本文選題：納米流體　切入點(diǎn)：粘彈性　出處：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：將納米顆粒分散于流體可形成納米流體,這種兩相穩(wěn)定的懸浮液有許多特殊的性質(zhì),本文利用納米顆粒來(lái)改性一種粘彈性壓裂液流體。該種粘彈性流體主要由表面活性劑組成,在油氣的開(kāi)采中可作為壓裂液使用,是一種新型、清潔的壓裂液,并能比高分子聚合物型壓裂液破膠更快、更完全,有望解決現(xiàn)今壓裂液配比復(fù)雜、水不溶殘留物多、巖層滲透性差的問(wèn)題。然而,該種表面活性劑壓裂液在使用過(guò)程中隨溫度上升時(shí)表觀粘度下降較快,且價(jià)格較高,不如高分子聚合物型壓裂液應(yīng)用廣泛。本文通過(guò)對(duì)一種粘彈性清潔壓裂液使用納米顆粒進(jìn)行改性研究,利用高比表面積的納米顆粒來(lái)增加表面活性劑溶液中膠束的穩(wěn)定性,有望獲得適合我國(guó)頁(yè)巖氣埋藏條件的抗高溫抗濾失的清潔壓裂液,在未來(lái)頁(yè)巖氣開(kāi)采中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。 本文圍繞納米顆粒改性粘彈性清潔壓裂液的流變特性,對(duì)壓裂液的制備方法、穩(wěn)定性、流變特性及工程特性進(jìn)行研究,初步篩選了對(duì)表觀粘度、攜砂特性有一定的改性作用的納米顆粒,主要工作內(nèi)容與結(jié)果如下： 1.納米顆粒復(fù)合粘彈性清潔壓裂液的制備方法與穩(wěn)定性研究 通過(guò)兩步法,并使用高壓微射流分散方法制備了納米復(fù)合粘彈性流體,對(duì)其微觀形態(tài)、粒徑分布、顆粒表面特性進(jìn)行了研究。使用靜置自由沉降與長(zhǎng)時(shí)間高剪切等手段發(fā)現(xiàn)通過(guò)該方法制備的流體具有較好的顆粒粒徑分布、靜置穩(wěn)定性與剪切穩(wěn)定性。 2.納米顆粒復(fù)合粘彈性清潔壓裂液的流變特性研究 研究了納米顆粒對(duì)流體表觀粘度、零剪切粘度、彈性與粘性的特征參數(shù)的影響。對(duì)流變特性中的主要參數(shù),使用非線性粘彈性模型來(lái)分析各參數(shù)的影響。流體的表觀粘度主要受剪切率、零剪切粘度、松弛時(shí)間的影響,其中零剪切粘度與松弛時(shí)間主要受到溫度、納米材料及其添加百分比的影響。 通過(guò)分析以上影響因素,并進(jìn)行公式擬合,發(fā)現(xiàn)了一定的規(guī)律與改性效果。在測(cè)試范圍內(nèi),隨百分比增大時(shí),零剪切粘度逐漸降低；30℃時(shí)在部分體積分?jǐn)?shù)添加百分比下鈦酸鋇、二氧化硅、石墨三種材料都對(duì)高剪切粘度有所增加；熱釋電性鈦酸鋇材料在30-90℃間可對(duì)高剪切粘度有一定的提高,特別是在45℃時(shí)效果較明顯；在30℃時(shí)存在一個(gè)合適的納米顆粒添加比范圍使得三種納米顆粒均可提升零剪切粘度,在30-80℃時(shí),石墨材料對(duì)零剪切粘度均有一定的提高；對(duì)于納米二氧化硅材料,同添加量下顆粒對(duì)于儲(chǔ)能模量與耗能模量增加趨勢(shì)是相同的；松弛時(shí)間受到溫度的影響較大,受到添加百分比的影響則較小。 本文認(rèn)為在添加有納米顆粒后,表觀粘度的增加與否主要取決于以下兩者的權(quán)衡：1)高比表面積的納米顆粒吸附表面活性劑膠束分子加強(qiáng)膠束間的交聯(lián)結(jié)構(gòu),從而使得表觀粘度上升；2)納米顆粒對(duì)膠束團(tuán)的吸附使膠束團(tuán)緊密重疊,打破了網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu),造成表觀粘度的下降。 3.納米顆粒復(fù)合粘彈性清潔壓裂液的其他技術(shù)指標(biāo)測(cè)試 結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),本文通過(guò)靜置自由沉降實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試納米顆粒改性清潔壓裂液的攜砂特性,并使用不同的破膠劑進(jìn)行破膠實(shí)驗(yàn),此外還對(duì)表觀粘度與粘彈性進(jìn)行了工程評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),攜砂特性受溫度影響較大,二氧化硅、鈦酸鋇納米顆粒的添加可以略減緩沉降速率。相比胍膠壓裂液,在同沉降速率下粘彈性清潔壓裂液所需要的表觀粘度值更低。納米復(fù)合清潔壓裂液可使用水與乙醇來(lái)破膠,測(cè)試得到合適的破膠劑添加量使破膠液粘度達(dá)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)表觀粘度與粘彈性能進(jìn)行了工程評(píng)價(jià),在測(cè)試溫度下的表觀粘度與粘彈性特性參數(shù)均滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE357.12

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本文編號(hào)：1654216