须家河气藏地层水工作液体系研究

川西气田须家河组气藏在开采过程中产生了大量的气田废水,而地层水是气田废水的主要来源之一,无害化处理难度较大。为了能够更好地处理须家河地层水,针对其高矿化度的水质特点,通过优选处理剂、优化配方、综合性能评价等方法,对须家河地层水配制不同工作液的可行性进行了分析。结果表明,使用须家河地层水配制胍胶压裂液、钻井液难度较大,但可以通过优选抗盐性能较好的降阻剂来实现对减阻水的配制。新型减阻水在川西地区的现场施工过程中取得了良好的效果,降阻率可达到65%~71%。     

高温高密度钻井液的润滑剂研究与应用

随着深层油气资源的勘探开发需求,井身结构的不断优化,深层大斜度大位移钻井对钻井液体系的润滑性能提出了更高的要求,高温高密度水基钻井液的润滑性研究是目前深层油气资源勘探开发的关键技术之一。高密度水基钻井液在高温环境、高固相及高矿化度条件下,润滑性能普遍较差,摩阻较大,严重影响钻井施工时效及质量。根据目前钻井施工过程中的工程需求,以植物油及植物油酸为原材料,通过酸酯化反应,生成含有不饱和双键的酯基基团的长链脂肪酸酯,通过接入含氯、硫、磷具有极压抗磨能力的化学元素,同时引入羟基、氨基等吸附基团,研制一种热稳定性好、吸附性强的高效钻井液润滑剂HLG。评价结果表明,润滑剂HLG抗温能力达到180℃,抗盐抗钙能力强,可以满足密度达到2.2 g/cm³的高密度水基钻井液需求,有效提高钻井液体系润滑性能,降低摩阻,适合深层复杂地层及大斜度大位移井型的勘探开发,应用前景良好。     

CTAC/NaSal和PEO复合水溶液减阻和流变实验研究

深入研究表面活性剂和高分子聚合物复合水溶液减阻规律和流变特性,有助于理解复合减阻机理促进其在工程领域的应用。利用旋转圆盘减阻装置研究了温度、浓度和雷诺数对表面活性剂(CTAC/NaSal)、高分子聚合物(PEO)及其复合水溶液减阻率的影响;同时利用旋转流变仪研究了浓度、温度和剪切速率对三种减阻溶液表观黏度的影响。研究表明,PEO和CTAC/NaSal复合溶液的减阻率明显高于纯水溶液的减阻率,复合溶液具有减阻雷诺数和减阻温度范围宽及减阻率高的特点,且PEO浓度变化对复合溶液减阻率的影响小于CTAC/NaSal浓度变化的影响;在所测温度和雷诺数范围内,相同剪切速率下复合溶液的表观黏度基本高于纯溶液的,一些浓度组合的复合溶液在较低剪切速率和较高剪切速率下均出现剪切增稠现象,温度升高使复合溶液剪切增稠现象推迟、次数减小以及表观黏度峰值降低。     

滑溜水压裂液减阻剂的合成影响因素研究

采用反向乳液法制备了P(AM/C_(12)-DMAAC/AMPS)聚合物减阻剂,以Span80和Tween60组成的复配体系作为聚合乳化剂,以(NH_4)_2S_2O_8-NaH SO_3组成的氧化还原体系作为聚合引发剂,研究了单体用量,乳化剂用量及复配比,反应温度及时间和引发剂用量对产物分子量及聚合物产率的影响;对聚合产物进行了红外光谱分析以及减阻性能评价。结果表明:反应单体质量浓度为15%,3种单体间的质量比为m_((C12-DMAAC)∶_)m_((AM)∶_)m_((AMPS))=1∶12∶3;乳化剂质量浓度为2.5%,其中m_((Span80)∶_)m_((Tween60))=1.87∶1;反应温度为45℃;反应时间4h;引发剂浓度0.3%,其中(NH_4)_2S_2O_8与NaH SO_3的摩尔比为1∶1。在此条件下,聚合物的转化率最高达到85%,分子量最高达到860×10~4,减阻率最高达到86%,且在不同流速下具有良好的减阻性能。     

基于形态仿生的轿车升阻特性的数值模拟

受鱼类利用中央鳍/对鳍对流体介质产生扰动来增加运动稳定性的启发,本文在轿车尾部增加功能类似中央鳍/对鳍的扰流板,称之为方案一;针对其阻力增加,在方案一的基础上,在车后窗及汽车后备箱表面添加棱纹形态仿生功能表面,称之为方案二。利用数值模拟方法,对上述两种方案及原车模型在高速行驶状况下进行仿真分析,结果表明:方案一升力系数由原车的-0.06455降为-0.1516,后轮附着力增加,提高了轿车的操纵稳定性;方案二较好地梳理了尾部气流,延迟了气流的分离,与方案一比较,减阻率达到4.938%。     

减阻聚合物薄膜的研制

表面修形技术,可以减少飞机阻力而不改变飞机结构,应用方便,维护简单,颇有吸引力。国外70年代开始进行该技术的研究,大多数研究者利用Riblets(它是一些具有顺流向开槽的平面,而沟槽面的形状通常为三角形,沟槽深为几个微米)来减小紊流附面层阻力[1].美国3M公司制造的自粘接Riblets     

长侧链聚α-烯烃减阻剂的合成及性能

以Ziegler-Natta催化剂TiCl₄/Al(i-Bu)₃为催化体系,己烯、辛烯、癸烯和十二烯4种长链α-烯烃为聚合单体,制备得到超高相对分子质量聚烯烃减阻剂,考察了聚合反应条件对聚合物相对分子质量的影响,以及单体侧链长度对聚合物结晶性和减阻性能的影响。得到的最佳聚合反应条件为:主催化剂Ti Cl4浓度为5.2×10^–4 mol/L,聚合单体与环己烷体积比为1∶1,反应时间至少为1440 min,此时,聚合产物重均相对分子质量达到3.50×10⁶;通过13CNMR对聚合物进行分子结构表征,证明聚合完全且为目标产物;DSC曲线和XRD谱图表明,随着聚烯烃侧链长度的增加,聚合物结晶性增强,影响聚合物减阻剂溶解性。采用旋转圆盘测试方法表征了聚合物减阻率,结果表明,在相同相对分子质量条件下,随着聚合物的侧链长度增加,减阻率明显提高。     

高分子减阻液的非牛顿过渡过程

利用可控频率与振幅的人工扰动装置全面研究了高分子稀溶液的非牛顿过渡现象。除了Virk已经总结出的三种过渡方式而外,实验发现了还存在一种未见报道的类型,并根据哈佛小组的减阻理论对各类过渡的性质作了机理性解释。     

高浓度水煤浆管道气膜减阻两相流模拟及代理辅助优化

为解决高浓度水煤浆管道输送阻力大的问题,提出在水煤浆管道中通入气体,采用气膜减阻以降低管道的阻力损失。针对宾汉非牛顿流体水煤浆,基于流体体积（VOF）多相流模型,通过数值模拟研究分析了加气管关键参数对管道阻力系数的影响,并结合遗传聚合响应面模型与二次拉格朗日非线性规划（NLPQL）算法进行代理辅助优化。结果表明：在水煤浆管道中通入气体能够有效降低壁面剪切应力,气体速度与加气管直径对管道阻力系数影响较为显著,并且提升气体速度与增大加气管直径能够降低阻力系数,而管道阻力系数基本不受加气管道角度影响。优化以阻力系数最小化为目标函数,得出一组加气管参数,优化后管道阻力系数降低了0.0207,减阻率增加了16.90%,研究结果为高浓度水煤浆管道加气减阻机理及结构优化提供了理论指导。