清水与非牛顿胍胶溶液中磨料射流冲蚀行为对比

目的分析磨料射流在清水和非牛顿胍胶溶液中颗粒运动特性的差异,揭示非牛顿流体中磨料射流颗粒在近壁面的冲蚀行为,为在非牛顿流体中建立磨料射流冲蚀模型提供依据。方法运用计算流体动力学(CFD)的方法,研究射流过程中清水和胍胶溶液的流场特性,分析流场对高速淹没射流过程中磨料颗粒运动特性的影响,包括撞击壁面的数目、速度和角度的区别。结合喷射式冲蚀实验,将实验结果与不同冲蚀模型预测的结果进行对比,优选出最佳预测模型。结果胍胶溶液的近壁面(150μm)湍流动能高于清水,流速小于清水。在近壁面处的高剪切速率区,由于胍胶溶液的剪切稀释性,导致近壁面黏度下降到3.54 mPa·s,而在远离射流冲击中心的区域,最大黏度值可达25.4 mPa·s。在射流冲击中心区域,与清水相比,胍胶溶液中颗粒撞击靶材壁面的数目更少,撞击速度与撞击角度更小。将DNV、Oka和E/CRC Zhang模型的冲蚀预测结果与颗粒在胍胶溶液中的冲蚀实验结果进行了比较,发现DNV模型对冲蚀的预测不足,Oka和E/CRC Zhang模型预测值超过了实验值,而E/CRC Zhang模型的预测结果与实验值最为接近。结论流体的剪切稀释非牛顿流变性会对射流过程中颗粒的运动产生影响,从而使材料表面出现不同的冲蚀形貌。通过对比不同冲蚀模型的预测值,发现在所涉及的实验工况以及所选择的冲蚀模型范围内,E/CRC Zhang模型是目前研究非牛顿胍胶溶液中固体颗粒冲蚀的首选模型。

一种化学生热增能助羟丙基胍胶压裂体系的室内研究

将Na NO2-NH4Cl化学生热体系引入到常规胍胶压裂液体系中,提出一种新型可控型化学生热增能助压裂液体系。通过数字式温度计测量对该化学生热体系生热峰值及达到生热峰值的时间,分别考查了生热剂浓度、催化剂种类及浓度、环境温度的影响。采用冷冻断裂蚀刻透射电子显微镜(FF-TEM)和光学显微镜对交联冻胶压裂液及其破胶后的微观结构进行观察,系统研究了影响压裂液交联和破胶的因素,测定了不同条件下冻胶的流变性能。基于该化学生热助压裂技术的室内研究,证实了Na NO2-NH4Cl可控型化学生热增能助压裂体系用于改善低温低压油层破胶效果的可行性。

羟丙基胍胶压裂液滤饼对岩心伤害试验研究

以有机硼羟丙基胍胶羟压裂液为试验介质,研究了不同羟丙基胍胶浓度、试验压力、温度、挤入时间、岩心渗透性等条件下,压裂液滤饼特征参数和岩心的伤害程度。试验结果表明,当提高聚合物浓度、试验压力、温度、时间、岩心渗透性时,均可使得压裂液滤饼质量、岩心端面滤饼单位质量、滤饼中固体含量等滤饼参数增加,滤饼伤害程度加剧;因滤失液造成的岩心内部伤害率除随着聚合物浓度的增加而降低外,其它条件值增加时均使得伤害率升高;并且在压裂液对岩心的总伤害中,各个试验条件下由滤饼产生的伤害程度远远高于滤失液对岩心内部产生的伤害程度。

体系酸碱度对羟丙基瓜胶压裂液的影响

体系的酸碱度直接影响着羟丙基瓜胶粉溶胀、溶解的过程,也影响着压裂液冻胶的形成及其性能。本文阐述了羟丙基瓜胶原胶液配制时,在中性或弱酸性的配液水中,能加快瓜胶粉溶胀溶解成胶液,是快速配制原胶液的有效方法;瓜胶液与硼砂形成冻胶的速度及冻胶的耐热抗剪性能,也受体系的酸碱度影响。体系的酸碱度关系到压裂液性能和压裂施工的成败。

巴喀致密砂岩气藏醇基压裂液研究及效果评价

为解决巴喀致密砂岩气藏压裂时的水锁等地层伤害问题,研制了一种低浓度醇基压裂液体系,用于改善地层气相渗透率和压裂效果。在筛选醇、增稠剂、交联剂等主剂与添加剂,研究评价醇对瓜胶液性能的影响,醇基压裂液体系的抗温抗剪切性能、破胶性能的基础上,通过室内实验表明,醇基压裂液体系可降低破胶液的表面张力,解除水锁提高返排效率,对岩心的伤害率比常规水基压裂液降低30%以上。现场醇基压裂井平均增产9.5倍,残液自喷返排率达到55%以上。