中等浓度表面活性剂溶液流变特性的实验研究

为研究剪切速率和溶液浓度对中等浓度表面活性剂溶液流变特性的影响,在25℃、1～300s-1剪切速率范围内,对质量分数分别为0.05%、0.07%、0.10%和0.15%的CTAC/NaSal表面活性剂溶液进行稳态模式下的流变测量.研究表明,随着表面活性剂浓度的增大,由剪切诱导转变引起的黏度增稠率依次减小,当浓度达到某一临界饱和值时不再有剪切诱导转变发生,该浓度所对应的黏度-剪切速率流变曲线称为最大黏度线.当浓度低于临界饱和浓度时,在以临界剪切速率为界的两区域内,剪切速率-剪切应力流变曲线分别符合对数模型.从能量的视角分析了剪切诱导结构(SIS)可能的形成机理,指出诱导SIS形成的临界能量值本质上是由胶束结构决定的.从流变的角度指出,对于中等浓度的表面活性剂溶液,SIS不再是产生湍流减阻的必要条件.     

低浓度白芨葡甘聚糖溶液的流变性研究

研究了低浓度白芨葡甘聚糖(BSG)溶液的流变性与多糖浓度、外加电解质浓度、pH值及温度等的相关性。结果表明,BSG水溶液在2～16g.L-1时是假塑性流体。在低剪切速率下(γ.1s-1),溶液的表观黏度η迅速降低;剪切速率增大(γ.1s-1),溶液的η达到稳定(ηs)。在高剪切速率下溶液的ηs随浓度的增加而增加。向溶液中加入电解质,或者改变pH值,都不会影响ηs。对质量浓度为16g.L-1的BSG溶液,升高温度,η降低,η与温度的关系符合Arrhenius方程。     

高浓度聚合物驱所用聚合物性能研究

针对喇嘛甸油田高浓度聚合物驱所用聚合物,利用PHYSICA MCR300型流变仪研究了其浓度、分子量及矿化度对溶液流变性和黏弹性的影响。结果表明:在一定范围内,聚合物溶液的表观黏度随着剪切速率的增加而降低,表现出假塑性流体的特性。聚合物浓度、分子量增大时,溶液的表观黏度、储存模量和损耗模量均增大;相应的储存模量和损耗模量曲线都有一个交点。所对应的角频率随聚合物浓度、分子量增大而减小。水质对聚合物溶液性能有较大影响。随着矿化度的增大,溶液的表观黏度、储存模量和损耗模量均减小,储存模量和损耗模量曲线的交点所对应的角频率增大。     

中浓度纸浆流变特性的数值模拟

为了研究中浓度纸浆受到剪切力后的流动特征,找到中浓度纸浆在流变过程中的变化规律,对中浓度纸浆在剪切室内剪切流动进行了数值模拟.考虑气体和纤维对纸浆纤维悬浮液的流变特性的影响,将其定义为具有屈服应力和剪切稀化特性的赫巴流体,建立了数值模拟方法.分析了纸浆在不同剪切力作用下的屈服过程,以及屈服应力、表观黏度和剪切稀化指数等物性参数,不同剪切室外径等条件时的流变特性.结果表明:在剪切室内,随着转速的增加,纸浆黏度减小,屈服区域增大,随着剪切室外径增大,纸浆黏度增大,运动区域减小;同转速时,随着屈服应力增大,纸浆黏度增大;随着表观黏度增大,纸浆黏度增大,运动区域减小;随着剪切稀化指数增大,纸浆黏度减小,运动区域增大.     

冷家稠油黏温特性及流变特性实验研究

应用回归分析理论,开展现场取样、室内测量实验,建立数学模型,对辽河油田冷家稠油黏温特性及流变特征进行分析,得到稠油黏度关于温度、剪切速率的二元函数,回归出剪切应力与剪切速率、屈服应力值与温度、表观黏度与剪切速率的关系曲线。研究认为,冷家稠油随着温度升高、剪切速率的增大,黏度降低;临界温度Tc=72.51℃是牛顿流与非牛顿流的转变点;温度从40℃上升到70℃时,屈服应力值随着温度的升高而呈线性递减,当温度达到Tc时,屈服应力值就变为零;在非常低的剪切速率范围内,黏度下降最快,在高剪切速率情况下,黏度近似于不变。     

稠油蒸汽泡沫共混体系的流变性能研究

为了进一步加强对稠油蒸汽泡沫驱油过程中流体力学性能的认识,在油藏压力7.60 MPa下,利用高温高压流变仪测得了不同条件下稠油蒸汽泡沫共混体系的流变曲线.实验结果表明:稠油蒸汽泡沫驱油体系均为假塑性流体,其流变方程能很好地关联幂律模型;随蒸汽相饱和度和泡沫剂浓度升高,体系表观黏度增大;随蒸汽干度和温度升高,体系表观黏度降低;在低剪切速率时,表观黏度和温度关系满足Arrhenius方程,随着剪切速率增大,表观黏度和温度关系逐渐偏离Arrhenius方程;黏流活化能的绝对值随剪切速率增大而降低,在低剪切速率时,表观黏度对于温度变化更敏感.     

X70钢在乳酸溶液中腐蚀行为的电化学研究

运用交流阻抗（EIS）法和单线性扫描（LSV）法研究X70钢在乳酸溶液中的腐蚀行为，乳酸浓度和温度对X70钢腐蚀行为的影响．实验表明：在相同温度下，随着乳酸溶液浓度的增加，X70钢的腐蚀电位先正移后负移，自腐蚀电流先增大后减小，腐蚀速率先增大后减小；当乳酸的浓度不变时，随着乳酸溶液温度的增大，腐蚀电位逐渐正移，自腐蚀电流逐渐增大，其腐蚀速率逐渐增大．     

微晶纤维素/1-丁基-3-甲基咪唑氯体系流变性能研究

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯(BmimCl)可用作溶解微晶纤维素(MCC)的优良溶剂。通过稳态剪切和动态扫描测试考察了微晶纤维素离子液体溶液的流变性能。结果表明,所有浓度的MCC/BmimCl溶液在高剪切速率和低剪切速率表现出剪切变稀行为。温度和浓度对MCC/BmimCl溶液的黏弹性质产生重要影响。将复合黏度数据用于Cross模型,并利用Arrhenius公式计算了不同浓度MCC/BmimCl溶液的流动活化能。     

溴化锂溶液真空表面蒸发实验研究

以质量浓度为0~15%溴化锂溶液为"工质",研究操作温度在40~70℃条件下溶液真空表面蒸发过程。实验结果表明:溴化锂溶液的蒸发速率随溶液浓度的增大而减小,但随溶液温度的升高而增大;该实验条件下获得的对流传热系数值在700~1400 W·m-2·℃-1范围内,且随溶液浓度增大而显著减小。这主要是由于溶液浓度增大使得其粘度显著增加,导致热阻增大所致。     

剪切速率对黄土力学性质及邓肯 张参数的影响

为探究加载速率对原状黄土强度和变形特性及其邓肯-张模型参数的影响,采用SLB-1型三轴剪切渗透试验仪,开展原状黄土在不同围压和剪切速率下的不固结不排水三轴剪切试验,并通过微观试验验证其宏观力学性质。结果表明：在试验参数设定范围内,剪切速率对原状黄土的力学性能有显著影响,不同剪切速率下原状黄土的偏应力－应变关系基本符合双曲线关系;初始变形模量随围压的增大而增大,随剪切速率的增大呈现先增大后减小的规律,原状黄土的黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比Rf和破坏强度与剪切速率之间存在明显的临界剪切速率转折点1.7 mm?min-1,此时各参数均达到最大值,无因次指数n无明显规律可循;当剪切速率小于此临界值时,黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比Rf和破坏强度随着剪切速率的增大而增大,当超过剪切速率临界值时又有一定程度的降低,总体上呈现先增大后减小的规律,而内摩擦角随着剪切速率的增大而逐渐增大且增大幅度甚微;试样的偏应力－应变曲线无明显的峰值点,呈应变硬化型;通过拟合曲线,得到了原状黄土试样的抗剪强度指标和破坏强度与不同剪切速率之间的拟合公式,以期更好地研究剪切速率的变化对西宁原状黄土力学性能的影响。     

剪切速率对黄土力学性质及邓肯-张模型参数的影响

为探究加载速率对原状黄土强度和变形特性及其邓肯-张模型参数的影响,采用SLB-1型三轴剪切渗透试验仪,开展原状黄土在不同围压和剪切速率下的不固结不排水三轴剪切试验,并通过微观试验验证其宏观力学性质。结果表明:在试验参数设定范围内,剪切速率对原状黄土的力学性能有显著影响,不同剪切速率下原状黄土的偏应力-应变关系基本符合双曲线关系;初始变形模量随围压的增大而增大,随剪切速率的增大呈现先增大后减小的规律,原状黄土的黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比R_f和破坏强度与剪切速率之间存在明显的临界剪切速率转折点1.7 mm/min,此时各参数均达到最大值,无因次指数n无明显规律可循;当剪切速率小于此临界值时,黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比R_f和破坏强度随着剪切速率的增大而增大,当超过剪切速率临界值时又有一定程度的降低,总体上呈现先增大后减小的规律,而内摩擦角随着剪切速率的增大而逐渐增大且增大幅度甚微;试样的偏应力-应变曲线无明显的峰值点,呈应变硬化型;通过拟合曲线,得到了原状黄土试样的抗剪强度指标和破坏强度与不同剪切速率之间的拟合公式,以期更好地研究剪切速率的变化对西宁原状黄土力学性能的影响。     

碳分纳米氢氧化铝悬浮液的流变行为与纳米粒子团聚

碳分获得了微观粒度200 nm×20 nm（长度×厚度）的氢氧化铝。研究了碳分悬浮液的流变行为,在低和高剪切速率下分别表现为胀流型非牛顿流体和假塑性非牛顿流体,同时低剪切下为时变性胀流型流体,而高剪切下触变性不明显。研究表明悬浮液内氢氧化铝存在稳定的网络结构,并可以在一定的温度和剪切破坏后保持和恢复,黏度在切应力接近结构破坏强度时发生震荡。通过流变分析,表明网络结构是悬浮液复杂流变行为的成因,也是碳分氢氧化铝粒子生成和稳定存在的根本原因。悬浮液黏度是颗粒数量、粒度分布的函数,是得到碳分反应制备纳米氢氧化铝团聚动力学的重要参数,其中η₀/η_min分析是可能途径之一。     

萌发玉米淀粉流变学特性的研究

实验研究了萌发玉米淀粉在不同温度和质量分数时剪切速率和表观黏度的关系,计算出各温度和质量分数下萌发玉米淀粉的稠度系数(K)和流变指数(n).实验表明,由于萌发玉米淀粉结构的微细化,淀粉糊表观黏度随温度的升高减小;质量分数增大时萌发玉米淀粉剪切稀化不明显.同时,温度的升高流变指数变化较大,偏向于牛顿流体;而质量分数的增加则使萌发玉米淀粉保持良好的假塑流体状态.     

减阻型纳米二氧化硅流体的流变性分析

采用流变仪等方法测试了自主研发的减阻型纳米流体HNFⅢ的流变性,研究分析了纳米SiO_2颗粒浓度(质量分数0.002 5%~0.20%)、剪切速率和温度等参数对HNFⅢ流变性的影响规律,以及HNFⅢ的剪切增稠机理。结果表明:HNFⅢ的黏度随纳米SiO_2颗粒浓度的增加而升高;剪切速率低于临界剪切速率值γ0时,纳米流体的黏度几乎不变,而一旦超过γ0,黏度快速升高,具有明显的剪切增稠特性,并且低浓度的纳米流体黏度上升更快,导致了不同浓度的纳米流体黏度出现汇聚的特征;同时,临界剪切速率γ0随温度升高而减小,随浓度升高而增大。实验得到了纳米液HNFⅢ的本构方程,显示其属于膨胀性流体。重复测试和双向剪切测试表明,剪切增稠具有良好的可逆性,满足"粒子簇"理论。     

高庙子膨润土悬浮液的抗冲蚀流变特性

采用流变仪对高庙子膨润土悬浮液在不同水固比、掺加盐溶液类型及浓度的条件下的抗冲蚀流变特性进行了研究,得到了各种情况下膨润土悬浮液的屈服应力,再结合Stoke公式计算了引起膨润土悬浮液冲蚀的初始水流速度.研究表明:随着水固比的增加,膨润土流变曲线逐渐下移;对于水固比小于5.0的膨润土悬浮液,当剪切速率较小时呈现假塑性流体特征,而当剪切速率达到一定值时,流变曲线斜率趋于定值;对于水固比大于5.0的膨润土悬浮液,则始终表现为假塑性流体特征,且随着水固比的增大,膨润土悬浮液牛顿流体特征逐渐增强;随着NaCl浓度的增加,膨润土悬浮液屈服应力先减小后增大,而随着CaCl2浓度的增加,膨润土悬浮液屈服应力则不断减小;引起膨润土悬浮液发生冲蚀破坏所需的最低水流速度在10-4~10~(-2)m·s~(-1)范围内.     

改性纳米SiO2超支化共聚物在中低渗油藏提高采收率的性能研究

为了提高中低渗油藏的采收率，采用自由基聚合反应合成了一种以改性纳米SiO₂为核、聚丙烯酰胺为亲水支链的改性纳米SiO₂超支化共聚物(MSHP)．通过一系列的实验对MSHPs的结构与流变性能进行了表征，结果表明，MSHPs具有良好的稳定性、平均粒径小，为210 nm，并具有均匀的网状交联结构；使用幂律方程对不同条件下MSHPs的流变曲线进行拟合，质量浓度提高，K值增大，溶液的黏度增大；对于质量浓度为1 000 mg/L的聚合物溶液，温度提高至75℃，K值从15.510降低至8.915，增黏效果下降；而矿化度提高后，溶液表观黏度降低，高剪切速率下，出现剪切变稠现象．油滴剥离与岩心驱替实验表明：相同浓度条件下的SDS溶液加入1 000 mg/L的MSHPs后，油膜剥离速度显著提高；一次水驱含水率为98%后注入0.5PV的MSHPs和后续水驱后，可进一步提高中低渗岩心的采收率分别为12.1%和14.2%.     

稳定剪切条件下聚合物冻胶的交联动力学研究

采用HAAKE RS150流变仪,测试分析了稳定剪切条件(1～20 s-1)下部分水解聚丙烯酰胺与铬离子的交联过程中表观粘度随时间的变化规律,得到稳定剪切条件下的交联动力学方程.研究结果表明,稳定剪切下成冻体系的交联反应可分为诱导、成冻、限制粒径和稳定4个阶段,当剪切速率增大或聚合物、交联剂浓度降低时,可能不出现明显的粒径限制阶段;初始交联时间与剪切速率、部分水解聚丙烯酰胺中的羧基浓度、铬离子浓度、氢离子浓度有关;稳定剪切下交联反应的表观活化能为60.56 kJ·mol-1.与静态条件下的交联反应相比,稳定剪切条件下交联反应速率受聚合物中羧基的影响更大,交联反应表观活化能降低.     

稳定剪切条件下聚合物冻胶的交联动力学研究

采用HAAKE RS150流变仪,测试分析了稳定剪切条件(1～20 s-1)下部分水解聚丙烯酰胺与铬离子的交联过程中表观粘度随时间的变化规律,得到稳定剪切条件下的交联动力学方程.研究结果表明,稳定剪切下成冻体系的交联反应可分为诱导、成冻、限制粒径和稳定4个阶段,当剪切速率增大或聚合物、交联剂浓度降低时,可能不出现明显的粒径限制阶段;初始交联时间与剪切速率、部分水解聚丙烯酰胺中的羧基浓度、铬离子浓度、氢离子浓度有关;稳定剪切下交联反应的表观活化能为60.56 kJ·mol-1.与静态条件下的交联反应相比,稳定剪切条件下交联反应速率受聚合物中羧基的影响更大,交联反应表观活化能降低.     

临界胶束浓度与电导率的变化

在离子型表面活性剂溶液中,当浓度小于临界胶束浓度时其电导率应随浓度的增大而增大,且增大得较快.当浓度大于临界胶束浓度时,其电导率也随浓度的增大而增大,但增大的速率应减慢.     

不同分子量级苹果果胶的流变性评价

采用5种不同截流分子量(MWCO)的超滤膜分离苹果果胶,系统考察了浓度、温度、pH值、剪切速率、糖和盐对不同分子量苹果果胶流变学性能的影响.结果表明:苹果果胶溶液表观黏度随剪切速率的增高而逐渐降低,随浓度增大而增大,表现为典型的剪切稀化型非牛顿流体;果胶液表观黏度与其分子量成正比,与溶液温度成反比;pH值对果胶液黏度影响很大;蔗糖对苹果果胶液的黏度起促进作用,而盐会明显降低胶体溶液的表观黏度.