聚合物驱黏弹效应影响因素的数值模拟研究

在前人黏弹效应实验研究成果的基础上，结合大庆油田注聚合物的生产实际，利用自行研制了黏弹机理数值模拟软件对黏弹效应影响因素进行了定量和系统的研究，揭示了聚合物注入速度、质量浓度、用量、地层水含盐度和地层非均质条件对黏弹作用效果的影响规律，其研究结果为油田现场制定聚合物驱油方案，动太预测及黏弹效应评价提供了重要依据。     

两层聚合物共挤出过程的流变模型建立与仿真研究

使用牛顿流体模型与微分黏弹模型分别对双层聚合物共挤出过程进行了流变模型建模与仿真,得到了两路熔体流动的流变趋势与二维有限元模型.模拟结果表明:共挤过程中两路熔体在交界面处保持连续稳定流动,所受剪切应力相等,最终达到流率平衡.利用微分黏弹Oldroyd-B模型分析了共挤出过程聚合物的挤出胀大效应,可知在两路熔体体积流率逐渐增加时,共挤物的挤出形态也发生了对应偏转变化.微分黏弹模型相比普通牛顿流体模型可更好地反映聚合物共挤出加工过程中熔体的流变特性.     

功能单体对苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液共聚物黏弹性能的调控作用

在苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液聚合中,加入少量功能单体甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)(两者的质量分数小于6.0%)参与共聚,采用差示扫描量热仪(DSC)、动态机械分析仪(DMA)以及旋转流变仪对聚合物的黏弹行为进行研究,并分析了聚合物黏弹行为变化的机理。结果表明:随着功能单体用量增加,聚合物的玻璃化温度、储能模量、黏度等整体呈上升趋势,当m(MAA)∶m(HEMA)为0.5∶4.1以及1.2∶2.5时,黏弹行为变化显著。凝胶渗透色谱(GPC)结果表明,黏弹行为变化的主要因素并非由聚合物相对分子质量及其分布变化引起。通过2组聚合物在乙酸乙酯中的溶解实验,发现了凝胶现象,FT-IR图谱证明此凝胶是由不同类型的氢键作用引起的,这也是导致聚合物黏弹性急剧变化的主要原因。     

聚合物溶液在波纹管中的流动规律

采用上随体Maxwell本构方程描述聚合物溶液的流变性,用数值方法研究了黏弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型——波纹管模型中的流动.分析了具有不同黏弹性质的聚合物溶液在油藏多孔介质中的流动规律.研究结果表明聚合物溶液在波纹管中心线处的流速最大且黏弹性对此处速度的的影响较大;黏弹性聚合物的第一法向应力随威森伯格数(We)的增大而增大,且越靠近壁面处,第一法向应力越大,受We的影响越大;与第一法向应力相比,剪切应力随We的增大变化非常小.     

钠蒙脱土颗粒对模拟采出水乳化稳定性的影响

实验研究钠蒙脱土颗粒对模拟的聚合物/表面活性剂二元复合驱采出水乳化稳定性的影响,通过zeta电位、界面张力和黏弹模量的测试进行体系稳定机理的探讨。结果表明,当聚合物和表面活性剂的浓度一定时,随着钠蒙脱土颗粒质量浓度的增加,zeta电位和界面张力降低,黏弹模量升高,采出水稳定性逐渐增强,当质量浓度达到150 mg/L时,采出水乳化稳定性最强,采出水最难处理;进一步增大钠蒙脱土颗粒质量浓度,界面张力升高,黏弹模量降低,体系稳定性减弱,有利于采出水的处理。当钠蒙脱土颗粒质量浓度一定时,随表面活性剂和聚合物浓度增加,zeta电位和界面张力降低,黏弹模量上升,体系乳化稳定性增强,进一步增加了采出水的处理难度。     

有限体积法数值模拟粘弹性聚合物溶液的扩张流动

采用UCM本构方程,描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性.利用有限体积法对黏弹性聚合物溶液在突扩孔道内的流动特征进行数值模拟.绘制了流函数和速度等值线图、轴向距离与中心线速度图.研究了黏弹性的变化对微观波及效率的影响.数值模拟结果表明,聚合物溶液的黏弹性是影响波及效率的主要因素.凸角处的流动区域随着弹性的增加而不断增大,因此滞留区域不断减小,微观波及效率不断增大;具有黏弹特性的聚合物溶液相比于纯黏性的牛顿流体更利于提高驱油效率.     

两亲聚合物对O/W乳状液体系渗流的影响

通过渗流对比实验、原子力显微观察及电镜扫描等手段分析海博型两亲聚合物对O/W乳状液渗流影响机制。结果表明:由于两亲聚合物是接枝了疏水基团的特殊结构聚合物,当其浓度超过临界缔合浓度(wCAC)时能够形成空间性的、强黏弹性的超分子网络结构,这种结构在渗流过程中与分散相乳化油滴相互影响,增强体系的黏弹效应,使渗流阻力呈现"爬坡式"上升的不稳定特征;两亲聚合物浓度超过wCAC时,两亲聚合物相对分子质量增大使O/W乳状液体系的渗流阻力增大、渗流不稳定性增强。     

超低界面张力的二元驱油体系对水驱残余油启动和运移机理

针对三元复合驱含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降,碱还会大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,从而降低波及效率等问题,利用新研制的不加碱可形成超低界面张力两性表面活性剂,通过微观模型驱油实验,分析了聚丙烯酰胺/两性表面活性剂二元复合体系对残余油启动、运移的过程,研究了该二元复合体系对水驱后残余油的作用机理.研究表明:具有超低界面张力的聚表二元复合体系利用了聚合物溶液的黏弹特性和表面活性剂体系的超低界面张力特性,使采收率大幅度提高.残余油的启动主要以拉成油滴和油丝两种形式,在运移过程中,较大的油滴又形成更容易被驱替液携带的小油滴,从而使驱油效率提高.     

聚合物驱渗流考虑弹性效应的理论

对聚合物溶液的粘弹效应在不稳定渗流中的影响进行初步理论研究,建立考虑聚合物弹性的渗流模型,用有限差分方法得到数值解,得到压力分布曲线,并分析了曲线的影响因素.     

聚合物动态剪切实验研究

为了研究聚合物KYPAM-6A溶液在油藏条件下的黏弹性情况,根据SY5523-2000配置聚合物溶液进行实验,研究质量浓度、矿化度、角频率的变化对溶液损耗模量、储存模量的影响.结果表明:①随着质量浓度的增大、矿化度的减小、频率的升高,聚合物溶液的储存模量、损耗模量均有不同程度的升高.②聚合物溶液在低频率下,以黏性流动为主,在中高频率下,以弹性流动为主.③随质量浓度的升高、矿化度的降低,聚合物溶液黏弹主导转化点频率,即储存模量、损耗模量交点频率随之升高.     

粘弹性聚合物溶液提高驱油效率机理研究

为了了解聚合物溶液的粘弹性在多孔介质中对残余油的作用机理，描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性，采用上随体Maxwell本构方程，对粘弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型——波纹管模型中的流动及其驱替残余油膜的机理进行了油藏工程方法分析，在理论上从力学的角度提出了聚合物驱提高驱油效率的机理。研究结果表明，粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体，从而可携带部分残余油膜流动；聚合物溶液的粘弹性越强，作用于残余油膜的第一法向应力越大，对残余油膜的携带力越强，驱油效率越高；多孔介质越不规则，产生的第一法向应力越大，越有利于聚合物发挥粘弹性效应。     

甘蔗渣碱法制浆废液多聚物的动态粘弹特性

利用Rheometrics RFSII型流变仪对甘蔗渣桨废液多聚物的动态粘弹性进行了测试。应变扫描实验得出甘蔗渣浆废液多聚物的临界应变达到0．05。在线性粘弹性范围内，频率扫描试验得出：甘蔗渣浆废液多聚物是具有一定粘弹性的粘弹体，增加固含量和提高温度都会提高复合模量G^*，粘弹性更突出。随着剪切振荡频率的增加，复合粘度下降，振荡剪切—稀化现象显著。     

黏弹性聚合物驱剩余油饱和度预测的φ函数法

石炭系断裂十分发育,断裂样式有逆冲、背冲、对冲断裂类型,断裂平面分布具有明显的分区定向性,断裂主要沿NE—SW向、NWW—NEE向、NEE—SWW向、NW—SE向、近EW向5个方向展布。断裂发育时期特征明显, 各期构造运动对石炭系断裂发育及分布的影响程度有较大差别。现今石炭系断裂应是多期构造运动叠加的产物,在地震剖面上通过分析断裂及其相邻地层所具有的反射特征的差别,根据断裂上下地层的变形特征、厚度变化和断裂切割地层年代的差异来判别断裂发育的时期和持续的时段,将石炭系断裂按发育时期进行分离,再现各个主要构造运动期石炭系断裂的平面分布特征。盆地石炭系断裂按主要发育时期可分为海西期断裂、印支期断裂和燕山期—喜马拉雅期断裂。海西期断裂是石炭系发育的主要断裂,海西期发育的断裂多数在后期又继续活动,仅在海西期发育而后期不再活动的石炭系断裂主要分布在盆地腹部地区;印支期发育而后期不再活动的石炭系断裂主要分布在盆地东北缘地区;仅在燕山期—喜马拉雅期发育的石炭系断裂主要分布在盆地东部地区。     

数值模拟黏弹性聚合物溶液在突扩收缩孔道中的流动特征

三次采油技术的实践表明,聚合物驱技术既能扩大波及系数,又能提高驱油效率.为了从理论上清楚地认识黏弹性聚合物溶液的微观渗流特征,提出了用同位有限体积法对黏弹性聚合物溶液在简化油藏微观孔道模型中的流动特征进行数值模拟,建立了黏弹性聚合物溶液在突扩收缩流道内流动的数学模型,利用有限体积方法对数学模型进行离散求解,得到了流函数...     

流变地层地应力场中套管载荷的理论解

利用求解线性粘弹性问题的弹性粘弹性对应性原理,利用已有的弹性解,求得了考虑地层符合Kelvin流变规律的情况下,地应力场中套管载荷的理论解,并给出了松弛时间的解析表达式.研究表明,流变地层地应力场中套管载荷随时间变化,存在一临界时间,使得套管载荷有最值,当时间足够长时,粘弹性解与相应的弹性解一致.用套管弹性解定义的套管地应力载荷,稍低于流变地层中套管所受最大压力.因此在设计时,或者将弹性计算载荷适当增大,或者将安全系数适当增大,以保证套管安全.     

Active fluidization of polymer networks through molecular motors

Entangled polymer solutions and melts exhibit elastic, solid-like resistance to quick deformations and a viscous, fluid-like response to slow deformations. This viscoelastic behaviour reflects the dynamics of individual polymer chains driven by brownian motion: since individual chains can only move in a snake-like fashion through the mesh of surrounding polymer molecules, their diffusive transport, described by reptation, is so slow that the relaxation of suddenly imposed stress is delayed. Entangled polymer solutions and melts therefore elastically resist deforming motions that occur faster than the stress relaxation time. Here we show that the protein myosin II permits active control over the viscoelastic behaviour of actin filament solutions. We find that when each actin filament in a polymerized actin solution interacts with at least one myosin minifilament, the stress relaxation time of the polymer solution is significantly shortened. We attribute this effect to myosin's action as a 'molecular motor', which allows it to interact with randomly oriented actin filaments and push them through the solution, thus enhancing longitudinal filament motion. By superseding reptation with sliding motion, the molecular motors thus overcome a fundamental principle of complex fluids: that only depolymerization makes an entangled, isotropic polymer solution fluid for quick deformations.     

孔隙介质中滞留聚合物分子的粘弹效应系数

本文在文献[1]的基础上做了进一步的试验研究,发现慢速降压过程流速对时间的依赖关系呈指数曲线形式,同时进行了慢速升压试验,同样发现流速与时间的指数关系。文中对文献[1]定义的附加残余效应系数提出了修改,重新定义为滞留分子粘弹效应系数,对降压过程和升压过程的粘弹效应系数进行了对比。通过岩心出口液浓度数据,证实了文中描述的粘弹效应机理和分子构象改变的物理模型的可靠性。     

三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制

大量实验表明,不同碱浓度、相同界面张力的三元驱油体系的驱油效果不同。除了体系黏弹性差异之外,影响驱油效果的因素还可能与界面黏弹性有关。针对这一现象,分别使用相同界面张力、不同界面黏弹性的三元复合体系和相同界面黏弹性、不同界面张力的三元复合体系进行微观驱油实验,通过实验分析油水界面黏弹性、界面张力对驱油效率的影响机制。结果表明:三元体系的界面张力、界面黏弹性均对驱油效率有影响,降低界面张力和界面黏弹性均有利于残余油乳化及驱油效率的提高;三元体系的界面张力低、界面黏弹性低,驱油效率高;随着界面张力和界面黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。上述规律与贝雷岩心实验结果一致。     

聚合物粘弹性及其力学模型

针对经典粘弹性力学模型不能准确描述聚合物材料力学行为这一缺点,建立了一种能反映聚合物材料各种力学现象的力学模型,该模型可以准确地描述聚合物的蠕变行为和应力松弛现象．利用具有不同弹性刚度和粘度的双弹簧双活塞元件,运用流变学和弹性力学原理,得出了聚合物粘弹性的物理模型和数学表达式．文中最后讨论了交变载荷下聚合物的粘流特性,并得到以下结论：(1)在交变载荷下,聚合物的粘性流动与振幅成正比;(2)振动频率存在一个最佳值,只有当频率等于这个最佳值时,其对粘性流动的影响才是最大的。