非牛顿稠油包水乳状液的剪切稀释性

以现场稠油和矿化水为工质,制备了多组不同微观液滴分布的W/O型乳状液,结合显微镜观察及测量分析,获得了对稠油包水乳状液微观液滴分布及非牛顿性的定量分析。结果表明,随微观液滴直径的减小,乳状液体系将具有更高的表观黏度,并表现出更强的剪切稀释性;结合颗粒雷诺数(rη—NRe,p关系),能够很好的表征剪切率及微观液滴分布对稠油包水乳状液剪切稀释性的共同影响。

不同流变模式下钻井液剪切稀释性评价

钻井液剪切稀释性直接影响钻井液的带砂、携屑能力和高压喷射钻井效率。前人已把τｏ／ηｓ、τｃ卡／η∞、ｎ分别作为钻井液在宾厄姆、卡森、幂律流变模式下剪切稀释性的表征，并在石油钻井工程中作为“评价”指标。文中采用了比面积法来表征钻井液剪切稀释性，并与“评价”指标进行了对比分析。结果表明，该法简单、可靠、易求，物理意义明确，适合不同流变模式下钻井液剪切稀释性评价，且与宾厄姆动塑比（τｏ／ηｓ）、卡森动切力／极限粘度比（τｃ卡／η∞）、幂律流性指数（ｎ）的表述一致，证实了用τｏ／ηｓ、τｃ卡／η∞、ｎ来评价钻井液剪切稀释性的正确性。

泥浆的动塑比与其剪切稀释能力的关系──就“泥浆的动切力、塑性粘度、动塑比与剪切稀释作用的关系”（《西部探矿工程》1994年第1期）一文所持观点与鲁凡同志商榷

针对泥浆的动切力、塑性粘度、动塑比与剪切稀释作用的关系进行了分析，并对鲁凡论文中所持观点提出了不同看法，最后认为用动塑比来评价泥浆的剪切稀释能力是比较切合实际的。

从相同的表观粘度出发比较泥浆的剪切稀释能力

对两种泥浆的剪切稀释能力究竟应该怎样比较，笔者提出了自己的看法，认为从相同的流速梯度出发比较两种泥浆的剪切稀释能力是没有可比性的。应从相同表观粘度出发进行比较、并且通过讨论证明了泥浆的剪切稀释能力与动切力、塑性粘度，流速梯度三者都有关系，而与动塑比不存在必然的关系。

钻井液剪切稀释性及其相关性研究

从剪切稀释性的定义出发,通过对跟踪井的水基和油基钻井液流变性数据分析,论证了宾汉动塑比（YP/PV）、幂律流性指数（n）、卡森剪切稀释指数（L）均能表征钻井液的剪切稀释性,这些指标有局限性,相互之间有一定的相关性;YP/PV和n只能准确表征钻井液在γ300 ～ γ600速梯区间的剪切稀释性;Im对应不同的速梯区间有不同的值,只能准确表征相应速梯区间的剪切稀释性,γ300～γ600速梯区间对应的Im与YP/PV、n具有很好的相关性,其他速梯区间对应的Im与YP/PV、n相关性不强.

再论泥浆动塑比与其剪切稀释作用的关系

文章认为泥浆的剪切稀释作用的强弱，应当用〔〕表示，而不应用〔〕表示。由于李洪乾同志用〔△η表／△η表１〕表示剪切稀释作用的强度，所以得出不同的结论。

非均质多孔介质中剪切稀释流的非混相驱替研究

地下流体在一定温度压力条件下,会呈现剪切稀释性。剪切稀释性影响流体黏度场,从而改变流体被驱替时的特征。使用植入幂律流变模型的格子Boltzmann两相流模型,编写计算程序,模拟牛顿流体在非均质多孔介质中驱替剪切稀释流的过程。使用非牛顿泊肃叶流验证了数值模型,并从界面推进、驱替效率、速度场、黏度场等方面研究非均质多孔介质中被驱替液的剪切稀释性对驱替过程的影响。模拟结果显示:被驱替液剪切稀释性的增强造成驱替界面推进的加快和驱替效率的提升,使驱替液更能深入驱替非均质多孔介质中残余的被驱替液。该现象的机制为:被驱替液剪切稀释性的增强造成了指进路径上的黏度降低,而非指进区域的黏度升高;驱替过程由指进路径上高流动区域的黏度所主导,因此增强被驱替液剪切稀释性的效果类似于降低黏度,从而提升驱替效率。研究揭示了流体剪切稀释性对多孔介质中驱替过程的影响,对涉及地下非牛顿流体驱替过程的产业具有指导性。

含蜡及表面活性剂环戊烷水合物浆液生成及黏度特性

随着油气资源开采不断向深水领域发展,在深水管道多相混输过程中,低温高压的输送环境极易导致水合物和蜡等固相沉积堵塞管道的问题产生,尤其当蜡和水合物同时存在时,集输管道将面临更高的堵管风险。为此,使用流变仪研究了含蜡和表面活性剂(Span 80)的油水体系中环戊烷水合物的生成规律及水合物浆液流变性,明确了含蜡量(质量分数,下同)、Span 80浓度(质量分数,下同)等因素对蜡-水合物共存体系临界时间及浆液剪切稀释性的影响规律。结果表明,Span 80浓度为1.0%时,含蜡量由0.00%增大至1.00%,水合物生成临界时间由25.8 min延长至49.8 min,增幅约93%。在Span 80浓度为1.5%、2.0%及3.0%时,水合物生成临界时间同样随含蜡量增大而延长,增幅分别为113%、93%及241%。对中低含蜡量体系(≤0.75%),水合物生成临界时间随Span 80浓度的增大而缩短;对高含蜡量体系(≥1.00%),水合物生成临界时间则随着Span 80浓度的增大呈现波动变化。此外,随着水合物的生成,含蜡与不含蜡体系水合物浆液的黏度均先快速增大再逐渐减小并趋于稳定,含蜡体系水合物浆液的黏度峰值与最终平衡黏度均显著大于不含蜡体系的对应值。通过比较稠度系数和流动特性指数,发现含蜡体系水合物浆液的流动特性指数随着含蜡量、Span 80浓度的增大而增大,含蜡油水乳状液、水合物浆液及含蜡水合物浆液均具有剪切稀释性,含蜡水合物浆液则具有更强的剪切稀释性。

疏水缔合聚合物溶液的抗剪切机理研究

疏水缔合聚合物分子链上疏水基团的引入使其溶液具有独特的抗剪切性能,从而在油气田开采领域具有广阔的应用前景。为了研究该溶液的抗剪切机理,文章在淡水和模拟油藏条件下对疏水缔合聚合物溶液的粘度在剪切后的恢复情况进行了测试。结果表明,与部分水解聚丙烯酰胺HPAM相比,不管是在淡水还是模拟油藏盐水中,疏水缔合水溶性聚合物具有很好的剪切稀释性和抗剪切性,进一步证明了疏水缔合作用对缔合聚合物溶液的抗剪切性的贡献,从而可以指导油气开采用缔合聚合物的施工设计。

基于分子动力学模拟的流体剪切力学特性分析

考虑固体壁面对流体分子作用力的影响,建立了两平行壁面-流体系统的分子动力学模型,模拟了壁面切向运动对流体的剪切过程,分析了壁面速度对不同离壁距离流体层微观剪切力学特性的影响,研究了剪应变率、工作压力和温度对流体宏观剪切力学特性的作用规律.研究表明:受到分子无规则热运动的影响,不同离壁距离流体层的剪切应力呈现出波动变化状态,但随着流体剪切运动的增强,剪切应力的波动幅值逐渐减小;当壁面切向运动较大时,近壁层流体在运动速度上与壁面之间易出现较大的滑动,壁面-流体出现边界滑移;工作压力及温度影响着分子间距离,压力升高与温度降低都将减小分子间的距离,从而引起流体黏度与剪切应力的增大.

水滴撞击非牛顿除冰液液膜动力学行为特性数值研究

冻雨天气下,过冷大水滴撞击到除冰液液膜后会发生溅射、铺展、互溶等物理过程,除冰液液膜温度降低、浓度下降,液膜冰点上升、黏度下降,引发液膜滑落脱离,大幅缩短防冰保持时间。本文针对冻雨天气下飞机除冰液液膜失效行为开展数值研究,基于流体体积法,并结合组分输运方程,构建了多相、多组分、多体系、多场耦合的水滴撞击非牛顿除冰液液膜的动力学行为模型。基于该数值模型,研究了水滴撞击非稳态过程的动力学行为以及液膜的稀释、降粘等非牛顿流变特性。研究表明:液膜初始浓度越高,对水滴液冠生长抑制程度越大,撞击后水滴的铺展直径越小,水滴和除冰液液膜的碰撞区域的水分输运迁移现象越明显,除冰液液膜在剪切稀释和浓度降低的耦合作用下,黏度下降幅度越明显;水滴初始直径越大,水滴对液膜的作用范围越大,液膜黏度下降幅度越大;水滴的下落撞击速度越大,水滴在液膜内组分迁移速度越快,液膜黏度损耗越明显。

MEG钻井液在沙113井试验成功

石油大学(北京)室内研制出以甲基葡萄糖甙(简称MEG)为主剂的钻井液,并与新疆石油管理局合作完成了该钻井液的现场应用配套技术研究和现场试验工作。介绍了MEG钻井液在新疆准葛尔盆地沙南油田沙113井进行的现场试验,分析了MEG钻井液的性能特点和现场试验效果。现场试验结果表明,该钻井液具有优良的页岩抑制性,井眼规则,稳定性好;具有独特的造壁护壁作用,钻井液密度低,有利于保护储层;具有良好的剪切稀释特性,悬浮和携带岩屑能力强,井眼清洁;抗电解质污染能力强;流变性易调节。

潍北油田高凝油流变性研究

针对潍北油田高凝油井因原油凝固、井筒结蜡等导致的抽油杆卡死、断脱、油井停产等不能正常生产的现象,通过气相、液相色谱分析了潍北油田4组油样的组成,运用液体流变性测量仪研究了其粘温特征、流变特性,利用原油凝固点测定仪测定了其在不同含水(乳化水)率下的凝固点,进而对4组油样的流变模式进行了分析研究。通过分析实验数据和流变模式发现,4组油样的碳数最大值均出现在C25附近,平均碳数为22左右,其含蜡量高达28.83%～30.06%,胶质含量为4%左右,沥青质含量约为1%,凝固点高达31～39.5℃;高凝油对温度十分敏感,其粘温关系呈三折线式;高凝油的凝固点随含水率的增加先增大后减小,在含水率为70%左右出现峰值;在高凝油的凝固点附近剪切时,高凝油的粘度大幅降低,高凝油温度低于凝固点时4,组油样均为非牛顿流体,具有剪切稀释性。采取井筒加热、原油破乳、螺杆泵实时高速剪切等措施,可以有效改善高凝油的开采效果。

含蜡晶天然气水合物浆液黏度的影响因素

天然气水合物浆液黏度特性是判别水合物浆液输送流动性的重要指标。在深海油气田开发中,特别是对于高含蜡体系,蜡晶与天然气水合物共存的情况时有发生。为此,利用高压天然气水合物流变测量系统,探究了含蜡量、搅拌转速和压力等因素对含蜡晶存天然气水合物浆液黏度的影响规律。实验结果表明:(1)含蜡晶天然气水合物浆液呈现剪切稀释性;(2)含蜡量越大,天然气水合物浆液黏度越高,原因在于悬浮在连续相的蜡晶与吸附在天然气水合物颗粒表面的蜡晶,均对天然气水合物聚并体的增大起到了促进作用;(3)在相同含蜡量的情况下,随着搅拌速率的增加,因体系所受剪切作用强度增加,导致天然气水合物浆液黏度下降;(4)当体系初始反应压力提高时,天然气水合物生成驱动力增强,生成量增加,会显著增加天然气水合物浆液黏度。结论认为,研究蜡晶在高压搅拌天然气水合物浆液体系内的微观分布规律,将是未来探讨蜡晶对天然气水合物浆液黏度特性影响的重要方向。

基于油基钻井液提高钻速的原理与方法

结合通用钻速方程和油基钻井液的特点,分析了油基钻井液对钻速正反两方面的影响,指出了影响机械钻速的主要因素是地层岩石特性,其次是井型和钻井液性能。提高机械钻速的主要途径包括钻头的合理选型、钻进技术参数的合理优化,以及钻井液配方与性能优化。通过调整钻井液配方与性能,使其能够有效清洁钻头、改变井底岩石的润湿性、大幅度提高钻井液的极压润滑性;向钻井液中加入中性润湿剂改变微裂隙表面润湿性;加入抗高温的油溶性高分子增黏提切剂代替有机土、氧化沥青等胶体颗粒,以便降低微米、亚微米颗粒含量,提高剪切稀释性和携岩效率,从而提高机械钻速。

黄原胶产品的开发及利用

黄原胶在石油开采中有很好的流变性,剪切稀释性,理化性质稳定,具有良好的兼容性。作为“流变控制液”进行三次采油,每口井可多采石油30%-50%。是一种良好的泥浆自理剂。黄原胶的特性证明,黄原胶是一种理想的、适合新疆地矿采油用的流变控制剂。

无土相水基钻井液超分子增黏提切剂的研制

增黏提切剂是控制无土相水基钻井液流变性能的关键处理剂,通过将超分子网状结构引入聚合物中,利用胶束聚合物合成一种超分子增黏提切剂CZN,并评价其性能。结果表明:CZN具有明显的超分子网状结构,有较好的增黏提切性和剪切稀释性,表观黏度、动塑比要远高于同浓度的PAM;具有较好的抗温性和实用性。以CZN为增黏提切剂配置了无固相聚膜钻井液体系,现场应用表明,该钻井液可有效携带井底岩屑,保证顺利钻进。该技术可为提高复杂地层钻井效率提供技术支撑。

新型裂缝性低渗透油藏堵水剂性能评价

针对堵水剂在裂缝中的漏失问题,研制出二次交联聚合物凝胶堵水剂,对一次交联聚合物弱凝胶的流变性、耐剪切性、注入性和滤失性和二次交联聚合物凝胶的突破压力、封堵率、耐冲刷性、对基质伤害率和长期热稳定性进行了评价。实验结果表明,一次交联聚合物弱凝胶具有剪切稀释的流变特征,耐剪切,注入性好,滤失量低;二次交联聚合物凝胶具有突破压力高、封堵率高、耐冲刷性强、对基质伤害率低和长期热稳定性好的特点,在裂缝性低渗透油藏堵水作业中具有明显的优势。

钻井液用黏弹性聚合物MVPP的室内合成及性能评价

疏水性聚合物是一种特殊的新型黏弹性聚合物,其水溶液的力学行为介于弹性固体和黏性液体之间。由于疏水基团的疏水作用以及静电、氢键或范德华力作用而在分子间自动产生可逆性的巨大的三维立体网状结构,致使溶液具有较强的剪切稀释性。在确定室内合成工艺条件、技术参数的基础上,对自制的黏弹性聚合物MVPP进行了室内性能评价实验,并与膨润土和国内外同类聚合物进行了性能对比。结果表明,黏弹性聚合物具有优良的综合性能:高的黏度、切力值,优良的黏弹性、抗盐抗温性、剪切稀释性、抑制性和降滤失能力;其抗温性远高于国内外同类处理剂,单剂水溶液能抗100℃高温,抗NaCl和CaCl2的饱和盐水,具有比膨润土和国内外同类处理剂更加优良的增黏提切的能力,可用其代替或部分代替膨润土,用以配制抗高温抗盐低/无固相钻井液。

大型穿越钻进工程防冒浆钻井液技术

在大型穿越钻进铺管工程中,地面冒浆是很突出又很难解决的问题。冒浆的主要原因是钻井液配方选择不当,钻屑无法从钻孔顺利排出,导致钻孔环空泥浆压力过大并压裂上覆地层,从而使地面发生冒浆。经过大量室内外实验,得出以高剪切稀释(降低流阻)为主要性能指标,同时兼有降滤失、抑制孔壁失稳等性能的防冒浆钻井液体系。工程应用证明,该钻井液技术能有效减少钻孔环空泥浆压力。