發(fā)布時(shí)間：2020-12-13 19:06

　　粘彈性表面活性劑流體的內(nèi)部可形成長(zhǎng)度為幾個(gè)微米的蠕蟲狀膠束,是一種儲(chǔ)層傷害低的新型環(huán)保型油田工作液,用于磨料水射流輔助鉆井、射孔以及壓裂作業(yè)時(shí)具有摩阻低、攜砂性好、返排徹底等優(yōu)點(diǎn)。然而在磨料水射流和大排量壓裂施工過程中,流體需要攜帶大量固相顆粒,大排量攜砂壓裂液對(duì)井下工具、管柱內(nèi)壁以及噴嘴等產(chǎn)生了嚴(yán)重的沖蝕。作業(yè)過程中,因?yàn)榉桥ｎD流體獨(dú)特的流變特性,使其攜砂能力區(qū)別于牛頓流體,進(jìn)而產(chǎn)生了不同于牛頓流體的沖蝕行為。本文以十八烷基三甲基氯化銨(OTAC)和水楊酸鈉(Na Sal)為配方的粘彈性表面活性劑流體為研究對(duì)象,首先運(yùn)用流變儀研究了三種不同配方的粘彈性表面活性劑流體的流變特性,得到了描述其流變行為的本構(gòu)方程。然后利用CFD數(shù)值模擬方法,結(jié)合淹沒式噴射實(shí)驗(yàn)裝置,研究了304不銹鋼在清水和三種不同濃度的粘彈性表面活性劑溶液中的沖蝕行為。結(jié)果表明,304不銹鋼材料在四種溶液中的沖蝕速率具有明顯差異。儲(chǔ)液罐加入1%的固體顆粒,由于溶液的粘彈性不同,導(dǎo)致攜砂能力不同,進(jìn)而導(dǎo)致試樣表面顆粒的沖擊數(shù)目、沖擊角度以及沖擊速度不同。清水的攜砂能力最差,試樣表面的沖擊顆粒數(shù)目最小;0.7wt%OTAC與... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 粘彈性表面活性劑流體研究現(xiàn)狀
        1.2.2 沖蝕理論國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 沖蝕研究方法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
    1.4 技術(shù)路線及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.4.1 技術(shù)路線
        1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 粘彈性表面活性劑溶液流變性能研究
    2.1 粘彈性流體流變測(cè)試原理
        2.1.1 粘彈性流體的粘性及測(cè)量原理
        2.1.2 粘彈性流體的彈性及測(cè)量原理
    2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.3穩(wěn)態(tài)剪切和動(dòng)態(tài)振蕩剪切實(shí)驗(yàn)
    2.4 VES流體流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析
        2.4.1 OTAC濃度對(duì)粘彈性流體剪切流變的影響
        2.4.2 NaSal濃度對(duì)粘彈性流體剪切流變的影響
    2.5 粘彈性表面活性流體本構(gòu)方程參數(shù)擬合
    2.6 本章小結(jié)
第三章 表面活性劑流體沖蝕數(shù)值模擬
    3.1 流場(chǎng)及沖蝕數(shù)值模擬方法
        3.1.1 流場(chǎng)計(jì)算
        3.1.2 顆粒軌跡計(jì)算
        3.1.3 冪律流體本構(gòu)方程
        3.1.4 沖蝕壁厚損失計(jì)算
    3.2 模型建立及邊界條件設(shè)置
        3.2.1 幾何模型的構(gòu)建及網(wǎng)格劃分
        3.2.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        3.2.3 邊界條件設(shè)置
    3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析與討論
        3.3.1 液相流場(chǎng)分析
        3.3.2 顆粒運(yùn)動(dòng)分析
        3.3.3 沖蝕速率分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 粘彈性表面活性劑流體中不銹鋼沖蝕實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.1.2 溶液配制
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.3 沖蝕輪廓和掃描電鏡結(jié)果討論
    4.4 沖蝕實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬對(duì)比
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固體顆粒沖蝕理論與試驗(yàn)研究進(jìn)展[J]. 曹學(xué)文,李星標(biāo),樊茵,王凱.  油氣儲(chǔ)運(yùn). 2019(03)
[2]加砂壓裂中固體支撐劑對(duì)壓裂管道的沖蝕磨損研究[J]. 劉洪斌,牟浩.  中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2018(01)
[3]磨料水射流沖蝕金屬損傷形貌特征及機(jī)理研究[J]. 陳曉晨,鄧松圣,管金發(fā),陳明,陳雁.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[4]非牛頓流體固粒懸浮流的若干問題[J]. 張培杰,林建忠.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[5]沖擊角度和噴射速度對(duì)超級(jí)13Cr油管沖蝕速率影響實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王治國(guó),竇益華,羅俊生.  西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(05)
[6]大規(guī)模水力壓裂過程中超級(jí)13Cr油管沖蝕預(yù)測(cè)模型建立[J]. 王治國(guó),楊向同,竇益華,羅生俊.  石油鉆采工藝. 2016(04)
[7]水力噴砂射孔技術(shù)在煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用[J]. 袁玉,趙金,曹立虎,胡亞斐,任勇.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2016(05)
[8]P110油管鋼在壓裂過程中的沖蝕行為[J]. 馬文海,段永剛,王治國(guó),李臻,竇益華.  鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2015(08)
[9]混合粒徑固體顆粒對(duì)滑套球座沖蝕磨損的影響[J]. 丁坤,石善志,李建民,承寧,王麗榮,王澤稼.  潤(rùn)滑與密封. 2015(06)
[10]壓裂液對(duì)水平井滑套球座沖蝕磨損的數(shù)值模擬[J]. 丁坤,李建民,楊文新,曹忠偉.  石油機(jī)械. 2014(12)



本文編號(hào)：2915027