某些具有較長(zhǎng)碳鏈的粘彈性表面活性劑（Viscoelastic Surfactant,簡(jiǎn)稱(chēng)VES）在反離子作用下,內(nèi)部可形成長(zhǎng)達(dá)微米級(jí)的蠕蟲(chóng)狀膠束。在表面活性劑濃度超過(guò)其臨界膠束濃度時(shí),這些膠束相互纏繞,宏觀上表現(xiàn)出類(lèi)似高分子聚合物的粘彈性。其相比聚合物的主要優(yōu)點(diǎn)在于其粘彈性在經(jīng)歷高剪切后可自行恢復(fù),稱(chēng)為活聚合物。另外,VES的粘彈性還隨溫度、pH值等環(huán)境因素的變化而變化,是一種新型智能響應(yīng)型流體。當(dāng)VES用于油田壓裂液時(shí),無(wú)需破膠劑、施工摩阻小、對(duì)地層污染小、攜砂能力強(qiáng),是一種新型環(huán)保型壓裂液。VES是一種復(fù)雜的粘彈性流體,使得支撐劑顆粒在VES中的沉降和運(yùn)移規(guī)律變得復(fù)雜。以十八烷基三甲基氯化銨（OTAC）和反離子水楊酸鈉（NaSal）形成的表面活性劑流體為研究對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究支撐劑顆粒在VES中的沉降和運(yùn)移規(guī)律。首先對(duì)OTAC/NaSal的流變特性進(jìn)行研究,研究了不同濃度配方下,VES的剪切粘度隨剪切速率的變化關(guān)系以及粘性和彈性模量隨角頻率的變化關(guān)系,并以考慮流體粘彈性的Giesekus本構(gòu)方程對(duì)流變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合。其次,采用基于Giesekus本構(gòu)方程的... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

地層裂縫的砂堤運(yùn)移壓裂液的作用包括造縫、攜砂、降溫，壓裂液的好壞直接決定開(kāi)采質(zhì)量

9n(x,t)——單位濃度，其數(shù)值為1；f(r)——Perterlin函數(shù)，=trCr；Cij——表面活性劑分子的變形張量；ijδ——克羅內(nèi)克符號(hào)，i=j時(shí)，值為1，i≠j時(shí)，值為0。對(duì)于粘彈性流體，變形張量Cij的輸運(yùn)方程為：[]ijkjikkjikkjikkikjkjikkijkijfCCCrfCrxuCxuCxCutCδαδαδααλ)1()()1()(1++=+（2-4）式中，α——遷移因子；λ——松弛時(shí)間，s；對(duì)于Giesekus模型，α的取值一般為0.5<α<1，f(r)一般取值為1。2.1.2Polyflow軟件分析流程Polyflow軟件的操作涉及到很多模塊，Polyman創(chuàng)建工程項(xiàng)目，Polydata設(shè)置具體的模型、流體參數(shù)、邊界條件等，Polyflow對(duì)求解模型進(jìn)行計(jì)算，CFD-Post輸出圖像后處理結(jié)果，軟件模塊的組織結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1Polyflow軟件模塊示意圖2.2表面活性劑流體攜砂流動(dòng)數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬方法2.2.1多相流模型選取表面活性劑攜砂流動(dòng)屬于典型的固液兩相流，由于Polyflow軟件不能夠模擬多相流

17并且產(chǎn)生第一與第二法向應(yīng)力差。由于第一法向應(yīng)力差的作用方向與流線(xiàn)方向垂直，因此顆粒的沉降不受影響，第一法向應(yīng)力差的作用方向與流線(xiàn)平行，與顆粒沉降方向相反。設(shè)λ為松弛時(shí)間，則彈性阻力可表示為：svFληπε03=（2-28）其中，GG′′=10λ顆粒在粘彈性流體中沉降時(shí)，粘滯阻力與彈性阻力都隨著顆粒速度的增加而增加，當(dāng)顆粒受力平衡時(shí)，速度達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)的顆粒沉降速度公式為：()01832480.75/4ppsppysddgdvλρρτηλ++=（2-29）2.4裂縫內(nèi)砂堤形態(tài)表征參數(shù)支撐劑隨著壓裂液進(jìn)入裂縫時(shí)，受到自身的重力、壓裂液與支撐劑由于重力作用產(chǎn)生的浮力、壓裂液自身性質(zhì)對(duì)支撐劑產(chǎn)生的曳力、壁面對(duì)顆粒的摩擦力顆粒以及顆粒之間的相互作用力的影響，使顆粒群沉降后在裂縫底部形成的砂堤形態(tài)產(chǎn)生差異，并且隨著更多的顆粒群堆積，其壓裂液的過(guò)流面越來(lái)越小，從而導(dǎo)致壓裂液流速增加，當(dāng)砂堤的高度隨著時(shí)間不再變化時(shí)，則表明砂堤的形體已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，定義達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)裂縫內(nèi)的流體流速為平衡流速，所對(duì)應(yīng)的砂堤高度稱(chēng)為平衡高度，當(dāng)砂堤內(nèi)的砂堤高度達(dá)到平衡高度的90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間即稱(chēng)為平衡時(shí)間。圖2-2裂縫中支撐劑濃度在縫高上的分布示意理想的表面活性劑壓裂液夠?qū)⒅蝿┌邢虮萌胨枰膹?fù)雜裂縫中，壓裂液的攜砂

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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[3]粘彈性流體基納米流體流變學(xué)物性研究[D]. 徐鴻鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
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本文編號(hào)：3436183