粘彈性表面活性劑流體的內(nèi)部可形成長度為幾個微米的蠕蟲狀膠束,是一種儲層傷害低的新型環(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)時具有摩阻低、攜砂性好、返排徹底等優(yōu)點。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,因為非牛頓流體獨特的流變特性,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象,首先運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)合淹沒式噴射實驗裝置,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

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：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 沖蝕理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 沖蝕研究方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線及創(chuàng)新點
        1.4.1 技術(shù)路線
        1.4.2 創(chuàng)新點
第二章 粘彈性表面活性劑溶液流變性能研究
    2.1 粘彈性流體流變測試原理
        2.1.1 粘彈性流體的粘性及測量原理
        2.1.2 粘彈性流體的彈性及測量原理
    2.2 實驗試劑
    2.3穩(wěn)態(tài)剪切和動態(tài)振蕩剪切實驗
    2.4 VES流體流變實驗結(jié)果討論與分析
        2.4.1 OTAC濃度對粘彈性流體剪切流變的影響
        2.4.2 NaSal濃度對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 流場及沖蝕數(shù)值模擬方法
        3.1.1 流場計算
        3.1.2 顆粒軌跡計算
        3.1.3 冪律流體本構(gòu)方程
        3.1.4 沖蝕壁厚損失計算
    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 液相流場分析
        3.3.2 顆粒運動分析
        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驗研究
    4.1 實驗材料與方法
        4.1.1 實驗材料
        4.1.2 溶液配制
        4.1.3 實驗方法
    4.2 實驗結(jié)果
    4.3 沖蝕輪廓和掃描電鏡結(jié)果討論
    4.4 沖蝕實驗與數(shù)值模擬對比
    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
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本文編號：2915027