法

针对残余油的微观存在形式,应用收缩流道模型并结合非线性上随体Maxwell本构方程、动量方程、连续性方程及收缩流道的边界条件建立了完整的数学模型.采用有限体积法求解了由UCM本构方程、动量方程、连续性方程和流道的边界条件构成的非线性耦合方程组.为了解决流场计算中的关键问题--不合理压力场的检测,同时保证计算的准确度及对压力的物理特性模拟,在对整个计算域采用交错网格的同时采用乘方格式对动量方程进行离散,进而得出控制方程组的离散方程式.选择交替方向隐式迭代法,并补以块修正技术促进收敛,最终得到了粘弹性流体在收缩流道内流动时的速度场、流函数场.     

多孔介质中聚丙烯酰胺溶液流变性研究

研究了聚丙烯酰胺溶液在多孔介质中的流变特征；分析了聚丙烯酰胺溶液渗流过程中的粘弹性及其影响因素。结果表明，聚合烯酰胺溶液在渗流过程中，浓度和渗流速度对其粘弹性影响较大。该溶液为剪切变稀的假塑性流体，只在井底附近出现弹性行为，会影响井底压力梯度。     

聚合物溶液多维定常渗流

聚合物溶液渗流时，当渗流速度超过临界速度后，其流变性由剪切变稀型转变为剪切增稠型，即表现为双害虫律指数特征。     

缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变性实验

通过阻力系数、残余阻力系数随孔隙流速的变化,研究了缔合聚合物溶液在多孔介质中的流变规律。研究结果表明,在临界缔合浓度(CAC)上,缔合聚合物溶液的阻力系数随孔隙流速的增加先下降、后上升,当上升到一定程度时又开始下降;当浓度在CAC以下时,溶液的阻力系数随孔隙流速的增加先上升后下降;缔合聚合物溶液的残余阻力系数随孔隙流速的增加先上升、后下降。与MO4000相比,缔合聚合物溶液具有更好地改善水驱流度比的能力,且岩心渗透率越低,改善水驱流度比的能力越强,表现出弹性效应的孔隙流速越低;在低速下缔合聚合物溶液阻力系数的增加主要来源于其比较高的吸附滞留量,而在高速下其阻力系数增加主要来源于溶液比较好的弹性。     

聚合物溶液流变特性试验研究

在对矿场实际应用的分子量为1700万的聚合物溶液进行流变性试验的基础上,通过对试验数据进行回归分析,验证了在单井注入量小于500m3/d的条件下,聚合物溶液的流变特性符合幂律流体的拟塑性流变模式;同时,分析了聚合物溶液浓度对其流变特性的影响,描述了聚合物溶液表现粘度、流性指数n和稠度系数K随聚合物溶液浓度的变化规律。     

超声波频率对聚合物溶液流变性的影响

提出了利用超声波改变聚合物溶液流变性的方法和声流变概念。通过超声波作用于聚合物溶液的室内试验，研究了超声波频率、功率对聚合物溶液流变性的影响规律。结果表明，在超声波作用下，聚合物溶液流变性将发生很大变化，变化幅值与超声波的频率有关。经超声波处理后聚合物溶液的流变性符合Carreau模式，给出了Carreau模式中各参数的确定方法，并给出了它们同频率之间的关系。通过回归分析，     

十二烷基苯磺酸钠对疏水缔合聚合物溶液流变性的影响

为了进一步认识疏水缔合聚合物与表面活性剂的相互作用规律,指导缔合聚合物二元体系流变性调整,利用流变仪研究了十二烷基苯磺酸钠质量浓度对疏水缔合聚合物溶液零剪切黏度、表观黏度、屈服应力、第一法向应力差、变形—恢复的影响规律.实验结果表明:十二烷基苯磺酸钠与疏水缔合聚合物可以发生较为强烈的聚/表相互作用,并对二元体系流变性产生显著影响;疏水缔合聚合物的疏水侧基通过缔合作用与十二烷基苯磺酸钠烷基链形成类似混合胶束的聚集体,增加十二烷基苯磺酸钠质量浓度,可增强缔合网络结构强度以提高其流变性能;十二烷基苯磺酸钠质量浓度进一步增加时,疏水缔合聚合物的疏水侧基增溶到胶束中,从而拆散缔合网络导致流变性能下降.因此,为保持疏水缔合聚合物与表面活性剂二元体系的驱油性能,建议在保证超低界面张力前提下着重考虑表面活性剂对体系流变性的影响.